基于ＳＴＭ３２ 的智能晾衣架的設(shè)計與實現(xiàn)

摘 要：針對目前市場上晾衣架結(jié)構(gòu)復雜、功能簡單、智能化落后等問題，文章設(shè)計了一款基于 STM32的晾衣架系統(tǒng)。該系統(tǒng)由光散檢測模塊、雨滴檢測模塊、風干模塊、溫濕度傳感器模塊、紫外殺菌模塊電機驅(qū)動模塊組成。其采用 STM32 單片機進行總控制，通過檢測環(huán)境光強，在天明時將晾衣架轉(zhuǎn)移在屋外晾曬衣物，在天黑時將晾衣架轉(zhuǎn)移至屋內(nèi)完成衣物的收回。當下雨時，在通過雨滴檢測模塊檢測到雨滴后，系統(tǒng)會自動將衣物轉(zhuǎn)移至室內(nèi)。此外，該系統(tǒng)還可實現(xiàn)紫外殺菌和風干等功能。測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)所有功能均能正常實現(xiàn)，可適用于商業(yè)生產(chǎn)。相較于傳統(tǒng)晾衣架，基于 STM32 的晾衣架系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)精簡、操作簡單、結(jié)實耐用、性價比高等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：晾衣架;單片機;光照;雨滴

中圖法分類號：TP331文獻標識碼：A

如今的晾衣架是一種集成了多種先進技術(shù)的智能家居產(chǎn)品，它具有晾衣、紫外殺菌、風干、光敏檢測、雨滴檢測等功能，使人們的生活更加便捷。在當前智能家居普及的背景下，晾衣架已成為人們生活中必不可少的一部分。本文旨在通過對晾衣架的設(shè)計與實現(xiàn)，探討如何打造一款功能齊全、性能穩(wěn)定、使用方便的晾衣架系統(tǒng)，為用戶提供更好的生活體驗。

１ 功能預設(shè)

該系統(tǒng)需要實現(xiàn)的具體功能如下：

（１）天亮時晾衣架自動轉(zhuǎn)動至屋外，天黑時晾衣架自動轉(zhuǎn)動至屋內(nèi)；

（２）突降雨水時晾衣架轉(zhuǎn)動至屋內(nèi)，下雨天晾衣架不會轉(zhuǎn)動至屋外；

（３）夜晚紫外燈開啟并進行殺菌工作；

（４）下雨天（白天）風機工作，加速衣物的干燥，且夜晚風機停止工作，減少噪音；

（５）ＯＬＥＤ 顯示當前環(huán)境的溫度與濕度。

２ 總體設(shè)計方案

該系統(tǒng)以ＳＴＭ３２Ｆ１０３Ｃ８Ｔ６ 單片機為核心控制芯片，當環(huán)境光強或者天氣發(fā)生變化時，利用光敏檢測傳感器與雨滴檢測傳感器監(jiān)測環(huán)境變化，紫外燈殺菌消毒，風機風干，并通過電機控制衣架轉(zhuǎn)動，天晴無雨／ 天黑時，將晾衣架轉(zhuǎn)動至屋外／ 屋內(nèi)，晾曬／ 收回衣物。該系統(tǒng)樣機通過各種模塊監(jiān)測晾衣架周圍的環(huán)境信息，按照預先設(shè)定的閾值和優(yōu)先級，將晾衣架轉(zhuǎn)動到指定位置。該系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖１ 所示。

３ 硬件電路總原理

該系統(tǒng)硬件部分由ＳＴＭ３２ 單片機、光敏檢測模塊、雨滴檢測模塊、溫濕度傳感器模塊、風干模塊、紫外殺菌模塊、驅(qū)動電機模塊、ＯＬＥＤ 顯示模塊組成［１］ 。該實驗樣機的各個模塊都由ＳＴＭ３２ 核心控制板件控制。光敏檢測模塊檢測環(huán)境信息并處理后將結(jié)果反饋到ＳＴＭ３２單片機，然后由ＳＴＭ３２ 進一步處理信息，并將最終結(jié)果作用于驅(qū)動電機，以實現(xiàn)晾衣架的正常工作。雨滴檢測模塊工作時由雨滴檢測板傳遞信息（有雨滴或無雨滴）給監(jiān)測小板，再將信息傳遞給單片機，由單片機來判斷晾衣架是否需要收回。風干模塊則是在陰雨天氣工作，模塊在接收到單片機輸出的信號后開始工作。溫濕度傳感器實時監(jiān)測環(huán)境溫濕度，并在ＯＬＥＤ上顯示［２］ 。紫外殺菌模塊在夜晚對衣物進行殺菌，因為白天衣物被晾曬在屋外無需紫外殺菌模塊的輔助。ＯＬＥＤ 顯示屏顯示系統(tǒng)工作時的各種信息［３］ ，如溫度和濕度、光敏模塊的工作狀態(tài)、雨滴模塊的工作狀態(tài)等。該硬件系統(tǒng)的總電路圖如圖２ 所示。

