基于单片机的智能晾衣架控制新版系统的设计.doc

诚信申明

本人申明：
我所呈交本科毕业设计（论文）是本人在导师指导下对四年专业知识而进行研究工作及全方面总结。尽我所知，除了文中尤其加以标注和致谢中所罗列内容以外，论文中创新处不包含其它人已经发表或撰写过研究结果，也不包含为取得北京化工大学或其它教育机构学位或证书而已经使用过材料。和我一同完成毕业设计（论文）同学对本课题所做任何贡献均已在文中做了明确说明并表示了谢意。
若有不实之处，本人负担一切相关责任。

本人署名： 年 月 日

基于单片机智能晾衣架控制系统设计
张志强
自动化专业 自控0906班 学号
指导老师 卜旭芳讲师

摘 要

伴随社会不停发展和进步，智能化产品在不停涌入我们家庭生活，给大家生活起居带来便利，不过晾衣工具还是处于比较原始层次几乎没有什么改变，逐步和我们生活脱节。对于现在城市里大多数大家天天忙于工作，白天几乎全部不在家中，当日气改变时不能立即将衣物收回。相关这个问题，本文对智能晾衣架系统进行研究，利用DHT11温湿度传感器，光敏电阻采集到信号传输给系统处理关键单片机AT89S52，依据当初温湿度和光线强弱判定晾衣架是否要收回。当空气中相对湿度超出设定值（认为要下雨或已经下雨）或光线变暗到一定值（认为已经天黑）时，系统会发出报警提醒主人收衣服并延时，无人应答后系统会自动发出脉冲信号给电机，从而控制机械部分自动收回晾衣架。

关键词：智能 AT89S52 DHT11

MCU based intelligent clotheshorse control system design

Abstract

With the constant development and social progress, intelligent products in the continuous influx of our family life, to the people's daily life more convenient, but airing tool or in a primitive level almost no change, gradually and our life away. For now the city where most people are busy with their work every day, hardly ever at home, when weather changes will be unable to recover. About this question, the intelligent clothes hanger system is studied, using the DHT11 temperature and humidity sensor, 5547 photosensitive resistance signals transmitted to the system processing core chip AT89S52, according to the time of the temperature and humidity and light intensity to judge whether to take back the clothes hanger. When the air relative humidity exceeds a set value ( think it's going to rain or rain ) or the dark to a certain value ( that had been dark ), the system will send out alarm host received clothes and delay, no response after the system will automatically send a pulse signal to a stepping motor, so as to control the mechanical parts automatically retract the clothes hanger.
Key words: Intelligent AT89S52 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 研究目标和研究方法 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 系统硬件电路选择 5
第2.4节 系统软件结构设计 5
第2.5节 机械结构设计 6
第3章 控制系统硬件设计 8
第3.1节 单片机介绍及其工作系统设计 8
第3.2节 温湿度传感器电路 14
第3.3节 光敏检测电路 16
第3.4节 直流电机驱动电路 17
第4章 控制系统软件设计 22
参考文件 23

前 言

现在大家生活追求个性化、自动化，家装要求档次越来越高，生活家居人性化、智能化要求使智能控制技术在智能家居电子产品中得到了广泛应用，它不仅优化了大家生活方法和居住环境，而且方便了大家有效安排时间和节省多种能源。大家实现了家电、照明、窗帘控制和防盗报警等智能化，不过晾衣工具还是处于比较原始层次几乎没有什么改变，逐步和我们生活脱节。
现在大家所使用晾衣架多为不能随外界环境改变而自动收缩传统类型。假如住户是双职员，或住户有事在外，那么假如下雨或夜晚，传统类型晾衣架就做不到使晾晒在室外衣物避雨、避露珠功效。炎热夏日，上班族通常是把衣物晾晒在室外一整天。住户即使在家，为了降低麻烦，也极少在夏日正午把衣物收回室内，等气温下降以后再把衣物拿出去晾晒，其实暴晒对衣物损伤极大。
中国现在也有生产智能晾衣架厂家，不过她们所生产智能晾衣架全部是安装在阳台内部，经过电路控制使晾衣架依据不一样情况垂直升降，以达成智能晾晒衣物功效。而本设计是经过温湿度传感器和光敏传感器感应外界天气中雨水、温度和光照情况，利用传感器、单片机驱动电动机来控制晾衣架伸张和收缩，从而达成智能晾晒衣物目标。

