莫記鵬；張晉軒；李鈺

（廣西大學(xué)行健文理學(xué)院，南寧530005）

0 引言

目前就市場(chǎng)上種類繁多的智能晾衣架而言，其主要表現(xiàn)在所具有的功能、外觀設(shè)計(jì)和使用的場(chǎng)所的差異?，F(xiàn)在的晾衣架多是在傳統(tǒng)固定式晾衣架的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，變成了手動(dòng)伸縮式的模式，但是對(duì)于日常家居生活的必需品，晾衣架僅僅只是具有這樣的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。尤其是當(dāng)前我們處于智能化科技的時(shí)代，更應(yīng)該利用好這樣的科技優(yōu)勢(shì)方便我們的生活，使得晾衣架所能實(shí)現(xiàn)的功能更加全面。為此，設(shè)計(jì)一款集溫濕度檢測(cè)、雨滴感應(yīng)以及光照感應(yīng)識(shí)別等功能于一體的全自動(dòng)智能晾衣架。讓人感受到智能化在日常生活方式中帶來的便利，從而有一種舒適的居家新體驗(yàn)，有很強(qiáng)的推廣價(jià)值，未來具有良好的市場(chǎng)前景。

1 智能晾衣架主體部分設(shè)計(jì)

智能晾衣架通過DHT11 數(shù)字溫濕度感應(yīng)器、水滴傳感器、熱光感應(yīng)器等傳感器來監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)環(huán)境溫濕度，判斷室外天氣情況從而向控制中端傳輸數(shù)據(jù)?？刂浦卸嗽俳?jīng)過預(yù)設(shè)的參數(shù)與接收到的參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的判別處理，輸出相關(guān)的動(dòng)作指令給電機(jī)模塊，使其做出相應(yīng)的動(dòng)作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能晾衣架的伸出與收縮，達(dá)到晾衣架晴雨自動(dòng)控制的效果。

1.1 傳感器設(shè)置

1.1.1 溫濕度傳感器部分

本設(shè)計(jì)在監(jiān)測(cè)周圍環(huán)境溫度時(shí)采用DHT11 溫濕度傳感器，該傳感器應(yīng)用了專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8 位單片機(jī)相互連接。DHT11傳感器的供電電壓為3.3～5V。其測(cè)量濕度范圍為20～95%RH，測(cè)量的精度是±5%RH。傳感器在與電源接通之后，剛開始會(huì)出現(xiàn)一種傳感器內(nèi)部波動(dòng)不穩(wěn)定的狀態(tài)，而要越過不穩(wěn)定的狀態(tài)需要等待1.5s 左右的緩沖時(shí)間，在緩沖時(shí)間段內(nèi)控制系統(tǒng)是不需要對(duì)其發(fā)送任何的動(dòng)作指令，直至傳感器自動(dòng)恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)。DHT11 采用單線制串行接口，為4 針單排引腳封裝，引腳說明如表1 所示。

表1 DHT11 數(shù)字溫濕度傳感器引腳說明

1.1.2 水滴傳感器部分

本設(shè)計(jì)鑒別當(dāng)前環(huán)境是否下雨采用了水滴傳感器，當(dāng)水滴傳感器檢測(cè)到室外有雨滴落時(shí)，能傳輸數(shù)據(jù)控制晾衣架迅速將衣物收回。水滴傳感器是通過具有一系列的暴露的平行導(dǎo)線線跡測(cè)量其水滴/水量的大小而判斷水位。其工作的電壓為DC3～5V，工作的電流為20mA 以下，工作溫度為10～30℃，工作濕度為10～90%無凝結(jié)。它是一種模擬類型的傳感器，能夠輕松地完成水滴/水量到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換，輸出的模擬值可以直接被讀取，達(dá)到水滴報(bào)警的效果。在晾衣架整體設(shè)計(jì)中，我們采取放置多個(gè)傳感器的方式，爭(zhēng)取采集樣本準(zhǔn)確有效，能有效解決晾衣架誤動(dòng)。水滴傳感器的原理如圖1 所示。

