基于STC15W4K32S4芯片的智能晒衣装置

摘要：随着中国城市化进程的推进，楼房间距不断缩减，阳光愈显珍贵，寻找晒衣物的空间成为令人头疼的问题；而在阴雨天气，人们常常由于难以跨越的时间、空间因素不能及时收取衣物。本文提出了一种基于STC15W4K32S4单片机的智能晒衣和收衣装置，装置主要由雨滴传感模块、单片机控制器、可伸缩晒衣杆、手动控制开关四部分组成，设置自动收晒模式和手动收晒模式，装置工作在自动收衣模式时，当雨滴落在固定于屋外的雨滴传感器上，将发送信号给单片机，如果晾衣杆在屋外，单片机控制晾衣杆的力臂收缩至屋内；手动收晒模式可以人工控制晾衣杆力臂的伸出与收缩。人工智能的时代已经到来，本装置可以进一步克服时间上的障碍，充分利用有限空间，提高生活质量。

关键词：智能家居；单片机；自动化

1 研究背景

城市人口突增，传统固定式晾衣方式已难以适应城市生存模式，经常会发生在公共场所晾衣的乱象。手动升降式晾衣方式虽然为人们提供了挂取衣物的方便，但其实质仅取代了撑衣杆的作用。自动升降式晾衣装置在手动升降式装置上进一步由轴轮与转机代替了人力。以上三种常用方式多局限于固定的室内空间，未能合理并高效地利用到室外空间。之后，出现了折叠伸缩式晾衣装置，在阳台空间有限的情况下，人们希望更充分利用室外空间，但在阴雨天气，尽管天气预报服务质量不断提升，但人们无法提前精准预知下雨时刻，再加之外出等情况的存在，该类装置无法实现自动快速收取衣物。在同类研究中，智能收衣装置多通过继电器控制电机的正反转以实现晾衣杆的移动来收取衣物，装置占据空间较大。本装置基于STC15W4K32S4单片机实现对固定于晾衣杆两端的继电器控制的升压模块进行升压来进行伸缩，设计了一种体积较小，具有实用价值的智能晒衣装置。

2 模块介绍

2.1 雨滴传感模块

雨滴传感器采用高品质FR04双面材料，超大面积5.0*4.0CM，并用镀镍处理表面，具有对抗氧化，导电性，工作电压3.3V5V。它具有多种优点：寿命长；比较器输出波形好、信号干净，驱动能力强，超过15mA；可选择数字开关量输出（0和1）或模拟量AO电压输出。

2.2 可伸缩晒衣杆

可伸缩晾衣杆包括晾衣杆和可伸缩力臂两部分。其关键是可伸缩力臂根据自动伸缩自拍杆改装，在自拍杆的底部和滑动杆的底部固定继电器，将晾衣杆焊接在滑动杆的顶部。当继电器升压，滑动杆伸出至屋外，当继电器降压，滑动杆缩回。

2.3 单片机控制器

本装置利用的是STC15W4K32S4系列单片机，是新一代51单片机，采用STC加密技术，无法解密，指令代码可完全兼容传统51单片机，但速度快812倍，保证了收衣的及时性。其ISP编程时5MHz30MHz宽范围可设置，可彻底省略外部昂贵的晶振和外部复位电路，具有经济优势。且包含8路10位PWM，8路高速10位A/D转换（30万次/秒），内置4K字节大容量SRAM，4组独立的高速异步串行通信端口（UART1/UART2/UART3/UART4），1组高速同步串行通信端口SPI，功能强大。在KeilC开发环境中，选择Intel 8052编译即可，将实现升压功能的代码考虑到芯片中，操作简单。

当雨滴传感模块检测到室外有雨，其引脚将变为低电平，單片机循环查看引脚状态，若引脚为低电平，不再升压，滑动杆缩回室内，防止衣物被淋湿。

2.4 手动控制模块

手动控制模块通过开关控制雨滴传感器引脚的电平来实现，可强制实现收衣、晒衣功能，优先级高于雨滴传感模块的命令。当人需要收衣物，可以利用开关将引脚至为低电平，晾衣杆缩回；当人需要晒衣物，可以利用开关将引脚至为高电平，晾衣杆伸出。

3 工作原理

装置分为自动收晒模式和手动收晒模式。人通过开关强制将雨滴传感器的引脚至于高电平，STC15W4K32S4单片机运行升压模块代码，晒衣杆固定杆与滑动杆受到磁力排斥，滑动杆带着晾衣杆伸到室外晒衣物。当无人监管的时候，单片机持续查看引脚状态，如果下雨，雨滴传感器引脚变为低电平，磁力消失，晾衣杆迅速缩回，实现下雨自动收衣；一旦停雨，传感器引脚变为高电平，单片机立即启动升压代码，滑动杆将晾衣杆带出屋外，继续晒衣。任何时候人们希望收回衣物，都可以通过开关控制引脚电平为低电平，使晾衣杆缩回。

4 展望

STC15W4K32S4单片机是一种功能极其强大的单片机，因此自动晒衣装置还有许多潜在功能可以挖掘。在后期的工作中，我们将尝试利用其ESP8266无线模块实现在wifi环境下利用手机终端或电脑终端控制衣物的收晒。进一步克服时间与空间的障碍，提供一种更加智慧互联的生活居家体验。

参考文献：

[1]寿宏晓，林利栋，毛晓捷，毛晓靖.自动伸缩式防雨晾衣架的研究[J].机械工程师，2010.

[2]智能家居创造智慧生活[J].智能建筑，2015（01）.

[3]周怡頲，凌志浩，吴勤勤.ZigBee无线通信技术及其应用探讨[J].自动化仪表，2005.

[4]李佳，刘春义.折叠式晾衣架[P].中国专利：CN2552985.

作者简介：阳思琦（1997），女，汉族，湖南长沙人，本科，研究方向：通信与信息系统，数据挖掘，智能家居。