第1章 绪论

第1.1节 选题背景

伴随社会经济水平发展，现在大家生活追求个性化、自动化，追求快节奏，家装要求档次越来越高，生活家居人性化、智能化要求使智能控制技术在智能家居电子产品中得到了广泛应用，它不仅优化了大家生活方法和居住环境，而且方便大家有效地安排时间和节省多种能源，实现了家电、照明、窗帘控制和防盗报警、定时控制及电话远程控制等。伴伴随高智能家居快速发展，晾衣工具智能化发展显著落后和其它家用器具智能化发展以后，现在已经引发社会很大关注。
第1.2节 研究目标和研究方法

1.2.1研究目标
现在大家所使用晾衣架多为不能随外界环境改变而自动收缩传统类型。假如住户是双职员，或住户有事在外，那么假如下雨或夜晚，传统类型晾衣架就做不到使晾晒在室外衣物避雨、避露珠功效。炎热夏日，上班族通常是把衣物晾晒在室外一整天。住户即使在家，为了降低麻烦，也极少在夏日正午把衣物收回室内，等气温下降以后再把衣物拿出去晾晒，其实暴晒对衣物损伤极大。
中国现在也有生产智能晾衣架厂家，不过她们所生产智能晾衣架全部是安装在阳台内部，经过电路控制使晾衣架依据不一样情况垂直升降，以达成智能晾晒衣物功效。而本设计采取单片机作为智能晾衣架检测及控制关键，经过温湿传感器探测外界环境温度和湿度，当温度或湿度达成一定指标时，单片机控制电动机正转（或反转）从而使衣架自动收回，当传动杆接触到位置开关时，电机停止转动；当雨停后，阳光充裕时，光敏电阻将信息反馈给单片机，单片机再控制电动机反转（或正转）从而使衣架自动伸出接收晾晒。晾衣杆和各传动轴之间采取滑轮、钢丝绳等连接。
1.2.2研究方法
（1）文件法。本研究包含单片机编程、原理图绘制、元器件焊接等技术，需要对包含知识精通才能实现方案成功设计，只有经过对大量相关书籍期刊进行阅读、整理、分析，才能得到有价值研究资料。所以，本研究把文件法作为最关键研究方法。
（2）观察法。科学观察含有目标性和计划性、系统性和可反复性。在科学试验和调查研究中，观察法含有扩大大家感性认识、启发大家思维、造成新发觉等多个方面作用。所以对于本研究有很大帮助。
第1.3节 研究意义

基于现在晾衣架发展现实状况，本设计开发了一个能帮助大家摆脱原始操作智能晾衣架。本实用新型晾衣架关键特点在于：能够伸缩，操作简单，占地面积小，美观实用。同类产品有可收缩式，但属于组装而成，操作比较麻烦，而本晾衣架是经过温湿度传感器和光敏传感器感应外界天气中雨水、温度和光照情况，利用传感器、单片机驱动电动机来控制晾衣架伸张和收缩，从而达成智能晾晒衣物目标。

第2章 系统总体设计

第2.1节 总系统设计框图

本设计采取美国Atmel企业AT89S52单片机作为控制关键，外围辅助温湿度传感电路及光敏传感电路等检测电路来控制电机运动，实现收晾衣智能化功效。总体设计框图图2.1所表示：
图2.1 系统总体控制框图
第2.2节 系统组成概述

