- 相關(guān)推薦
基于多傳感器的智能晾衣架設(shè)計(jì)
人類本能地具有將身體上的各種器官(眼、耳、鼻和四肢等)所探測的信息(景物、聲音、氣味和觸覺等)與先驗(yàn)知識進(jìn)行綜合的能力，以便對其周圍的環(huán)境和正在發(fā)生的事件做出評估。多傳感器信息融合實(shí)際上是對人腦綜合處理復(fù)雜問題的一種功能模擬。與單傳感器相比，運(yùn)用多傳感器信息融合技術(shù)在解決探測、跟蹤和目標(biāo)識別等問題方面，能夠增強(qiáng)系統(tǒng)生存能力，提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和健壯性，增強(qiáng)數(shù)據(jù)的可信度，提高精度，擴(kuò) 展系統(tǒng)的時(shí)間、空間覆蓋率，增加系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和信息利用率等。 作為多傳感器融合的研究熱點(diǎn)之一，融合方法一直受到人們的重視，這方面國外已經(jīng)作了大量的研究，并且提出了許多融合方法。目前，多傳感器數(shù)據(jù)融合的常用方法大致可分為兩大類：隨機(jī)和人工智能方法。信息融合的不同層次對應(yīng)不同的算法，包括加權(quán)平均 融合、卡爾曼濾波法、Bayes 估計(jì)、統(tǒng)計(jì)決策理論、概率論方法、模糊邏輯推理、人工神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、D-S 證據(jù)理論等。
摘要：為了實(shí)現(xiàn)衣物的自動晾曬，本文利用單片機(jī)AT89C52以及溫濕度傳感器DHT11和光照傳感器TSL2561設(shè)計(jì)了一款基于多傳感器的智能晾衣架。該晾衣架能夠根據(jù)環(huán)境的變化自動地進(jìn)行衣物的晾曬，從而提高了家居的舒適性與便利性。
關(guān)鍵詞：傳感器;單片機(jī);晾衣機(jī)
一、引言
隨著科技的進(jìn)步，智能家居受到了越來越廣泛地應(yīng)用與關(guān)注。其中，智能晾衣架是智能家居的一部分，其能夠在家中無人的情況下，自動地在夜晚或者雨天收回晾曬的衣物，并在晴天進(jìn)行衣物的晾曬，從而實(shí)現(xiàn)了自動晾曬衣物的功能。本文利用單片機(jī)AT89C52[1]以及溫濕度傳感器DHT11和光照傳感器TSL2561[2]設(shè)計(jì)了一款基于多傳感器的智能晾衣架。該晾衣架能夠根據(jù)環(huán)境的變化自動地進(jìn)行衣物的晾曬，從而提高了家居的舒適性與便利性。
二、總體設(shè)計(jì)
基于多傳感器的智能晾衣架具有自動控制模式和人工操作模式這兩種工作方式。在自動控制模式中，基于多傳感器的智能晾衣架根據(jù)實(shí)時(shí)采集的外部環(huán)境信息來對晾衣架的伸縮進(jìn)行智能控制。如果當(dāng)前是光照條件比較好的晴天時(shí)，智能晾衣架的驅(qū)動電機(jī)會帶動晾衣架進(jìn)行伸展，而當(dāng)晾衣架完全伸展時(shí)，單片機(jī)會向驅(qū)動電機(jī)發(fā)出停止指令以停止晾衣架的伸展。如果當(dāng)前是下雨天或者天黑時(shí)，智能晾衣架會驅(qū)動電機(jī)帶動晾衣架進(jìn)行收縮，而當(dāng)晾衣架完全收回時(shí)，單片機(jī)會向驅(qū)動電機(jī)發(fā)出停止指令以停止晾衣架的收縮。
在人工操作模式中，人們通過按下“伸展”或者“收縮”按鍵來控制衣架的狀態(tài)，此外，如果按鍵在一段時(shí)間內(nèi)沒有被觸發(fā)，其會自動地把當(dāng)前的工作模式設(shè)為自動控制模式。
為了能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能，本文采用了如圖1所示的晾衣架結(jié)構(gòu)。從圖1中可見，該晾衣架是由菱形連桿、導(dǎo)軌、活動基座、接近開關(guān)、圓齒輪、電機(jī)、錐齒輪、單片機(jī)等構(gòu)成。其使用電機(jī)來帶動錐齒輪的轉(zhuǎn)動以驅(qū)動圓齒輪的轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)晾衣架的伸縮。
三、硬件設(shè)計(jì)
在基于多傳感器的智能晾衣架的設(shè)計(jì)中，電機(jī)采用的額定功率和電壓分別為60W和DC 24V的直流電機(jī)，單片機(jī)采用ATMEL公司的AT89C52。由于直流電機(jī)和AT89C52的工作電壓分別為24V和5V，因此，供電電源需要提供兩種直流電壓。為了實(shí)現(xiàn)24V和5V直流電源，使用一個(gè)變壓器和整流橋把AC 220V轉(zhuǎn)換為DC 24V，同時(shí)使用一個(gè)電壓變換電路把DC 24V轉(zhuǎn)換為DC 5V。
