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        基于單片機的智能衣柜控制系統(tǒng)設計

        2017-12-26 09:07:42陳金華孫雪蕾尹悅悅
        時代農(nóng)機 2017年10期
        關(guān)鍵詞:單片機界面智能

        陳金華,孫雪蕾,尹悅悅

        (江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學院鎮(zhèn)江分院,江蘇 鎮(zhèn)江 212016)

        基于單片機的智能衣柜控制系統(tǒng)設計

        陳金華,孫雪蕾,尹悅悅

        (江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學院鎮(zhèn)江分院,江蘇 鎮(zhèn)江 212016)

        設計出一種新型智能衣柜控制器,以AT89S52單片機為控制核心,實現(xiàn)了衣物的自動存取和衣柜內(nèi)環(huán)境濕度檢測,濕度達到設定值自動除濕。該系統(tǒng)主要由單片機、液晶顯示系統(tǒng)、按鍵、傳感器、機械手、直流電機和步進電機等組成,軟件的編寫在Medwin V3.0環(huán)境下完成的。該智能衣柜存取衣物方便,成本低廉,實用性強,具有廣闊的應用前景。

        單片機;智能衣柜;控制系統(tǒng)

        近年來,隨著科技的迅速發(fā)展和人們生活水平的提高,一個新概念“智能衣柜”越來越接近和融入人們的生活,智能衣柜相比傳統(tǒng)衣柜具有更強大的功能和“意識”,給人們生活帶來便利,提高了生活品質(zhì)。但是目前市場上的智能衣柜普遍存在價格昂貴,實用性不大,看的多用的少等缺點。本智能衣柜設計以AT89S52單片機為控制核心,可以實現(xiàn)自動識別和存取衣物,同時系統(tǒng)實時監(jiān)測環(huán)境濕度,當環(huán)境濕度達到設置的濕度參數(shù)時系統(tǒng)自動排濕,本設計成本低廉,控制方便實用,有很大的應用前景。

        1 智能衣柜控制系統(tǒng)設計

        1.1 系統(tǒng)總體設計

        本智能衣柜控制系統(tǒng)包含三層衣柜,分別存放男裝(黑色)、女裝(白色)、童裝(黃色)。系統(tǒng)運行后,衣柜可以自動判別當前選取衣服的種類,并根據(jù)設置將其存往對應位置。衣物的搬運由機械手完成,衣柜待存衣物入口為機械手一工位;衣柜第一層為機械手三工位(上方)左側(cè)2cm處;衣柜第二層為機械手三工位(上方);衣柜第三層為機械手二工位(下方)。第一層默認存儲男裝,第二層默認存儲女裝、第三層默認存儲童裝,此參數(shù)可通過按鍵修改。同時,系統(tǒng)的濕度傳感器實時監(jiān)測衣柜內(nèi)的空氣濕度,當空氣濕度達到設定值即進行排濕。

        1.2 系統(tǒng)硬件設計

        本智能衣柜控制系統(tǒng)主要由單片機、機械手、顯示系統(tǒng)、按鍵、排濕、門控等多個模塊組成。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。AT89S52單片機作為整個控制系統(tǒng)的核心部件,按鍵、液晶顯示、A/D轉(zhuǎn)換器、機械手、交直流電機接到單片機的I/O口,濕度傳感器選用Honeywell公司生產(chǎn)的HIH-3610型,A/D轉(zhuǎn)換器選用ADC0809芯片,顯示屏選用TG12864液晶顯示屏,機械手選用亞龍公司開發(fā)的YL-236機械手,直流電機選用型號為KM3448A,步進電機選用型號為39BYG250-22。

        (1)AT89S52單片機模塊。系統(tǒng)采用AT89S52單片機作為開發(fā)平臺,AT89S52單片機是Atmel公司生產(chǎn)的一種低功耗,高性能的CMOS 8位微控制器,具有8K系統(tǒng)可編程Flash存儲器,片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程,亦適于常規(guī)編程器,AT89S52單片機在眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)中有廣泛的應用。

        圖1 智能衣柜系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

        (2)濕度傳感器與排濕模塊。濕度傳感器采集環(huán)境濕度,輸出與相對濕度呈比例關(guān)系的伏特級電壓信號,使用A/D轉(zhuǎn)換器芯片ADC0809對電壓信號進行AD采樣,將采集到的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出給單片機直接讀出并傳送到顯示模塊顯示,就可以得到衣柜內(nèi)的空氣濕度。系統(tǒng)實時檢測當前環(huán)境濕度,并根據(jù)濕度參數(shù)自動進入或退出排濕模式,排濕時直流電機動作實現(xiàn)排濕風扇的工作。

        (3)按鍵模塊。按鍵模塊選取矩陣鍵盤作為按鍵輸入,通過按鍵來實現(xiàn)衣柜門的開門、關(guān)門,3種不同衣物的擺放位置和環(huán)境濕度的參數(shù)設置等,其鍵盤布局如表1所示。