本系统可固定在阳台外面，既节省空间，同时系统经过测温湿度电路及光敏电路等检测电路自动测量目前空气温度、湿度和光线强度，依据目前温湿度值和光线强度确定晾衣架是否收回。当要下雨或已经下雨时，空气中相对湿度急剧增加超出设定值时，系统会自动发出警报（提醒主人收衣服），若无人应答系统自动默认屋内无人，系统会自动给电机脉冲完成自动收衣服功效。
第2.3节 系统硬件电路选择

本系统控制关键采取扩展型单片机AT89S52，该系列单片机是釆用高性
能静态80C51设计，由优异CMOS工艺制造并带有非易失性Flash程序存放器，全部支持12时钟和6时钟操作，包含128字节和256字节RAM，32 条I/O 口线、3个16位定时/计数器、6输入4优先级嵌套中止结构、1个 串行I/O 口，能够满足本系统需要。
系统检测部分由DHT11型温湿度传感器和5547光敏电阻组成。DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出温湿度复合传感器。它应用专用数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品含有极高可靠性和卓越长久稳定性。传感器包含一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，含有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。超小体积、极低功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻应用场所最好选择，而且此产品为 4 针单排引脚封装，连接十分方便。
系统电机部分采取H桥直流电机驱动，H桥电路是直流电机使用最广泛一个驱动电路。实际使用时候，用分立元件制作H桥是很麻烦，不过现在市面上有很多封装好H桥集成电路，接上电源、电机和控制信号就能够使用了，在额定电压和电流内使用很方便可靠。比如常见L293D、L298N、TA7257P、SN754410等。
第2.4节 系统软件结构设计

系统软件设计采取结构化和模块化设计方法，便于程序编译、调试。依据设计要求和前面描述控制系统硬件设计情况，单片机控制系统软件程序结构示意图图2.2所表示：
图2.2 软件程序结构示意图
第2.5节 机械结构设计

系统采取结构简单可伸缩机械实施机构来实现衣服收晾工作，初步设计图2.3所表示：
图2.3 系统机械实施机构

第3章 控制系统硬件设计

在完成了总体设计后，本章关键完成主控单元硬件设计，包含关键芯片选型和电路具体设计，关键是单片机芯片、温湿度传感器、光敏电路及外围电路选型，然后再依据系统功效要求，应用protel99se软件进行电路板具体设计。
第3.1节 单片机介绍及其工作系统设计

