基于单片机的智能晾衣架控制综合系统的设计及其实现.doc

基于单片机智能晾衣架控制系统设计和实现

董阳
通信工程专业　通信1301班　学号
指导老师　李丽芬副教授

摘　　要

现在城市生活越来越忙，大家全部没有时间和精力来管理部分细节上东西，比如，在适宜阳光温度时间内晾晒衣服。针对这来问题我们开始了研究，经过对智能晾衣架控制系统设计和实现不停探究，得到了比很好设计思绪。经过使用DHT11温湿度传感器、光敏电阻等元件，对环境改变进行检测，然后再将测量数据传输给STC89C51单片机，单片机关键板再对所测量温湿度和光线强弱进行判别，驱使电机进行正转或反转，达成智能晾晒衣物目标。在温湿度检测方面使用是DHT11传感器模块，该模块将测量得到数据和设定值进行对比，假如湿度超越过设定值，系统会默认回收晾衣架，发送脉冲信号来控制电机收回晾衣架。针对光照强度方面检测我们选择使用光敏电阻，光照强度改变会使电阻阻值产生对应改变，单片机将改变后阻值和设定值进行对比，假如超出设定值，则控制电机进行转动，使衣架收回，从而实现智能晾衣服目标。

关键词：智能　STC89C51　DHT11

Design and Implementation of Intelligent Clothes Hanger Control System Based on Single Chip Microcomputer

Abstract

Now the city life more and more busy, a lot of people do not have the time and energy to manage some of the details, for example, in the appropriate temperature of the sun drying clothes. In order to solve this problem, we started the research, through the intelligent clothes hanger control system design and implementation of continuous research, get a better design ideas. By using the DHT11 temperature and humidity sensor, photosensitive resistance and other components, the change of environment were detected, and then the measurement data are transmitted to the STC89C51 microcontroller core board microcontroller to measure the temperature and humidity and light intensity discrimination, motor driven forward or reverse, achieves the intelligent clothes drying purpose. Used in the detection of the temperature and humidity DHT11 sensor module, the module will be measured data are compared with the set value, if the humidity is beyond the set value, the system will default recovery racks, send pulse signal to control the motor back racks. Similarly, the photosensitive resistor for detecting the light intensity of the light intensity, the changes will cause the resistance change, will change the resistance compared with the set value, if it exceeds the set value, then control the motor to rotate, the clothes hanger to recover, so as to achieve the purpose of intelligent clothes.

Key words: intelligent STC89C51 DHT11

目　　录

前　　言 1
第1章　绪论 2
第1.1节　选题背景 2
第1.2节 研究方法及目标 2
第1.3节　研究意义 3
第2章　系统总体设计 4
第2.1节　总系统设计框图 4
第2.2节　系统组成概述 4
第2.3节　控制系统关键选择 4
第2.4节　湿度检测模块选择 5
第2.5节　遥控电路设计 5
第2.6节　遥控发射模块参数 6
第2.7节　光强检测模块选择 7
第2.8节　电机模块选择 7
第２.9节 系统设计要求 8
第3章　控制系统硬件设计 9
第3.1节　单片机介绍及其工作系统设计 9
第3.2节　温湿度传感器电路 14
第3.3节　光敏检测电路 17
第3.4节　直流电机驱动电路 19
第4章　控制系统设计 21
第4.1节　程序步骤图 21
第4.2节　程序设计 22
第4.3节　系统初始化 22
第4.4节　温湿度检测 25
第5章　系统整体调试 27
第5.1节　系统仿真演示 28
第5.2节 硬件实物焊接 33
结　　论 37
附　　录 39
参考文件 41
致　　谢 42