圖1 水滴傳感器原理圖

圖2 智能衣架運(yùn)行流程圖

1.2 智能晾衣架工作原理

當(dāng)天氣有雨時(shí)，天上的雨滴掉落在雨滴傳感器上，此時(shí)觸發(fā)雨滴傳感器，觸發(fā)信號(hào)通過WiFi 通信模塊將信號(hào)傳輸?shù)娇刂浦卸?，控制中端接收到雨滴傳感器的信?hào)后便發(fā)出動(dòng)作指令，控制電機(jī)正轉(zhuǎn)，晾衣架自動(dòng)收回且簾子降下將衣物四周環(huán)繞遮擋雨滴；當(dāng)天氣晴朗時(shí)，太陽(yáng)光照射到熱光傳感器上，此時(shí)觸發(fā)熱光傳感器，觸發(fā)信號(hào)通過WiFi 通信模塊傳輸?shù)娇刂浦卸?，控制中端接收到傳感器的信?hào)后便發(fā)出動(dòng)作指令，控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，晾衣架自動(dòng)伸出且簾子打開使衣物暴露太陽(yáng)光之下晾曬。

智能晾衣架的運(yùn)行流程方框圖如圖2 所示。

1.3 智能晾衣架通信方式

系統(tǒng)中的傳感器與控制中端之間靠nRF24L01 芯片進(jìn)行通信，在檢測(cè)完信號(hào)后的各個(gè)傳感器模塊的信號(hào)由nRF24L01 芯片來發(fā)送給控制中端，其發(fā)送的頻段為2.4G?？刂浦卸伺c手機(jī)端APP 端控制是通過WiFi 進(jìn)行互聯(lián)?；ヂ?lián)之后，各個(gè)傳感器所發(fā)送的數(shù)據(jù)會(huì)傳輸?shù)娇刂浦卸松?，?jīng)控制中端數(shù)據(jù)的處理轉(zhuǎn)化后，當(dāng)前晾衣架的狀態(tài)會(huì)顯示于觸控屏幕中，此時(shí)狀態(tài)顯示信息和手機(jī)APP 上的可以實(shí)現(xiàn)同步。

1.4 智能晾衣架狀態(tài)顯示部分

智能晾衣架工作時(shí)的一些狀態(tài)及監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)都會(huì)顯示在一個(gè)裝有2.4 寸觸控屏幕的控制中端上，屏幕上會(huì)有溫度、濕度、有無雨水的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示以及晾衣架的開關(guān)狀態(tài)的顯示，當(dāng)顯示屏上的雨水處有綠色的“無”字樣，則“晾衣架”字樣也為綠色，限位開關(guān)鍵為白色，此時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)，晾衣架伸出；反之，當(dāng)顯示屏上的雨水處有紅色的“有”字樣，則“晾衣架”字樣以及下方的限位開關(guān)鍵也為紅色，此時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)，晾衣架縮回。

1.5 智能晾衣架控制端部分

系統(tǒng)的控制方式有控制中端控制和手機(jī)APP端控制兩種。其中，控制中端上裝有觸摸屏幕，方便實(shí)用，簡(jiǎn)單便捷。控制端部分放置在家中，方便手動(dòng)操作晾衣架。當(dāng)天氣發(fā)生突變的情況下，老人或者小孩獨(dú)自在家時(shí)能自動(dòng)控制將外面晾曬的衣物收起。另外晾衣架還能通過手機(jī)APP 端進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，手機(jī)APP 控制更加靈活，使用更為方便。家中無人，出門在外也能隨時(shí)隨地掌控家中的晾衣架。

2 適用場(chǎng)所

智能晾衣架是一款專為優(yōu)化居家生活方式而設(shè)計(jì)的一款家居產(chǎn)品，主要放置在家中的陽(yáng)臺(tái)等這樣方便晾曬衣服的露天地點(diǎn)，避免人們出門在外，家中所晾曬的衣物不會(huì)因下雨而被淋濕，不會(huì)因?yàn)樘?yáng)光照強(qiáng)烈而被一直暴曬。

3 結(jié)束語(yǔ)

智能晾衣架是利用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)制作的。在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，對(duì)所需要的傳感器等一些硬件進(jìn)行不斷地挑選，尋找最適合的元器件，進(jìn)行實(shí)現(xiàn)功能程序的研究和編寫，并對(duì)編寫好的程序進(jìn)行不斷地測(cè)試和修改。在后期，完成了主要控制部分的設(shè)計(jì)和制作后，便對(duì)整個(gè)晾衣架進(jìn)行其他組成部分的安裝和調(diào)試，最后制作出智能晾衣架的實(shí)物成品。該智能晾衣架操作上非常簡(jiǎn)單、實(shí)用，功能齊全，是一款值得推廣的人工智能化家居產(chǎn)品。