智慧晾衣架的模塊化設(shè)計(jì)

唐向紅

摘要：針對(duì)當(dāng)前此類產(chǎn)品功能迭代缺乏、人機(jī)交互較弱、個(gè)性服務(wù)不足等痛點(diǎn)，提出了基于STM8的嵌入式處理器為核心，通過(guò)即插即用的模塊化設(shè)計(jì)，更好地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的迭代和升級(jí)，滿足智能晾衣架的“私人訂制”。并且應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行采集分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)部件故障檢測(cè)及報(bào)警、人機(jī)語(yǔ)音交互、阿里云數(shù)據(jù)上報(bào)等功能，更好實(shí)現(xiàn)智慧晾衣架的“貼心服務(wù)”。

關(guān)鍵詞：晾衣架;STM8;模塊化;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);智能家居

中圖分類號(hào)：TP23? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）19-0100-02

Abstract： In view of the problems of lacking functional iteration， human-computer interaction and personalized service of current intelligent clothes rack， a ‘customized project integrates plug-and-play modular design which is based on embedded processor with STM8 as the core is proposed. The internet of things technology is applied to collect and analyze relevant parameters in order to realize system components fault detection and alarm， human-computer voice interaction， Aliyun data reporting and some other functions to better achieve the goal of intimate service.

Key words： clothes rack; stm8; modular; internet of things technology; smart home

1 背景

隨著家庭住房條件的不斷改善和現(xiàn)代高科技元素的創(chuàng)新應(yīng)用，智能家居已成為人們追求美好家居生活的題中之義。智能晾衣架作為智能家居眾多產(chǎn)品線中的一員，憑借其智能實(shí)用、功能強(qiáng)大的產(chǎn)品特色，既契合了年輕消費(fèi)者追求便捷化、時(shí)尚化的消費(fèi)需求，也滿足了中老年消費(fèi)者注重舒適化、人性化的消費(fèi)體驗(yàn)，受到越來(lái)越多消費(fèi)者的青睞，其市場(chǎng)份額呈現(xiàn)逐年上升之勢(shì)。目前市場(chǎng)上的智能晾衣架功能創(chuàng)意層出不窮，其核心功能主要有：自動(dòng)升降;集成照明;快速風(fēng)干;智能烘干;光波殺菌;空氣凈化;遠(yuǎn)程遙控;聯(lián)網(wǎng)控制等等，此外還有藍(lán)牙音樂(lè)、電子滅蚊等附加功能。目前此類產(chǎn)品一旦進(jìn)入批量生產(chǎn)，其功能就已固化，無(wú)法滿足消費(fèi)者想要增加或減少產(chǎn)品功能的個(gè)性化需求，“私人訂制”更多只是停留在尺寸規(guī)格的訂制，而不是產(chǎn)品功能的訂制。為此，本設(shè)計(jì)把智能晾衣架的硬件產(chǎn)品統(tǒng)一到一個(gè)低成本核心硬件（STM8）平臺(tái)，避免產(chǎn)生其他嵌入式硬件開(kāi)發(fā)和維護(hù)，縮短產(chǎn)品的穩(wěn)定周期。并且將功能設(shè)備進(jìn)行模塊化發(fā)展，消費(fèi)者可自行挑選模塊組件實(shí)現(xiàn)智能晾衣架的“私人訂制”。

2 總體設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)智慧晾衣架的“私人訂制”，必須實(shí)現(xiàn)主控的接口規(guī)范化，同時(shí)擴(kuò)展性要強(qiáng)，各模塊組件既要結(jié)構(gòu)獨(dú)立，又能相互配合完成相關(guān)功能。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用，先期增加系統(tǒng)部件故障檢測(cè)及報(bào)警、人機(jī)語(yǔ)音交互功能，并在后續(xù)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中適時(shí)增加阿里云數(shù)據(jù)上報(bào)等功能。本方案以基于STM8的嵌入式處理器為核心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理與傳輸。通過(guò)主控板采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，例如電流信號(hào)、紅外特征信號(hào)，通過(guò)WiFi將數(shù)據(jù)傳送至服務(wù)器處理。STM8系列的單片機(jī)產(chǎn)品擁有高性能8位內(nèi)核以及豐富的外設(shè)資源和接口，可以靈活連接各種功能模塊，具備增強(qiáng)型堆棧指針操作、高級(jí)尋址模式和新增的指令，能夠?qū)崿F(xiàn)快速、安全的開(kāi)發(fā)。

3 各模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 基礎(chǔ)主模塊

該模塊主要由電源模塊、處理器模塊、遙控模塊、升降電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和照明驅(qū)動(dòng)模塊組成。電源模塊采用220V電壓進(jìn)行供電;處理器模塊用于接收信號(hào)、處理信號(hào)并發(fā)送相應(yīng)控制指令;遙控模塊用于接收來(lái)自無(wú)線遙控器發(fā)送的指令，并根據(jù)對(duì)應(yīng)指令要求向處理器發(fā)送信息，執(zhí)行相應(yīng)操作;升降電機(jī)模塊用于接受來(lái)自處理器的控制命令，對(duì)晾衣桿實(shí)現(xiàn)上升和下降控制;照明驅(qū)動(dòng)模塊用于環(huán)境照明。

