自动收衣系统设计应用

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1.自动收衣系统的结构

本产品主要由处理器、主控面板、雨量传感器模块、风速传感装置模块、电源模块、减速电机等模块组成。

1.1自动收衣系统的传动机构

本设计的自动晾衣架与晾衣架相配套的遮雨布安装在阳台，机械部分是在普通不锈钢管晾衣架两端各安装一个滑轮和光轴，再穿入钢丝绳，由电机控制其上升/下降，另一个电机控制不锈钢管向前/向后运转，达到晾衣架的伸缩和上升、下降的效果。左、右两侧支架的前后端分别安装有限位开关，控制其运动行程，当螺母运动到极限位置时，限位开关动作，使电动机停止运行。

1.2自动收衣系统的工作原理

本文从实用角度出发，设计了自动控制和手动控制两种工作模式，且可自动在自动控制和人工控制两种工作模式之间切换。在自动控制模式下，该系统可以实时感知天气变化，实时控制晾衣架的自动伸缩。当天晴时，通过温湿传感器和风速传感器检测户外空气的温度、湿度和风速，并将信号传递给单片机，将接收到的信号进行分析之后，单片机发出相应的控制信号驱动电机使晾衣架伸出，当晾衣架完全伸出时，限位开关动作并将信号传递给单片机，使晾衣架停止继续伸出，从而达到晴天自动晒衣的功能。下雨或刮大风的时候，利用雨量、风速传感器检测雨滴和风速，并将信号传递给单片机，单片机发出相应的控制信号驱动电机使晾衣架收回，当晾衣架完全收回时，限位开关动作并将信号传递给单片机，使晾衣架停止继续收缩，从而达到雨天自动收衣的功能。在人工控制模式下，通过人机对话，可人工控制晾衣架的伸缩。当用户需要收回衣服时，只需按下收衣按钮，即可将衣服收回；当用户需要晾晒衣服时，只需按下晒衣按钮，即可将衣服伸出晾晒。此外，为保护传感器使晾衣架能够正常工作，当晾衣架工作在人工控制模式时，温湿度传感器和风速传感器会自动停止工作，这样既节约了电能，又延长了传感器的使用寿命。

2.硬件电路设计说明

2.1单片机控制模块

P2.6、P2.5：该两个按钮是带锁的白色按钮；P2.4、P2.3：该两个按钮是不带锁的黑色按钮；P2.2、P2.0：是给1602作为写入数据，读出数据用的；P1.0、P1.1：是用来分别导通2个接触器J1和J2；P1.2：当雨量传感器有反转信号时候，这个I/O口设置为低电平，然后LED红灯就会导通；P1.4：雨量传感器的信号线；P3.4：测量光电传感器的脉冲数。

2.2电机模块

当继电器J1闭合时：J1常闭触头断开并且常开触头闭合。此时，电流通过LED灯DS3和电机M1。当继电器J2闭合时：J2常闭触头断开并且常开触头闭合。此时，电流通过LED灯DS2和电机M1。若电机J1和J2同时得电，LED灯和电机都不动作。

2.3雨量检测模块

VCC通过上拉电阻R15回到P1.4等待三极管Q3导通。当有导电物体碰到雨量传感器的时候，三极管Q3就会被导通，P1.4的电平拉低，单片机就得到一个反转信号，同时M2电机开始运转，加快雨量传感器的风干。

2.4风力检测模块电路

二极管部分：VCC通过1K电阻限流，然后导通红外的LED二极管再回到负极。三极管部分：VCC经过上拉电阻10K，回到TL0保持高电平，等到三极管导通。当红外LED被导通时，三极管得到电流信号导通，TL0就被拉到低电平，当有障碍物阻挡红外LED灯的时候，三极管就会断开，TL0又被拉到高电平。利用这个通断的原理，通过不同导通频率来检测出风力。

3.自动收衣系统的软件设计

系统软件设计包括主程序设计和多个子程序设计。

4.试验及应用验证

该自动收衣系统样机做成并安装好后，对其进行了模拟降雨试验，通过人工加湿的方式反复进行了多次试验，其中有98%次成功实现智能收衣，保证衣物未被雨水淋湿。

5.结语

本文设计的基于单片机的自动收衣系统，以直流电机作为动力源带动滑轮机构从而实现电动晾衣和收衣功能，直流电机采用继电器电路进行控制，操作方便，同时通过雨量传感器检测天气的变化并自动控制直流电机运转，实现降雨时自动收衣的功能。经过试验及实际应用验证表明，该系统安装使用方便，智能检测雨滴、风速、湿度等因素，自动收衣晾衣成功率高，可实现无人监控，具有较好的应用前景。

作者：彭金莉 单位：广州市公用事业高级技工学校