基于单片机的智能晾衣架控制新版系统的设计.doc
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1、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
2、,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
3、intelligent clotheshorse control system designAbstractWith the constant development and social progress, intelligent products in the continuous influx of our family life, to the peoples daily life more convenient, but airing tool or in a primitive level almost no change, gradually and our life away.
4、 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
5、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 its going to rain or rain ) or the dark to a certain value (
6、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
7、 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
8、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
9、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
10、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
11、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
12、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At
13、mel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AT
14、89S52,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
15、、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
16、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A
17、tmel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:0Hz33Hzl 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
18、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
19、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P1.0T2(定时器/计数器T2外部计数输入),时钟输出P1.1T2EX(定时器/计数器T2捕捉/重载触发信号和方向控制)P1.5MOSI(在系统编程用)P1.6MISO(在系统编程用)P1.7SCK(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
20、 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
21、,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P3.0RXD (串行输入)P3.1TXD (串行输出)P3.2(外部中止0)P3.3 (外部中止0)P3.4T0 (定时器0外部输入)P3.5T1 (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
22、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
23、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
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