3.2 擴(kuò)展主模塊

該模塊由WiFi模塊、語(yǔ)音模塊、熱釋電傳感器、超聲波傳感器、紅外溫度傳感器和環(huán)境溫濕度傳感器組成。WiFi模塊用于接收來(lái)自云端的指令，并將指令發(fā)送至處理器，執(zhí)行相應(yīng)操作，同時(shí)將傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)經(jīng)由云端發(fā)送至手機(jī)用戶端，進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示;語(yǔ)音模塊用于接受用戶發(fā)出的語(yǔ)音信息，并將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)指令發(fā)送至處理器，從而進(jìn)行相應(yīng)操作;熱釋電傳感器用于檢測(cè)晾衣架下方是否有人，若有人則啟動(dòng)超聲波傳感進(jìn)行測(cè)距，自動(dòng)控制晾衣桿的升降高度;紅外溫度傳感器用于測(cè)量和判斷衣物的干濕情況;環(huán)境溫濕度傳感器用于測(cè)量空氣的溫度和濕度值。

3.3 擴(kuò)展子模塊集

4 操作流程

本設(shè)計(jì)方案?jìng)溆腥N控制形式：遙控器控制、語(yǔ)音控制、手機(jī)App控制。其中功能分配如下圖2 所示，通過(guò)無(wú)線遙控器可以進(jìn)行最基本的晾衣架控制：消毒、照明、風(fēng)干、烘干、升降;語(yǔ)音控制除了基本控制外，還可以對(duì)滅蚊燈進(jìn)行控制;手機(jī)App控制在語(yǔ)音控制的基礎(chǔ)上，增設(shè)數(shù)據(jù)顯示功能，相關(guān)數(shù)據(jù)盡在掌握。其中，遙控器控制和語(yǔ)音控制都屬于本地控制，手機(jī)App控制屬于遠(yuǎn)程控制。

如圖3所示，遙控器控制操作流程：無(wú)線遙控器發(fā)射電磁波信號(hào)，基礎(chǔ)主模塊中的遙控模塊接收后執(zhí)行相關(guān)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)部分指定功能目標(biāo);

語(yǔ)音控制操作流程：用戶發(fā)出語(yǔ)音指令，語(yǔ)音模塊進(jìn)行語(yǔ)音識(shí)別并與初始設(shè)定語(yǔ)音庫(kù)匹配，識(shí)別成功后通過(guò)擴(kuò)展主模塊中語(yǔ)音模塊執(zhí)行相關(guān)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)部分指定功能目標(biāo);

手機(jī)App控制流程：用戶在手機(jī)App上進(jìn)行指令操作，指令信息上傳至云端服務(wù)器，設(shè)備通過(guò)WiFi模塊與服務(wù)器建立通信，接收到指令信息后通過(guò)基礎(chǔ)主模塊執(zhí)行相應(yīng)驅(qū)動(dòng);同樣的，晾衣架傳感器采集的各方面數(shù)據(jù)也經(jīng)由云端服務(wù)器發(fā)送至用戶手機(jī)，實(shí)現(xiàn)全部功能目標(biāo)。

5 結(jié)論

隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等IT及通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，基于大數(shù)據(jù)收集與存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)挖掘分析為提升產(chǎn)品的服務(wù)價(jià)值提供了強(qiáng)力支撐。本設(shè)計(jì)之智慧晾衣架是第一期產(chǎn)品設(shè)計(jì)的功能構(gòu)建，未來(lái)該產(chǎn)品的升級(jí)目標(biāo)是建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的軟硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，打造一個(gè)真正智能化的服務(wù)管理平臺(tái)。具體來(lái)說(shuō)，是在該智能化的平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)晾衣架的運(yùn)行、管理和服務(wù)。通過(guò)深層次的晾衣架數(shù)據(jù)挖掘和分析，從中提煉出更有商業(yè)價(jià)值的信息，并將其升華出來(lái)，結(jié)合軟件化的服務(wù)、管理理念和制度，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)晾衣架全生命周期的服務(wù)和管理。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔡愛(ài)文. 晾衣架行業(yè)智能化、家電化已成趨勢(shì)[J]. 現(xiàn)代家電， 2016（10）： 29-30.

[2] 王俊翔. 智能遙控晾曬器系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析[J]. 無(wú)線互聯(lián)科技， 2017（9）： 60-61.

[3] 龍順宇， 楊偉， 徐元哲， 等. 基于STM8系列單片機(jī)的開(kāi)放式實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)[J]. 工業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)， 2018（6）： 140-141.

[4] 龍順宇. 深入淺出STM8單片機(jī)入門、進(jìn)階與應(yīng)用實(shí)例[M]. 北京： 北京航空航天大學(xué)出版社， 2016.

[5] 盧文成. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用現(xiàn)狀與趨勢(shì)探究[J]. 電子元器件與信息技術(shù)， 2019（1）： 5-7， 14.

[6] 張凡榮， 楊滿倉(cāng). 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J]. 信息記錄材料， 2017（10）： 14-16.

[7] 楊靜， 許峰. 基于大數(shù)據(jù)收集與存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)挖掘分析及研究[J]. 軟件導(dǎo)刊， 2017（10）： 1-3.

[8] 田亞明. 大數(shù)據(jù)挖掘在電商市場(chǎng)中分析與決策的應(yīng)用[J]. 電子技術(shù)與軟件工程， 2019（7）： 167-168.

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