DIY你的趣味生活：太陽(yáng)能智能晾衣架的軟硬件和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　　實(shí)現(xiàn)PWM 調(diào)速(即使用PWM 調(diào)速時(shí)取下跳線(xiàn)帽);

　　VIN：電機(jī)供電電源接口，采用12V 供電，電源正極接VIN，負(fù)極接GND;

　　VCC：L298N 芯片供電5V，由邏輯部分的電壓供電;

　　D1-D8：續(xù)流二極管-IN4007;

　　M1：電機(jī)1 接口，在本系統(tǒng)中接卷線(xiàn)器用的蝸桿電機(jī);

　　M2：電機(jī)2 接口，在本系統(tǒng)中接在風(fēng)扇接口

　　3.3 衣架外形制作

　　衣架外形我們采用不銹鋼作為支架，每一個(gè)部分都做成插拔件，方便運(yùn)輸及安裝,同時(shí)本衣架可以根據(jù)自家陽(yáng)臺(tái)的高低調(diào)節(jié)衣架的高度。電機(jī)卷線(xiàn)部分我們?cè)诮鸸し蛔孕屑庸ひ粋€(gè)聯(lián)軸卷線(xiàn)器，

　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　4.1程序流程圖

　　基于開(kāi)發(fā)板EVK1100所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的運(yùn)行流程，首先是使用鍵盤(pán)輸入時(shí)間，然后確定時(shí)間以后開(kāi)始收集濕度數(shù)據(jù)，1號(hào)是收集陽(yáng)臺(tái)空氣濕度H1，2號(hào)、3號(hào)是收集貼近衣服上方的空氣濕度H2、H3，對(duì)比三個(gè)濕度傳感器，先判斷衣服的干濕，若是濕的，則進(jìn)行下一步工作——判斷工作模式，如果是早上和下午模式，則根據(jù)在陽(yáng)臺(tái)的光敏收集的光照強(qiáng)度L1是否大于或等于有光與無(wú)光的臨界值SUN，若大于則開(kāi)啟尋找光源功能。由于早上的光照區(qū)間是自上往下移動(dòng)，下午的光照區(qū)間是自下往上移動(dòng)，如果第一次進(jìn)入早上模式，則將衣架高度初始化上升到最高點(diǎn)，逐步往下降尋找，直到L2和L1的值相差在一定范圍之內(nèi)，則停止衣架，此時(shí)已找到早上衣服能曬到的最大范圍，然后再根據(jù)濕度H1，判斷外圍濕度是否需要啟動(dòng)風(fēng)扇風(fēng)干衣服，此后每半個(gè)小時(shí)重復(fù)一次循環(huán)直到時(shí)鐘進(jìn)入下午模式，下午光照區(qū)間由下往上移動(dòng)，所以初始化衣架高度為最低點(diǎn)，然后逐步上升尋找，直到L2和L1的差值處于一定范圍內(nèi)，此時(shí)說(shuō)明再往上已經(jīng)沒(méi)有陽(yáng)光，確定衣架已經(jīng)處于光強(qiáng)最大區(qū)間，再根據(jù)濕度H1確定是否需要開(kāi)啟風(fēng)扇，然后半個(gè)小時(shí)重復(fù)一次循環(huán)直到時(shí)鐘進(jìn)入晚上模式，如果此時(shí)為晚上模式，則自動(dòng)將衣架升到最高點(diǎn)，此后只根據(jù)濕度H1判斷是否需要開(kāi)風(fēng)扇，直到進(jìn)入早上模式。電機(jī)上升和下降到衣架所規(guī)定的行程范圍內(nèi)的最大值，則衣架會(huì)觸碰到綁定在衣架右邊的行程開(kāi)關(guān)，觸碰之后自動(dòng)關(guān)閉電機(jī)。

　　4.2濕敏傳感器及風(fēng)扇程序設(shè)計(jì)