        表1 智能衣柜按鍵指令

        (4)顯示模塊。顯示模塊由128X64液晶屏顯示系統(tǒng)參數(shù)信息,該液晶顯示屏成本相對較低,在各類儀器及小型設備的顯示中應用廣泛。

        2 智能衣柜控制系統(tǒng)實驗驗證

        (1)系統(tǒng)初始化。系統(tǒng)上電后,液晶顯示模塊初始顯示歡迎使用界面如圖2所示;衣柜門關(guān)閉,步進電機右側(cè)復位至0cm處;排濕風扇即直流電機停止轉(zhuǎn)動;機械手復位至待存衣物入口上方。

        圖2 歡迎使用界面

        (2)系統(tǒng)參數(shù)設置。系統(tǒng)初始化完成后,按下“確認”鍵系統(tǒng)進入信息顯示界面,如圖3所示。在信息顯示界面下,按下鍵盤模塊的“設置”鍵,則進入設置界面,如圖4所示,此時可通過“←”和“→”按鍵來修改各層存放的衣服種類和濕度上限,被選中選項如圖4“男裝”反顯。通過“↑”和“↓”鍵來對選中選項進行設置,衣物種類可在“男裝”“女裝”或“童裝”之間切換。濕度上限被選中后其參數(shù)可在0~90%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。系統(tǒng)上電后默認濕度上限為30%。按下“確認”鍵,確認當前設置內(nèi)容,系統(tǒng)回到信息顯示界面(如圖3所示)。另外,本系統(tǒng)具有自動識別錯誤的功能,若某兩層的衣服種類設置相同,按下確定鍵不能響應,即須確保三層衣柜設置不同衣物種類。

        圖3 信息顯示界面

        圖4 設置界面

        圖5 濕度顯示界面

        在信息顯示界面下,按下“模式”鍵,則系統(tǒng)在以下兩種顯示模式中進行切換。①正常模式:液晶顯示屏上電顯示,界面如圖3所示;②低功耗模式:液晶顯示屏斷電不顯示,但系統(tǒng)仍繼續(xù)工作。

        系統(tǒng)中的濕度傳感器測試環(huán)境濕度,在信息顯示界面下按下“濕度”按鍵(不松開),則顯示當前濕度和濕度上限,如圖5所示。松開“濕度”按鍵,則液晶顯示返回信息顯示界面。系統(tǒng)運行中,若當前濕度超過設置的濕度上限,直流電機旋轉(zhuǎn),排濕系統(tǒng)工作,反之若當前濕度小于或等于設置濕度上限,則直流電機停止旋轉(zhuǎn),排濕系統(tǒng)停止工作。

        (3)系統(tǒng)工作過程。按下“開門”鍵,步進電機控制衣柜門移動開門,存衣時由人工將衣物放到待存衣物工位上,當按下“存衣”鍵后,系統(tǒng)首先判斷當前衣物種類,然后根據(jù)衣物種類控制機械手抓緊衣物,機械手搬運衣物移動至設置層,松開衣物,衣物被放入對應層。顯示界面中對應衣物種類增加。如:當前待存衣物入口為“童裝”,當前設置參數(shù)為:男裝存儲在第一層、女裝存儲在第二層、童裝存儲在第三層,按下“存衣”鍵,機械手去待存衣物工位抓取衣物,衣柜門打開,而后機械手移動衣物至童裝層,松開手抓。機械手復位至待存衣物入口。存取完畢,按下“關(guān)門”鍵,步進電機工作,衣柜門關(guān)閉,童裝件數(shù)+1,系統(tǒng)按照衣物實際存儲位置更新顯示,如圖6所示。開關(guān)門時液晶屏有動畫演示,如圖7所示。

        圖6 衣柜存儲衣物示意圖

        圖7 衣柜門打開動畫示意圖

        3 結(jié)語

        文章采用AT89S52單片機為主控芯片設計出一種智能衣柜系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)衣物種類的識別和自動存取,并實時監(jiān)測衣柜環(huán)境濕度,當濕度達到設定值時系統(tǒng)自動排濕。該系統(tǒng)操作方便,經(jīng)濟實用,具有一定的應用前景。當然,本系統(tǒng)在普適性上還有待于進一步完善。

        [1]陳旭.智能分揀式家居衣柜設計[J].河北農(nóng)機,2017,(6):35.

        [2]王智宇.基于虛擬現(xiàn)實的智能家居研發(fā)系統(tǒng)應用與設計[J].信息通信,2017,(8):133-134.

        [3]陳金華.基于單片機的智能晾曬系統(tǒng)設計研究[J].鎮(zhèn)江高專學報,2016,29(1):64-66.

        陳金華(1980-),女,山東聊城人,碩士,講師,主要從事自動控制系統(tǒng)及應用研究工作。

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