前　　言

科技是第一生产力科技进步推进着人类生活进步，大家对生活也开始不停追求智能化，这种形式促进各国也在家俱智能方面开始了深入研究。人工智能化产生和利用使大家对家电、照明、窗帘管理控制和防盗报警等智能化方面研究更进了一步，促进大家生活向全方面人工智能化也更近了一步。不过，在各项人工智能家俱中针对晾衣工具这个方面研究中国并没有得到很大中重视和研究，甚至能够用没有什么改变来形容，所以其市场研究价值很高，十分利于我们开发研究。
现在在中国大多数一般用户生活中，极少会存在能够伴随外界环境改变而硬件本身够功进行改变智能晾衣架，从而达成自动收缩或伸展晾衣架目标。常见一般晾衣架在实际生活活中并不是很人性化帮助大家生活便利，而且很多常见问题不能够处理。比如，我们工作不在家时，忽然下起雨，在外面晾洗衣服不能够立即回收而造成重洗；晚上因为加班不能够回家，晾晒衣服也不能够立即回收造成损失，而且在酷热夏日，我们因为工作繁忙原因通常会造成把洗好衣物晾晒在室外一整天，而不能立即收回。假设我们不在家，不过在夏天正午时候不能够把衣物回收到屋子里，造成衣物暴晒，这么现象在我们平时生活中最为常见，所以一般晾衣架对我们衣物伤害极大。
即使在国际上有很多大厂家对智能晾衣架有一定研究，不过她们所研究量产智能晾衣架大全部是半智能化，用户只能经过电路按键等控制方法使衣物达成垂直升降晾晒衣服目标。基于这一现实状况我设计思绪是使用DHT11温湿度传感器和光传感器来检测室外天气温度和光照情况，然后得到当下天气信息，这些信息再由传感器传输到单片机，单片机再经过脉冲信号使电机进行转动，进而达成智能晒衣物目标。

第1章　绪论

第1.1节　选题背景

科技是第一生产力科技进步推进着人类生活进步，大家对生活也开始不停追求智能化，这种形式促进各国也在家俱智能方面开始了深入研究。人工智能化产生和利用使大家对家电、照明、窗帘管理控制和防盗报警等智能化方面研究更近了一步，促进大家向全方面人工智能化也更近了一步。不过，在各项人工智能家俱中针对晾衣工具这个方面研究中国并没有得到很大中重视和研究，甚至能够用没有什么改变来形容，所以智能晾衣架也有很大发展空间，其市场研究价值很高，而且逐步这种生活模式将会吸引社会很大关注。

第1.2节 研究方法及目标

1.2.1研究目标
现在在中国大多数一般用户生活中，极少会存在能够伴随外界环境改变而硬件本身够功进行改变智能晾衣架，从而达成自动收缩或伸展晾衣架目标。常见一般晾衣架在实际生活活中并不是很人性化帮助大家生活便利，而且很多常见问题不能够处理。比如，我们工作不在家时，忽然下起雨，在外面晾洗衣服不能够立即回收而造成重洗；晚上因为加班不能够回家，晾晒衣服也不能够立即回收造成损失，而且在酷热夏日，我们因为工作繁忙原因通常会造成把洗好衣物晾晒在室外一整天，而不能立即收回。假设我们不在家，不过在夏天正午时候不能够把衣物回收到屋子里，造成衣物暴晒，这么现象在我们平时生活中最为常见，所以一般晾衣架对我们衣物伤害极大。
即使在国际上有很多大厂家对智能晾衣架有一定研究，不过她们所研究量产智能晾衣架大全部是半智能化，用户只能经过电路按键等控制方法使衣物达成垂直升降晾晒衣服目标，不过这么设计并不能完美晾晒衣服而且让其对衣服无损伤，经过用单片机为关键设计能够很好处理这个问题。整个系统工作过程为，单片机经过DHT11温湿传感器来获取当下天气情况，当室外温度或湿度为系统设定数值时候，单片机会发送信号驱使电动机进行转动，来完成智能晾晒衣服目标。另外，在转动过程中当传动杆接触到位置开关时，电机就会中止转动；在雨过天晴时候阳光会比较充足，此时光敏电阻会因为光照改变原因使本身阻值产生改变，并将其改变信息发送给单片机，单片机在程序指导下对光照强度进行判定，然后发送脉冲信号给电机，使电机进行转动进而实现智能晾衣。
1.2.2研究方法
（1）文件法。因为本研究将会触及到很多单片机方面绘图和变成等方面知识和技术，为了能够愈加好完成研究，所以需要对大量期刊杂志等书籍进行浏览、整理和分析。这么做能够快速而且有效取得大量对本研究由有利信息和材料，所以成为研究方法不可缺乏部分。
（2）观察法。合理观察对研究有很大帮助，这种研究方法含有很强目标性和计划性，在试验中往往能达成意想不到效果，从而开辟大家思绪，招致新发觉，所以也成为研究方法不可缺乏部分。