3.1.1 AT89S52特点
AT89S52是一个低功耗、高性能CMOS8位微控制器，含有8K在系统可编程Flash 存放器。使用Atmel企业高密度非易失性存放器技术制造，和工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash许可程序存放器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效处理方案。AT89S52关键性能：
l 和MCS-51单片机产品兼容
l 8K字节在系统可编程Flash存放器
l 1000次擦写周期
l 全静态操作：0Hz～33Hz
l 三级加密程序存放器
l 32个可编程I/O口线
l 三个16位定时器/计数器
l 八个中止源
l 全双工UART串行通道
l 低功耗空闲和掉电模式
l 掉电后中止可唤醒
l 看门狗定时器
l 双数据指针
l 掉电标识符
引脚结构图3.1所表示：
图3.1 AT89S52引脚结构
VCC : 电源
GND : 地
P0口：P0口是一个8位漏极开路双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存放器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0含有内部上拉电阻。
在flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。
P1口：P1 口是一个含有内部上拉电阻8位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4个TTL 逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时能够作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低引脚因为内部电阻原因，将输出电流（IIL）。另外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2触发输入（P1.1/T2EX），具体以下表所表示。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。
引脚号
第二功效
P1.0
T2（定时器/计数器T2外部计数输入），时钟输出
P1.1
T2EX（定时器/计数器T2捕捉/重载触发信号和方向控制）
P1.5
MOSI（在系统编程用）
P1.6
MISO（在系统编程用）
P1.7
SCK（在系统编程用）
P2 口：P2 口是一个含有内部上拉电阻8 位双向I/O 口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL 逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时能够作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低引脚因为内部电阻原因，将输出电流（IIL）。在访问外部程序存放器或用16位地址读取外部数据存放器（比如实施MOVX @DPTR）时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVX @RI）访问外部数据存放器时，P2口输出P2锁存器内容。
在flash编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和部分控制信号。
P3 口：P3口是一个含有内部上拉电阻8 位双向I/O 口，p2输出缓冲器能驱动4个TTL 逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时能够作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低引脚因为内部电阻原因，将输出电流（IIL）。P3口亦作为AT89S52特殊功效（第二功效）使用，以下表所表示。在flash编程和校验时，P3口也接收部分控制信号。
引脚号
第二功效
P3.0
RXD （串行输入）
P3.1
TXD （串行输出）
P3.2
(外部中止0)
P3.3
(外部中止0)
P3.4
T0 （定时器0外部输入）
P3.5
T1 （定时器1外部输入）
P3.6
(外部数据存放器写选通)
P3.7
(外部数据存放器写选通)
RST: 复位输入。晶振工作时，RST脚连续2个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST脚输出96个晶振周期高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上DISRTO位能够使此功效无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。
ALE/：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存放器时，锁存低8位地址输出脉冲。在flash编程时，此引脚（）也用作编程输入脉冲。
在通常情况下，ALE 以晶振六分之一固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，尤其强调，在每次访问外部数据存放器时，ALE脉冲将会跳过。
假如需要，经过将地址为8EHSFR第0位置“1”，ALE操作将无效。这一位置“1”，ALE 仅在实施MOVX 或MOVC指令时有效。不然，ALE 将被微弱拉高。这个ALE 使能标志位（地址为8EHSFR第0位）设置对微控制器处于外部实施模式下无效。
:外部程序存放器选通信号（）是外部程序存放器选通信号。
当 AT89S52从外部程序存放器实施外部代码时，在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存放器时，将不被激活。
/VPP:访问外部程序存放器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH外部程序存放器读取指令，必需接GND。
为了实施内部程序指令，应该接VCC。
在flash编程期间，也接收12伏VPP电压。
XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路输入端。
XTAL2:振荡器反相放大器输出端。
存放器结构
MCS-51器件有单独程序存放器和数据存放器。外部程序存放器和数据存放器全部能够64K寻址。
程序存放器：假如引脚接地，程序读取只从外部存放器开始。
对于89S52，假如接VCC，程序读写先从内部存放器（地址为0000H～1FFFH）开始，接着从外部寻址，寻址地址为：H~FFFFH。
中止
AT89S52有6个中止源：两个外部中止（和），三个定时中止（定时器0、1、2）和一个串行中止。这些中止每个中止源全部能够经过置位或清除特殊寄存器IE中相关中止许可控制位分别使得中止源有效或无效。IE还包含一个中止许可总控制位EA，它能一次严禁全部中止。IE.6位是不可用。对于AT89S52，IE.5位也是不能用。用户软件不应给这些位写1。它们为AT89系列新产品预留。
定时器2能够被寄存器T2CON中TF2和EXF2或逻辑触发。程序进入中止服务后，这些标志位全部能够由硬件清0。实际上，中止服务程序必需判定是否是TF2 或EXF2激活中止，标志位也必需由软件清0。
定时器0和定时器1标志位TF0 和TF1在计数溢出那个周期S5P2被置位。它们值一直到下一个周期被电路捕捉下来。然而，定时器2标志位TF2在计数溢出那个周期S2P2被置位，在同一个周期被电路捕捉下来。
3.1.2单片机工作系统设计
复位电路和时钟电路全部是单片机最小系统基础部分。复位电路通常采取上电自动复位和按键复位两种方法。本系统选择按键手动复位，这种方法方便、简单、轻易操作。它是经过RST端经电阻和电源VCC接通而实现。单片机各功效部件运行全部是以时钟控制信号为基准，有条不紊地一拍一拍地工作，所以，时钟频率直接影响单片机速度，时钟电路质量也直接影响单片机稳定性。时钟电路设计有内部时钟方法和外部时钟方法两种，本系统采取内部时钟方法。单片机最小系统工作电路图3.2所表示：
图3.2 单片机最小系统工作电路