　　濕敏傳感器采集的濕度參數(shù)一共三個(gè)，1號(hào)是采集陽(yáng)臺(tái)外空氣相對(duì)濕度，用以作為開(kāi)關(guān)風(fēng)扇的參照，如果空氣相對(duì)濕度過(guò)高，衣服很難晾干，當(dāng)相對(duì)濕度大于一定值時(shí)開(kāi)啟風(fēng)扇，使晾曬的衣服盡快風(fēng)干。2號(hào)3號(hào)濕敏傳感器則收集衣服附近的空氣相對(duì)濕度，并且以1號(hào)濕敏傳感器的值作為參照，若差值處于一定范圍內(nèi)則可認(rèn)為衣服基本干了，停止其他正在工作的設(shè)備，達(dá)到節(jié)能的功能。溫濕度傳感器是DHT11數(shù)字溫濕度傳感器，它是一款含有已校準(zhǔn)熟悉信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專(zhuān)用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性和卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。每個(gè)DHT11傳感器都在精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)型號(hào)的處理過(guò)程中會(huì)調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線(xiàn)制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號(hào)傳輸距離可達(dá)20米以上，產(chǎn)品為4針單排引腳封裝，連接方便。

　　下圖為濕敏傳感器向EVK1100輸入的方形脈沖，需用單片機(jī)的捕獲模式獲取數(shù)字信號(hào)并轉(zhuǎn)換成16進(jìn)制以供系統(tǒng)使用。

　　4.2光敏電阻程序設(shè)計(jì)

　　光敏模塊包括兩個(gè)外擴(kuò)光敏電阻器，擴(kuò)展了PA25、PA26兩個(gè)管腿。光敏電阻模塊主要是為了解決兩大問(wèn)題而設(shè)計(jì)的，首先是確定有無(wú)光照進(jìn)入陽(yáng)臺(tái)，這是由一號(hào)光敏數(shù)據(jù)是否處于有光照的變化范圍內(nèi)，本電路中光敏采集的有光與無(wú)光臨界值為0x350，小于此值則有光進(jìn)入陽(yáng)臺(tái)。其次是查詢(xún)光照區(qū)間最大值，用光敏采集的數(shù)據(jù)作為電機(jī)模塊的參數(shù)，在電機(jī)模塊中查詢(xún)光照區(qū)間最大值。

　　4.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

　　電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊是由光敏采集的數(shù)據(jù)作為依據(jù)，由于陽(yáng)臺(tái)的光照情況在早上下午和晚上各有不同，早上和下午陽(yáng)臺(tái)有光照，而晚上沒(méi)有光照，所以晚上電機(jī)就不需要帶動(dòng)衣架尋找光照區(qū)間;早上和下午的光照情況也有所不同，早上到中午這段時(shí)間陽(yáng)臺(tái)的光強(qiáng)區(qū)間是由上到下移動(dòng)，而下午是相反，所以電機(jī)驅(qū)動(dòng)尋找光照區(qū)間要分為三個(gè)模式，早上，晚上和下午模式。早上和下午模式尋找光照區(qū)間的原理是在晾衣桿上裝一個(gè)光敏電阻，在陽(yáng)臺(tái)常暴露在陽(yáng)光的地方裝一個(gè)光敏電阻，通過(guò)AD口采集數(shù)據(jù)，先判斷陽(yáng)臺(tái)的光敏傳感器所采集的光敏值是否大于有光時(shí)候的值，這樣就可以判斷有無(wú)光照，有光照后早上的陽(yáng)光區(qū)間是由上往下移，所以先上升衣架到最高點(diǎn)，從最高點(diǎn)往下移動(dòng)，直到兩光敏值相差在誤差范圍內(nèi)，下午則相反。

　　4.4 RTC和鍵盤(pán)模塊

　　RTC(Real Time Counter)是一個(gè)實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器，他可以產(chǎn)生一個(gè)中斷，在本系統(tǒng)中是用來(lái)判斷早午晚模式，并且每三十分鐘產(chǎn)生中斷把單片機(jī)從睡眠中喚醒并執(zhí)行晾衣架相應(yīng)的功能。完成任務(wù)后又自動(dòng)進(jìn)入睡眠模式。

　　鍵盤(pán)是方便使用者輸入時(shí)間和控制電機(jī)上升衣架和降低衣架。

　　4.5自動(dòng)調(diào)整亮度模塊

　　此模塊是為了節(jié)能而外加的一個(gè)小模塊，用光敏傳感器采集50組光亮度信號(hào)然后取平均值，有效的濾除采樣時(shí)的產(chǎn)生的偶然誤差，并且提供給電機(jī)模塊，作為尋找光強(qiáng)區(qū)間的判據(jù)。