第1.3节　研究意义

根据现阶段晾衣架开发情况，本设计方法能够把大家从原始晾衣操作方法中解脱出来，实现智能生活化。这种智能晾衣架除了人工智能外还有其它优点，比如占地面积相对其它晾衣架而言较小，而且它操作方法也尤其简单，能够经过遥控来实现人工伸展和收回，它外观也有很高美观性。相对其它晾衣架而言这种设计方法晾衣架大大避免了那些操作麻烦方面问题。它工作方法是，各个对应检测模块在获取到这个时候温湿度或光强度后会把自己获取东西发送给单片机，单片机会发送相对应信号来驱使电动机进行转动，实现晾衣服功效。

第2章　系统总体设计

第2.1节　总系统设计框图

本设计使用STC89C51单片机，同时再经过温湿度传感器和光敏电阻等装置来配合来检测外界环境改变，把她们自己获取信息发送给单片机，再使单片机来驱使电机转动，完成智能晾衣功效，对于智能晾衣架总体设计框图图2.1所系统总体控制框图示：
温湿度传感电路
晾衣架实施
机构

电机驱动

单片机最小系统

光敏传感电路

报警电路

图2.1 系统总体控制框图

第2.2节　系统组成概述

系统关键由：控制系统关键、湿度检测模块、光强检测模块、电机驱动模块、直流电机、拨码开关模块和显示模块。控制系统关键作为系统控制关键和数据处理中心；湿度检测模块用来采集环境湿度信号；光强检测模块用来采集环境光强信号；电机驱动模块用来功率放大驱动电机正反转，进而带动晾衣架做伸出或缩回运动；拨码开关模块是用来设置系统工作模式，并在手动工作模式下，设置晾衣架伸出或缩回；显示模块用来显示湿度数据、光强情况、晾衣架状态等内容。

第2.3节　控制系统关键选择

方案一：采取STC89C51作为系统控制器。STC89C51是一个性能好、功耗低8位结构微处理器，其内部配置了系统可编程8K Flash存放器[3]。该芯片性能稳定、抗干扰能力强；而且能够灵活编程和设计，在很多工业控制现场和嵌入式系统中全部能够很有效担任控制任务。
方案二：采取FPGA作为系统主控制器。FPGA功效很强大，对于很多含有复杂逻辑功效控制系统均可作为系统关键；而且开发系统含有较小体积、极高集成度、极强稳定性、丰富硬件资源、扩展易实现、处理速度快，通常见于控制功效复杂、控制要求较高控制系统中，但该控制器价格很高、编程较单片机复杂很多。
本系统逻辑功效简单，仅仅需要读取传感器和拨码开关信号、控制电机、控制显示器，对控制器数据处理能力要求不是很高，STC89C51单片机完全能达成控制要求，从性价比方面考虑选择方案一。

第2.4节　湿度检测模块选择

方案一：采取DHT11传感器采集湿度，该传感器集测温、测湿度为一体，输出为数字量信号，数字量信号以经内部校准。传感器采取专业集成数字传感器技术，其含有极高稳定性和极强可靠性[4]。传感器内部设置了一个感温元件和一个感湿元件，输出为总线形式，可直接和单片机相连。该传感器不仅性能十分优越，价格也很低廉，在很多低成本控制系统中被应用。
方案二：采取HR202电阻型湿度传感器，HR202湿敏电阻其关键感湿元件是一个新型高分子材料，该材料含有很宽感湿范围，而且常见稳定有效，可广泛应用在仓库、大棚等需要检测、控制湿度系统中，但该传感器不能直接经过直流驱动，采集信号要经过A/D转换，所以电路设计较为复杂。
综合考虑性能和读取方法，DHT11即使编程较为复杂，但其外围电路简单，可经过单片机I/O口直接读取，所以选择方案一作为系统湿度检测模块。

第2.5节　遥控电路设计

对于遥控方面所采取模块是SC2262和SC2272，它们用于遥控和接收，其中遥控电路图图2.2所表示：

图2.2遥控电路

遥控器设计部分将使用12V电池对其进行供电，当按下按键后电池正极才能够使其芯片和发射模块电源端相互连通并发出信号，之所以有这么设计是为了能够愈加好地确保电池耐用。
其中接收部分电路图如2.3接收电路所表示：