第3.2节 温湿度传感器电路

DHT11数字温湿度传感器采取单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷，含有极高可靠性和长久稳定性，传感器包含一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并和一个高性能8位单片机相连接，所以该产品含有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。超小体积、极低功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻应用场所最好选择。
1.DHT11传感器特点：
（1）相对湿度和温度测量
（2）全部校准，数字输出 　　
（3）卓越长久稳定性 　　
（4）无需额外部件 　　
（5）超长信号传输距离 　　
（6）超低能耗 　　
（7）4引脚安装 　　
（8）完全交换
2.DHT11应用领域
（1）暖通空调 测试及检测设备 　　
（2）汽车 数据统计器 　　
（3）消费品 自动控制 　　
（4）气象站 家电 　　
（5）湿度调整器 医疗 　　
（6）除湿器
3. DHT11数字传感器电源引脚和串行接口
电源引脚：DHT11供电电压为3～5.5 V。传感器上电后，要等候1s以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚（VDD，GND）之间可增加一个100 nF 电容，用以去耦滤波。
串行接口：DATA 用于微处理器和DHT11之间通讯和同时，采取单总线数据格式，一次通讯时间4ms左右，数据分小数部分和整数部分，具体格式在下面说明，目前小数部分用于以后扩展，现读出为零。操作步骤为一次完整数据传输为40bit，高位先出。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”所得结果末8位。
用户 MCU 发送一次开始信号后，DHT11从低功耗模式转换到高速模式，等候主机开始信号结束后，DHT11发送响应信号，送出40bit数据，并触发一次信号采集，用户可选择读取部分数据。从模式下，DHT11 接收到开始信号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不会主动进行温湿度采集。采集数据后转换到低速模式，过程图3.3所表示：
图3.3 通讯过程（1）
总线空闲状态为高电平，主机把总线拉低等候DHT11响应，主机把总线拉低必需大于18ms，确保DHT11能检测到起始信号。DHT11接收到主机开始信号后，等候主机开始信号结束，然后发送80μs低电平响应信号。主机发送开始信号结束后，延时等候20～40μs后，读取DHT11响应信号，主机发送开始信号后，能够切换到输入模式，或输出高电平均可，总线由上拉电阻拉高，过程图3.4所表示：
图3.4 通讯过程（2）

总线为低电平，说明DHT11发送响应信号，DHT11发送响应信号后，再把总线拉高80μs，准备发送数据，每一bit数据全部以50μs低电平时隙开始，高电平长短定了数据位是0还是1。格式图3.5所表示。假如读取响应信号为高电平，则DHT11没有响应，请检验线路是否连接正常。当最终一个bit数据传送完成后，DHT11拉低总线50μs，随即总线由上拉电阻拉高进入空闲状态。
图3.5 数字0信号表示方法
DHT11数字传感器规格和引脚图3.6所表示：
图3.6 DHT11规格和引脚
4.DHT11 数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出温湿度复合传感器。它应用专用数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品含有极高可靠性和卓越长久稳定性。传感器包含一个电阻式感湿元件和一个 NTC 测温元件，并和一个高性能 8 位单片机相连接。所以该产品含有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个 DHT11 传感器全部在极为正确湿度校验室中进行校准。校准系数以程序形式储存在 OTP 内存中，传感器内部在检测信号处理过程中要调用这些校准系数。单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。超小体积、极低功耗，信号传输距离可达 20 m 以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻应用场所最好选择。产品为 4 针单排引脚封装，连接方便，特殊封装形式可依据用户需求而提供。接口说明图3.4所表示：
图3.7 DHT11经典应用电路