溫濕度傳感器DHT11不僅具有標(biāo)準(zhǔn)接口還支持單總線技術(shù)，便于系統(tǒng)的集成，同時(shí)其能夠直接地把溫濕度變成數(shù)字信號，避免了A/D芯片的使用，減低了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度;光照傳感器TSL2561除了具有功耗低、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)外，還能夠把光強(qiáng)直接地變成數(shù)字信號，避免了A/D芯片的使用，減低了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度。因此基于多傳感器的智能晾衣架使用了溫濕度傳感器DHT11和光照傳感器TSL2561。
根據(jù)總體設(shè)計(jì)，基于多傳感器的智能晾衣架只需要三個(gè)控制按鍵：“伸展”鍵、“收縮”鍵、“開關(guān)”鍵。由于控制按鍵較少，因此，每個(gè)控制按鍵對應(yīng)著一根輸入線，單片機(jī)AT89C52通過檢測輸入線的電平變化來判斷控制按鍵是否被按下。
在晾衣架伸縮的過程中，其完全伸展和收回的狀態(tài)都是由四個(gè)接近開關(guān)來進(jìn)行檢測。在其完全伸展的狀態(tài)下，活動基座位于最下端，此時(shí)，接近開關(guān)3、4會向單片機(jī)AT89C52發(fā)出相應(yīng)的信號，而單片機(jī)AT89C52則會向電機(jī)發(fā)送停止工作的指令;在其完全收縮的狀態(tài)下，活動基座位于最上端，此時(shí)，接近開關(guān)1、2會向單片機(jī)AT89C52發(fā)出相應(yīng)的信號，而單片機(jī)AT89C52則會向電機(jī)發(fā)送停止工作的指令。
四、軟件設(shè)計(jì)
智能晾衣架的控制軟件由若干個(gè)子程序和一個(gè)主控程序組成。子程序被用于處理按鍵的消抖、系統(tǒng)的復(fù)位、電機(jī)的轉(zhuǎn)向等。主控程序首先判斷當(dāng)前的工作模式，如果是人工操作模式，單片機(jī)AT89C52等待接收“收縮”鍵或“伸展”鍵發(fā)出的指令，一旦收到相應(yīng)按鍵發(fā)出的指令，其就會向電機(jī)發(fā)出反轉(zhuǎn)或正傳的指令，并在衣架伸縮到位后，根據(jù)接近開關(guān)信號，來向電機(jī)發(fā)出停止工作的指令。如果是自動控制模式，單片機(jī)AT89C52每隔一段時(shí)間采集溫濕度傳感器DHT11和光照傳感器TSL2561中的數(shù)值，并依據(jù)采集到的數(shù)據(jù)來進(jìn)行后續(xù)的控制。當(dāng)光照強(qiáng)度大于預(yù)設(shè)值并且濕度小于預(yù)定值時(shí)，單片機(jī)AT89C52首先判斷當(dāng)前晾衣架的狀態(tài)，如果是伸展?fàn)顟B(tài)，則休眠一段時(shí)間，否則的話，則控制晾衣架伸展，進(jìn)行衣服的晾曬。當(dāng)光照強(qiáng)度小于預(yù)設(shè)值或者濕度大于預(yù)定值時(shí)，單片機(jī)AT89C52首先判斷當(dāng)前晾衣架的狀態(tài)，如果是收縮狀態(tài)，則休眠一段時(shí)間，否則的話，則控制晾衣架收回，從而實(shí)現(xiàn)雨天和夜晚時(shí)的自動收衣。
參考文獻(xiàn)：
[1]FENG-Yang. Design of Temperature Control System Based on AT89C52[J]. Journal of Weinan Teachers University， 2011.
[2]Yang M， Yang P， Shi W. Light Intensity Sensor Node Based on TSL2561[J]. Microcontrollers & Embedded Systems， 2010.
【基于多傳感器的智能晾衣架設(shè)計(jì)】相關(guān)文章：
基于DSP的智能座椅系統(tǒng)的設(shè)計(jì)03-07
多傳感器信息融合技術(shù)在智能駕駛系統(tǒng)中的應(yīng)用03-18
基于粒子濾波的多傳感器衛(wèi)星姿態(tài)確定算法研究11-22
多網(wǎng)絡(luò)智能遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)03-19
基于HART協(xié)議的智能變送器設(shè)計(jì)03-18
基于單片機(jī)的CAN智能總線節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)03-07
基于雙口RAM的LonWorks智能通信節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)03-18
智能傳感器、現(xiàn)場總線與FCS03-19
智能傳感器與現(xiàn)代汽車電子03-25