图2.3接收电路

接收电路输出端经过NPN三极管9013将输出高电平转变成低电平，这么设计方便了单片机能够愈加好识别低电平变动。

第2.6节　遥控发射模块参数

1、通讯方法：调幅AM
2、工作频率：315MHZ/433MHZ
3、频率稳定度：±75KHZ
4、发射功率：≤500MW
5、静态电流：≤0.1UA
6、发射电流：3～50MA
7、工作电压：DC 3～12V

第2.7节　光强检测模块选择

方案一：采取光敏电阻采集光强。光敏电阻阻值受环境光强影响，随光强不一样，阻值也会随之而改变。经过将电阻值转化成电压信号、再经电压比较器比较得到电平信号，得悉外部环境光照强弱[15]。光敏电阻价格极为廉价，只需简单处理电路即可达成系统要求。
方案二：采取GY-30采集光强。GY-30是一款数字光强检测模块，采取ROHM原装BH单片机能够直接读取，不需要开发人员进行标定。该方案电路简单、能够采集正确光照强度，但编程很复杂。
综合考虑，系统中只要对光强弱做作一个区分，并不需要采集出正确数值，从程序编写难以程度上考虑，选择方案一作为系统光强检测模块。

第2.8节　电机模块选择

方案一：利用L298N芯片驱动电机，该芯片是专用电机驱动芯片。每个L298中配置了两个H桥电路，可能够对两个小型直流电机进行正反转运行控制。芯片使能端直接接在逻辑电压高、低上，能够实现电机转动和停止；也能够将单片机输出PWM接在芯片使能端上，经过改变PWM占空比来对电机转速进行调整，用来需要调整转速系统中[6]。L298含有很强驱动能力，在其能够驱动电压范围内，能够提供最大驱动电流是2A。L298还含有过热保护和电流反馈检测功效，是一个安全、可靠电机驱动方案。
方案二：利用控制继电器组成电机驱动模块，经过四个继电器组成来实现电机正反转控制，并经过触点动作速度实现电机调速[7]。这种实现方法电路简单，不过继电器响应时间较长，而且频繁开通、关断会造成继电器寿命降低，可靠性较低。
综合考虑，为增强系统可靠性、提升性能，电机驱动模块选择方案一作为系统电机驱动模块。

第2.9节　系统设计要求

在智能晾衣架研究设计中，应达成以下几点要求：
（1）简单性：智能晾衣架是为现在生活节奏快上班一族设计，所以本设计必需操作简单，因为忙碌一天上班族是不愿意在这些小事上花费精力。而且本设计就是为了处理生活小事，若是操作繁杂，这就和我们初衷恰恰相反，所以此设计必需操作简单。
（2）经济性：本设计拥有着大量潜在市场，是能够在家庭中应用。所以必需要设计合理。设计合理中经济性尤为关键，而且我们设计是智能晾衣架，作为一个晾衣架本身功效来说，就决定了本设计产品价格就不能太高。而且，任何人全部喜爱性价比高产品。所以我们设计应该追求物美价廉。这就要求我们不仅要技术优异，经济上也要愈加合理。
（3）实用性：本设计是工具，所以我们设计应该多考虑部分实用功效，不能设计那些不实用功效。本设计针正确是常常在露天晾晒衣物人群设计，所以在设计过程中也会做部分调整，添加实用功效，降低冗杂而无须要功效。
（4）安全、可靠性：因为智能晾衣架是应用于家庭，所以要确保其安全、可靠性。从电子元件、电路设计、材料选择全部应注意提升其安全性和可靠性。

第3章　控制系统硬件设计

在之前总体设计完成以后，本章将会对控制系统硬件面进行设计，其中包含STC89C51概述和介绍，DHT11温湿度传感器使用介绍，光敏检测电路设计，还有电机驱动电路设计，然后在依据系统性能要求对其硬件设计进行修改和完善。

第3.1节　单片机介绍及其工作系统设计

3.1.1 STC89C51特点
STC89C51关键性能[10]：
1、和MCS-51单片机产品兼容
2、1000次擦写周期
3、时钟频率0 ~ 35MHz通常8051 0至420 MHz.实践工作频率可达48MHz三级加密程序存放器
4、低功耗空闲和掉电模式
5、STC89C516AD含有ADC功效。10 位精度ADC，共8 路掉电标识符
引脚结构图3.1STC89C51引脚结构所表示：