第3.3节 光敏检测电路

光敏电阻是依据光电导效应制成光电探测器件，光敏电阻阻值会伴随光照强弱改变而改变。光照强，光敏电阻阻值就小；光照弱，光敏电阻阻值就大。光敏电阻结构是在一块光电导体两端加上电极，贴在硬质玻璃、云母、高频瓷或其它绝缘材料基板上，两端接有电极引线，封装在带有窗口金属或塑料外壳内。光敏面做成蛇形，电极作成梳状是因为这么既能够确保有较大受光表面，也能够减小电极之间距离，从而既能够减小电极间电子渡越时间，也有利于提升灵敏度。在实际应用中，能够加直流偏压，也能够加交流偏压，它电流随电压呈线性改变。
本系统中利用光敏电阻感光特征来检测光线强弱程度，经过检测光线强弱程度来判定白天和黑夜，同时可辅助湿度传感器检测阴天和晴天，其电路结构图图3.5所表示：
图3.8 光敏检测电路
电路中光敏电阻型号为PGM5539，系统实现原理是利用光敏电阻光电特征即光敏电阻受光照时阻值小于无光照时来使系统工作。在图中，电路工作前（正常光线下），调整电位器阻值，使比较器LM393反向输入端电位低于同向端电位，这时比较器输出为高，伴随光线变暗，光敏电阻阻值增大，同向端电压低于反相端时，比较器输出变为低，则申请单片机外部中止，单片机控制电机将衣服收回。
第3.4节 直流电机驱动电路

3.4.1直流电机及H桥驱动电路
本设计采取H桥直流电机驱动电路，直流电机（direct current machine）是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）旋转电机。它是能实现直流电能和机械能相互转换电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。
直流电机结构应由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动部分称为定子，定子关键作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动部分称为转子，其关键作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成。
直流电机工作原理：直流电机里边固定有环状永磁体，电流经过转子上线圈产生安培力，当转子上线圈和磁场平行时，再继续转受到磁场方向将改变，所以此时转子末端电刷跟转换片交替接触，从而线圈上电流方向也改变，产生洛伦兹力方向不变，所以电机能保持一个方向转动。
H桥驱动电路图3.6所表示，电路得名于“H桥驱动电路”是因为它形状酷似字母H。4个三极管组成H4条垂直腿，而电机就是H中横杠（注意：图3.6及随即两个图全部只是示意图，而不是完整电路图，其中三极管驱动电路没有画出来）。电机控制采取H桥驱动电路，H桥式电机驱动电路包含4个三极管和一个电机。要使电机运转，必需导通对角线上一对三极管。依据不一样三极管正确导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过电机，从而控制电机转向。

图3.9 H桥驱动电路
要使电机运转，必需使对角线上一对三极管导通。比如，图3.7所表示，当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极。按图中电流箭头所表示，该流向电流将驱动电机顺时针转动。当三极管Q1和Q4导通时，电流将从左至右流过电机，从而驱动电机按特定方向转动（电机周围箭头指示为顺时针方向）。
图3.10 H桥电路驱动电机顺时针转动
图3.8所表示为另一对三极管Q2和Q3导通情况，电流将从右至左流过电机。当三极管Q2和Q3导通时，电流将从右至左流过电机，从而驱动电机沿另一方向转动（电机周围箭头表示为逆时针方向）。
图3.11 H桥驱动电机逆时针转动
3.4.2使能控制和方向逻辑
驱动电机时，确保H桥上两个同侧三极管不会同时导通很关键。假如三极管Q1和Q2同时导通，那么电流就会从正极穿过两个三极管直接回到负极。此时，电路中除了三极管外没有其它任何负载，所以电路上电流就可能达成最大值（该电流仅受电源性能限制），甚至烧坏三极管。基于上述原因，在实际驱动电路中通常要用硬件电路方便地控制三极管开关。
图3.9 所表示就是基于这种考虑改善电路，它在基础H桥电路基础上增加了4个和门和2个非门。4个和门同一个“使能”导通信号相接，这么，用这一个信号就能控制整个电路开关。而2个非门经过提供一个方向输人，能够确保任何时候在H桥同侧腿上全部只有一个三极管能导通。（和本节前面示意图一样，图3.9所表示也不是一个完整电路图，尤其是图中和门和三极管直接连接是不能正常工作。）

