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“關門”鍵，步進電機工作，衣柜門關閉，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。