图3.1 STC89C51引脚结构

STC89C51芯片内部带有8K字节Flash存放器，其含有性能高、功耗低等优点，俗称单片机。该器件存放器制造技术是采取ATMEL高密度非易失性技术，和工业上MCS-51系列芯片含有完成相同引脚配置和指令集。该芯片性能稳定、含有很强抗干扰能力；而且能够灵活编程和设计，在很多工业控制现场和嵌入式系统中全部能够很有效担任控制任务；而且该芯片价格超低，在很多小型、低成本控制系统中作为控制关键。
STC89C51单片机功效特征：40个外部引脚，Flash闪速存放器4k字节，内部RAM128×8位，输入/输出（I/O）口32个，中止优先级5个，中止嵌套中止2层， 16位定时器/计数器3个，全双工串行通信口（UART）1个，看门狗（WDT）定时器，片内振荡器和时钟电路。该芯片常见封装形式有：TQFP、PLCC和PDIP三种，用来满足多种工作场所需求[10]。其引脚图（PDIP封装形式）图3.1所表示。
STC89C51单片机引脚功效说明：
VCC：电源正端输入。
VSS：接地。
RST：单片机复位输入。
EA/VPP：外部访问许可。“EA”是英文“External Access”缩写，表示存放外部程序代码，为使能从0000H 到FFFFH 外部程序存放器读取指令，EA必需接GND。为了实施内部程序指令，EA应该接VCC。在Flash编程期间，EA也接收12伏VPP电压。
PSEN：是外部程序存放器选通信号。当单片机开始从外部程序存放器实施程序时，该引脚会被激活，其周期是机器周期二分之一，而在访问外部数据存放器时，则不激活PSEN。
ALE：当访问数据存放器或外部程序存放器时，该引脚将输出脉冲，用来锁存地址低8位字节。
P0口（P0.0―P0.7）：P0口是一个8位双向输入/输出（I/O）端口，其漏极开路，每脚最多能够驱动TTL逻辑电平为8个。在对单片机进行编程操作时，指令字节经过P0口接收；而进行校验程序时，指令字节经过P0口输出，此时P0必需外部上拉电阻才能输出高电平。P0.0表示第0位，也就是最低位；P0.1表示第1位；依这类推，P0.7表示第7位，也就是最高位。四组I/O口中只有P0口含有内部无上拉电阻，其它I/O均在内部配置上拉电阻，将I/O电平拉高。P0在当做I/O用时能够推进8个LSTTL负载。
P1（P1.0―P1.7）：P1口是一个8位双向I/O端口，内部配置了上拉电阻，P1口缓冲器最多能够输出或接收4个LS TTL门电流。若将P1口管脚写入1，则I/O口输出高电平，表示该端口设置为输入，能够读取外部电平信号。
P2（P2.0―P2.7）：P2口是一个8位双向I/O端口，其内部配置了上拉电阻，每一个引脚最多能驱动4个LSTTL逻辑门电路。若想将P2设置为输入口，用来读取外部电平信号，则需控制P2输出高电平。
P3（P3.0―P3.7）：P3口和P1口，P2口一样，也是一个8位双向I/O端口，其内部也配置了上拉电阻，其输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路。P3口也可作为STC89C51部分特殊功效口，其引脚第二功效分配以下表3.1所表示。
XTAL1：反向振荡器输入。
XTAL2：反向振荡器输出。
表3.1 P3口引脚第二功效
端口引脚
第二功效
P3.0
RXD（串行输入口）
P3.1
TXD（串行输出口）
P3.2
INT0（外部中止0）
P3.3
INT1（外部中止1）
P3.4
T0（定时/计数器0）
P3.5
T1（定时/计数器1）
P3.6
WR（外部数据存放器写选通）
P3.7
RD（外部数据存放器读选通）

3.1.2单片机工作系统设计
单片机必需在含有晶振电路和复位电路后才能确保其正常运行。晶振电路也称时钟电路，该电路是给单片机提供稳定时钟源，复位电路功效是重置单片机，使其总起始地址开始工作，从程序代码起始端开始运行。下面将对时钟电路和复位电路进行具体介绍。
（1）时钟电路设计
图3.2 时钟电路