图3.12 含有使能控制和方向逻辑H桥电路
采取以上方法，电机运转就只需要用三个信号控制：两个方向信号和一个使能信号。假如DIR－L信号为0，DIR－R信号为1，而且使能信号是1，那么三极管Q1和Q4导通，电流从左至右流经电机（图3.10所表示）；假如DIR－L信号变为1，而DIR－R信号变为0，那么Q2和Q3将导通，电流则反向流过电机。
图3.13 使能信号和方向信号使用

附：分立元件H桥驱动电路图3.11所表示：
图3.14 分立元件H桥驱动电路
因为单片机IO口输出电流较小，不足以驱动直流电机，所以我们在单片机IO口和驱动器之间加了74LS07作为驱动以增大单片机负载能力。电路图3.12所表示：
图3.15 7407驱动电路

第4章 控制系统软件设计

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，便于程序编译、调试。依据设计要求，和前面描述控制系统硬件设计具体情况，单片机控制系统软件程序步骤图图4.1所表示：
图4.1 程序步骤图

第4.2节 程序设计

C 语言是一个计算机程序设计语言。它现有高级语言特点，又含有汇编语言特点。它能够作为系统设计语言，编写工作系统应用程序，也能够作为应用程序设计语言，编写不依靠计算机硬件应用程序。C语言对操作系统和系统使用程序和需要对硬件进行操作场所，用C语言显著优于其它解释型高级语言.C语言含有绘图能力强，可移植性，并含有很强数据处理能力，所以适于编写系统软件，而且它是数值计算高级语言。所以此次设计采取C语言编程。
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，温湿度检测采取DHT11温湿度传感器，因为DHT11单总线方法，数据读写全部占用同一根线，所以每一个操作全部必需严格根据时序进行。图4.2为测温湿度子程序步骤图。单片机首先发送复位脉冲，该脉冲使信号线上全部DHT11芯片全部被复位，接着发送ROM操作命令，使得序列号编码匹配DHT11被激活。被激活后DHT11进入接收内存访问命令状态，内存访问命令完成温湿度转换、读取等工作（单总线在ROM命令发送之前存放命令和控制命令不起作用）。接口定义系统应用以下：
sbit DQ=P1^7；//数据传输线接单片机对应管脚
sbit key1=P1^3；//温湿度切换
sbit key2=P2^4；//电机正转使衣架打开
sbit key3=P3^5；//电机反转使衣架收回
系统初始化还要定系统中数据变量如：bit FLAG；
extern unsigned char LcdBuf[5]；
INT8U LcdBuf[5]={0}；
unsigned char tempL=0；//设全局变量
unsigned char tempH=1；
float temperature；//w温湿度值保留在temperature里
第4.4节 温湿度检测

温湿度检测采取DHT11温湿度传感器，因为DHT11单总线方法，数据读写全部占用同一根线，所以每一个操作全部必需严格根据时序进行。图4.2为测温子系统步骤图。单片机首先发送复位脉冲，该脉冲使信号线上DHT11芯片全部被复位，接着发送ROM操作命令，使得序列号编码匹配DHT11被激活。被激活后DHT11进入接收内存访问命令状态，内存访问命令完成温度转换、读取等工作（单总线在ROM命令发送之前存放命令和控制命令不起作用）。
系统复位
发匹配ROM指令
发64位ROM码
发温湿度转换命令
系统复位