４ 測試結(jié)果

４．１ 光敏檢測模塊測試

通電后對晾衣架進行光敏檢測模塊測試。先在光照強度大于光敏檢測模塊閾值的環(huán)境中進行測試，發(fā)現(xiàn)電機正轉(zhuǎn)，代表晾衣架轉(zhuǎn)動到屋外；另在光照強度小于光敏檢測模塊閾值的環(huán)境中進行測試，用手指遮住光明電阻，發(fā)現(xiàn)電機反轉(zhuǎn)，代表晾衣架轉(zhuǎn)動到屋內(nèi)。經(jīng)過多次合理測試后，２ 種環(huán)境下的實驗結(jié)果各自一致，光敏檢測模塊功能正常。光敏檢測模塊測試記錄如表１ 所列。

４．２ 雨滴模塊測試

首先在無雨滴的環(huán)境中進行模擬測試，發(fā)現(xiàn)電機此時只受光敏檢測模塊的影響，電機在環(huán)境光照強度大于光敏檢測模塊閾值時正轉(zhuǎn)，代表晾衣架轉(zhuǎn)動到屋外；電機在環(huán)境光照強度小于光敏檢測模塊時反轉(zhuǎn)，代表晾衣架轉(zhuǎn)動到屋內(nèi)。其次在有雨滴的環(huán)境中進行模擬測試，發(fā)現(xiàn)電機此時只受雨滴檢測模塊的影響。不管是在環(huán)境光照強度大于閾值或是小于閾值的情況下電機都只反轉(zhuǎn)，代表晾衣架轉(zhuǎn)動到屋內(nèi)。經(jīng)過多次合理測試后，４ 種環(huán)境下的實驗結(jié)果各自一致，雨滴檢測模塊功能正常。雨滴模塊測試記錄如表２ 所列。

４．３ 風干模塊測試

通電后對晾衣架進行風干模式測試，因為測試的是風干模式，所以在天氣干燥無雨的環(huán)境中就不用進行測試了，只用在天氣濕潤有雨的環(huán)境中測試。為了在晚上減少風機工作產(chǎn)生的噪聲，晚上風機應處于未工作狀態(tài)。在雨滴檢測模塊的傳感器上滴水，模擬有雨的環(huán)境，以測試風機在２ 種（環(huán)境光照強度大于閾值和環(huán)境光照強度小于閾值）情況下的工作狀態(tài)。經(jīng)過多次合理測試后記錄其結(jié)果。風干模塊測試記錄如表３ 所列。

４．４ 溫濕度傳感器模塊測試

系統(tǒng)通電后對晾衣架進行溫濕度傳感器模塊的測試。溫濕度傳感器在正常工作后會監(jiān)測外部環(huán)境溫度和濕度的變化。本次測試在記錄初始溫度后，用手掌握住溫濕度傳感器來模擬升溫過程，并每隔３０ ｓ記錄１ 次數(shù)據(jù)，記錄４ 次升溫數(shù)據(jù)后進行降溫測試。松開手掌等待溫濕度傳感器自然降溫并每隔６０ ｓ 記錄１ 次數(shù)據(jù)。經(jīng)測試得出結(jié)論，溫濕度傳感器正常工作。溫濕度傳感器模塊測試記錄如表４所列。

５ 結(jié)束語

本文主要設(shè)計研究的是一款以ＳＴＭ３２ 為核心控制板件的晾衣架。這款晾衣架不僅能夠縮放脫落，還能根據(jù)天氣情況自動進行衣物的晾曬與收回工作，使用戶能夠更輕松地完成晾衣活動。此設(shè)計由于個人的能力有限，掌握的知識面還不夠完善與全面，還存在一定的不合理，在有些方面還有待改進。

參考文獻：

［１］ 張立勇，王文軍．基于物聯(lián)網(wǎng)的智能防雨晾衣架設(shè)計與試驗［Ｊ］．南方農(nóng)機，２０２２，５３（３）：１９３?１９５＋１９８．

［２］ 段明忠．家用智能防雨晾衣架的設(shè)計［Ｊ］．武漢工程職業(yè)技術(shù)學院學報，２０２２，３４（１）：２７?２９＋３６．

［３］ 王文峰，高瑩瑩．基于ＺｉｇＢｅｅ 組網(wǎng)技術(shù)的智慧病房系統(tǒng)設(shè)計［Ｊ］．物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，２０２１（１１）：９３?９４．

作者簡介：

粟俊涵（１９９９—），本科，研究方向：電子信息工程。