在使用51系列单片机开发系统时，晶振电路关键由两部分组成：石英晶体和瓷片电容。适石英晶体通常选择为12MHz或11.0592MHz；匹配瓷片电容是20~30pf之间，这个大小电容能够很好抑制干扰，使时钟电路稳定工作。图3.2所表示为此次设计时钟电路，选择11.0592M晶振，其晶振两脚和单片机时钟输入引脚XTAL1和XTAL2相连，并在两端分别连接30pf瓷片电容C1，C2一端，瓷片电容另一端直接接地[9]。
（2）复位电路设计
若系统在运行时，受环境干扰单片机内代码实施时跑飞或需要从新实施代码时，这时需要将单片机复位，从头实施程序代码，这就需要设置复位电路。STC89C51单片机在RST引脚上施加两个机器周期以上时间就会完成复位，代码将从最开始地址从新实施。在系统上电时，也要对单片机进行复位，为了方便，无需每次上电全部经过操作按键进行复位，复位电路中设置了上电复位。
图3.3为本设计复位电路。该电路即可实现上电复位，又能实现手动复位。系统在得电开始运行前，因为电容C3充电， RST引脚上为高电平，高电平连续时间是电容充电时间，充电时间大于两个机械周期则上电复位；单片机在正常工作时，按下复位按键S1，则RSE引脚直接接在+5V电源上，松手后恢复低电平，实现手动复位。

图3.3 复位电路

第3.2节　温湿度传感器电路

DHT11数字温湿度传感器它常常被用来测量环境温湿度，之所以使用它是确保设计产品测量数据可靠性和正确性，DHT11含有质量好、响应快、抗干扰能力强、性价比好等优点。另外，她还含有超小体积，低功耗，和信号传输间隔长度能够达成20米以上特点。在很正确湿度校准试验室校准每个DHT11传感器全部要进行再次校准，用来确保DHT11温湿度模块测量正确性和可靠性，传感器接口方法采取单线串行接口，之所以使用这么设计方法是为了使系统变得简单快捷而且单排针4针组件产品，连接方便，可依据用户要求提供特殊包装格式[3]。
1.DHT11工作特点：
►相对湿度和温度测量
►全部校准，数字输出
►卓越长久稳定性
►无需额外部件
►超长信号传输距离
►超低能耗
►4 引脚安装
►完全交换
2.DHT11应用领域
►暖通空调 ►气象站
►家电 ►湿度调整器
►医疗 ►除湿器
►测试及检测设备 ►汽车
►数据统计器 ► 消费品
►自动控制
3. DHT11数字传感器电源引脚和串行接口
电源电压：工作电压是3V到5.5V，工作时候需要先等候一秒钟，其目标是确保不稳定状态器件不发送任何指令[3]。
串行接口：DATA 用于微处理器和DHT11之间通信和同时，本设计采取使用单总线数据形式，一次通讯市场大约为4ms，其中数据分小数部分和整数部分，具体格式在下面说明，此时小数部分用来以后扩充，现在读取出为零。操作步骤为一次完整数据传输为40bit，先出高位。数据格式：8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8bit温度整数数据+8bit温度小数数据+8bit校验和数据传送正确时校验和数据等于“8bit湿度整数数据+8bit湿度小数数据+8 bit温度整数数据+8bit温度小数数据”所得最终数据末8位[3]。用户 MCU 发送一次信号以后，DHT11将从低功耗模式转换到高速形式， 等候主机开始信号完成后，DHT11再发送相对应信号，同时送出40bit数据，并触发一次信号采集，再次选择读取部分数据[3]。在这个模式下，DHT11 接收到开始信号后触发一次温湿度采集，假如没有接收到主机发送开始信号，DHT11不会自动开始温湿度采集。采集数据后转换为低速模式，过程图3.4通信过程（1）所表示：

图3.4通讯过程（1）

总线处于空闲模式时候电平为高电平，主机会把总线拉低等候DHT11响应，这时候总线需要时间超出18ms，这么做是为了确保DHT11能够开启信号检测。当DHT11接收主机信号开始后，就开始发送80μs低电平对应信号，等候20 ~ 40μs，才开始阅读DHT11响应信号。主机开始发送信号后，能够切换到输入模式或输出高电平模式，经过总线将上拉电阻，进程图3.5通信过程（2）所表示：