读数据至内存
发读暂存命令
发64位ROM码

发匹配ROM指令
完成转换？
是
返回
否

图4.2 温度检测步骤图
湿度测试采取555转换电路来测试，系统首先经过外部定时器测出555转换电路输出频率，依据测试频率利用公式4.1计算出湿度传感器阻抗，经过上面DHT11对温度测试，这里读取温度值，查询下表4.1得到目前湿度值。
（4.1）
表4.1 0-60℃湿度阻抗特征数据

15℃
25℃
35℃
45℃
55℃
30%
518.8
352.8
256.7
241.3
137
35%
347.6
261.8
143
137
80.33
40%
277.2
166.6
93.6
81.53
5.
45%
172.8
92.8
60.3
52.7
33.38
50%
96.3
60.6
41.43
34.3
22.05
55%
70.8
40.4
29.12
24.25
15.88
60%
56.2
29.5
20.8
17.71
12.17
65%
43.3
21.1
15.61
13.12
9.02
70%
31.3
15.44
11.51
10.09
6.58
75%
22.6
11.84
8.74
7.35
4.64
80%
15.8
9.13
6.52
5.46
3.38
85%
10.48
6.55
4.52
3.89
2.48
90%
7
4.6
3.15
2.65
1.807

第4.5节 电路原理分析

电路原理设计可用MULTISIM进行仿真(图4.3所表示)。J1开关代表温湿度传感器，当下雨时．水使J1导通，运放U1输出低电平，经过U2(555集成电路)单稳触发电路，输出高电平，定时时间T=1.1xRPlxC1，其中RPl用于调整定时时间，J3为行程开关(常闭触点)，用于控制衣架收回幅度，U2输出高电平使V1饱和导通，继电器J4得电，常开触点闭合，控制电机正转，晾衣架收回，自动实现收衣动作。当传动杆碰到位置开关J3时。常闭触点自动断开，V1截止，继电器J4失电，开关断开，电机停转。J2为手动控制开关．用于人工控制收衣动作。当温湿度传感器干时，J1自动断开，使电路处于正常状态。RP3电位器代表光敏传感器(光敏电阻)，RP2用于调整光敏电阻灵敏度，当阳光充足时，光敏电阻阻值下降．使运放U3输出低电平，经过C4和R12微分电路，再经过U4(555集成电路)单稳触发电路，输出高电平，定时时间T=1.1xRP4xC5，，其中RP4用于调整定时时问，J6为行程开关(常闭触点)，用于控制衣架伸出幅度，U4输出高电平使V2饱和导通。继电器J7得电，常开触点闭合，控制电机反转，晾衣架伸出，自动实现晾衣动作。当传动杆碰到位置开关J6时。常闭触点自动断开，V2截止，继电器J7失电，开关断开，电机停转。J5为手动控制开关，用于人工控制晾衣动作。
图4.3 电路原理图

第5章 系统整体调试

按电路图接好电路以后，就在Keil uVision4上编写程序并用JDT-8052XP仿真器作整机调试，JDT-8052XP仿真器兼容Keil企业Kiel C51开发环境,用户能够直 接在功效强大集成环境下进行软件设计和硬件调试。使用专业仿真芯片仿真标准MCS-51内核单片机愈加真实,性能愈加可靠稳定,绝对没有占用标准MCS-51内核单片机任何用户资源。实时监测和显示目标MCUTXD引脚输出支持Keilprintf函数打印输出含有了实时跟踪内部变量改变和程序输出功效内部含有完善保护电路避免了使用中因为误操作所引发仿真器损毁。仿真器自带64K 程序存放器和64K硬件断点存放器等很多强大功效。
图5.1 JDT-8052XP仿真器连接图
利用JDT-8052XP仿真器在Keil uVision4上编和调试写程序很方便、快捷， 现将各个小子程序调好，并检验是否有错误和