图3.5 通讯过程（2）

当总线为一个低水平响应信号时候，DHT11发送响应信号后，再把总线拉高80us，开始发送数据，每一位数据全部是以50us低水平时隙开始，高电平长短表明了数据位是0还是1。（图3.6数字0信号表示方法，图3.7数字1信号表示方法）读高水平响应信号，假如DHT11没有响应，请检验线路是否正常。最终一个bit数据传送完成后，DHT11将会拉低总线50μs，然后总线上拉电阻将会进入空闲阶段。

图3.6 数字0信号表示方法

数字1信号表示方法
图3.7 数字1信号表示方法

DHT11数字温湿度传感器它常常被用来测量环境温湿度，使用它原因是因为它能够确保设计产品测量数据可靠性和正确性，它还含有超小体积，低功耗，和信号传输间隔长度能够达成20米以上特点。在很正确湿度校准试验室校准每个DHT11传感器全部要进行再次校准，用来确保DHT11温湿度模块测量正确性和可靠性。产品为单排针4针组装，方便连接，特殊包装格式可依据用户要求提供。接口说明图3.8 DHT11经典应用电路所表示：

图3.8 DHT11经典应用电路

第3.3节　光敏检测电路

系统光强检测经过光敏电阻来实现，在外边天气光强不一样时，光敏电阻阻值会发生改变。光敏电阻还能够叫做光导管，制作中常见材料有：硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等。这些材料含有很强光特征，在一定波长光照下，其产生阻值立即发生改变。这种现象是产生原因是因为光照会产生载流子，而这些载流子将会参与导电，使光敏电阻阻值快速下降[11]。
光强检测电路图3.9所表示。光敏电阻和47K电阻串联，当光强较弱时，光敏电阻阻值较高，这时光敏电阻上端输出电压较高；当光强较强时，光敏电阻阻值较低，这时光敏电阻上端输出电压较低；光敏电阻上端输出电压为V；输出电压V是随光强改变模拟量信号，需要进行电路处理才能被I/O口读取[12]。
图所表示，输出电压信号V经过两个电压比较器和两个阈值相比较得到两个电平信号，当电压信号V高于高阈值时，才认为光线较强；在电压信号V低于第阈值时，才认为光线较弱。有效预防了使用一个阈值时，电压V在阈值周围时，电平信号震荡问题。
电压信号V分别输入至两个电压比较器负输入端和正输入端，R7和R10两个电位器分别为电压比较器提供一个可调上限和下限电压阈值，然后在电压比较器输出端上拉一个4.7K电阻，电路即可正常工作。当电压比较器正输入端电压大于负输入端时，输出高电平；当电压比较器正输入端电压小于负输入端时，输出低电平。电压比较器输出电平信号送至单片机I/O口，I/O口经过扫描即可获知外部光线强弱。

图3.9 光敏检测电路

其中GL5528电阻各项参数是：
最大电压（V-dc）：150
最大功耗（mW）：100
环境温度（°C）：-30--- +70
光谱峰值（nm）：540
亮电阻（10Lux）（KΩ）:10-20
暗电阻（MΩ）:1
100λ10：0.6
响应时间（ms）：上升：20 下降：30

第3.4节　直流电机驱动电路

3.4.1　L298N基础参数
（1）类型 ： 半桥；
（2）输入类型 ： 非反相；
（3）输出数 ：4；
（4）电流-输出/通道 ：2A；
（5）电流-峰值输出 ：3A；
（6）电源电压 ：4.5 V ~ 46 V；
（7）工作温度 ：-25°C ~ 130°C；
（8）安装类型 ： 通孔；
（9）封装/外壳 ：Multiwatt-15（垂直，弯曲和错列引线）；
（10）供给商设备封装 ：15-Multiwatt；
（11）包装 ：管件。
3.4.2　L298N介绍
L298是由SGS企业设计生产，其封装是采取15脚Multiwatt封装，其内部全部配置了4通道逻辑驱动电路。能够作为一个两相步进电机，或两个小型直流电机驱动器，使用极为方便。
L298N芯片能够作为一个四相电机和两个二相电机驱动器，其控制电机最大供电电压可达成50V，输出控制电机电压伴随输入电压改变而改变，能够经过调整输入电压来改变电机控制电压；控制引脚能够直接连接在单片机I/O上，可直接经过编程来改变I/O口输出电平来控制L298N工作模式；而且所需外围辅助器件很少，控制极为方便[14]。
L298N逻辑电源VSS可接入范围为直流4．5～7 V，其逻辑控制口可接收TTL电平信号。芯片第4引脚VS可直接和电机供电电源连接，其电机供电电源VS是在＋2．5～50 V之间。最大可输出2．5 A供驱动电流，能够直接用来驱动阻性或感性负载。L298芯片上OUT1，OUT2是一组直流电机接口，OUT3，OUT4是另一组，本设计我们经过它来驱动一个小型直流电机。5和7和10和12脚接入单片机I/O口，经过输出不一样电平信号来控制直流电机转向。ENA和ENB为控制使能端，也接入单片机I/O口，可同过I/O输出PWM来控制电机开启和、停止和转速。表3.2是L298N功效逻辑图。
表3.2 L298N功效逻辑图
ENA(ENB)
IN1(IN3)
IN2(IN4)
电机运行情况
H
H
L
正转
H
L
H
反转
L
X
X
停止

3.4.3　电机驱动电路
本系统中，需要对一个电机进行方向和速度控制，将IN1、IN2和ENA分别连到单片机I/O口P2.2、P2.3、P2.4上，经过改变I/O口电平状态，实现电机方向和速度控制。芯片供电电源VSS接+5V逻辑电平，电机动力电源VS和也接+5V输入，ISENA和ISENB分别接地。芯片输出端口接电机两端，为了保护芯片，预防电流回流，在OUT1，OUT2两端分别接上续流二极管1N4007。为了滤除电机干扰，在电源上加入了一个100UF和一个104进行滤波[9]。具体电路图3.10所表示。

图3.10 电机驱动电路

第4章　控制系统设计

第4.1节　程序步骤图

系统软件设计采取结构化和模块化设计方法，原因是因为这么很轻易编译，调试过程[1]。然后依据设计要求，和前端控制系统硬件设计具体条件进行说明，设计软件基于单片机控制，其中单片机控制系统软件程序步骤图图4.1所表示：
系统是否是智能模式

是
否

光线明暗
湿度大小

打开按钮是否按下
关闭按钮是否按下

暗或湿度大
亮或湿度小
否

是
是

关闭晾衣架
打开晾衣架
关闭晾衣架
打开晾衣架

否
否

关闭限位是否闭合
打开限位是否闭合

是
是

中止动作

结束

图4.1 程序步骤图

第4.2节　程序设计

C语言是计算机程序设计语言一个，它处于机器语言和高级语言之间，它不仅含有机器语言特点，同时又含有高级语言特点。C语言1972年产生于美国，它是由贝尔研究所D.M.Ritchie推出。在此以后，多种不一样类型计算机全部被移植成为C语言。C语言不仅能够编写工作系统和控制程序代码，还能够作为设计应用程序语言，其编写应用程序和计算机硬件无绝对关系。现在，C语言使用范围很之广泛，因为该语言极其强大处理数据能力，已经不仅仅是应用在软件开发上，很多个类科研也全部开始使用C语言编程[8]。
C语言简明易懂、开发和维护全部很方便，而且不受硬件操作能力约束，采取模块化设计移植很轻易，开发周期短。使用C语言开发单片机控制程序代码，储存单元分配全部是经过编译器自动完成，程序设计者只需要关注程序本身设计，无需考虑储存单元分配等问题。C语言能够采取模块化编程，对部分常见控制功效或算法函数能够编写对应程序块，在使用时直接调用，能够极其方便进行程序开发和移植，缩短程序开发周期。

第4.3节　系统初始化

软件系统设计设置包含申明库函数如：#include<reg51.h>，#include <absacc.h>等，利用DHT11温湿度传感器，对于温度和湿度检测全部要使用DHT11单总线数据方法，同时对于这些操作全部有严格次序安排。单片机刚开始会发送一个复位脉冲，这个脉冲信号会使全部DHT11芯片进入复位状态，等到ROM操作命令抵达时候，系统会使对应编码DHT11激活。当DHT11被激活后，它将处于等候存放器访问请求状态[3]。
系统程序展示和说明[8]：
#define uc unsigned char
#define ui unsigned int
sbit in_