智能快速晾衣装置

李洁　李笔通　陈锦涛

摘要：随着国家创新驱动发展和“互联网+”等重大战略实施，提升普通晾衣装置智能化水平，对人们日常生活而言具有重要的实践意义。设计的智能晾衣装置以单片机为核心，响应国家可持续发展战略的绿色环保理念，实现智能化的晾收衣物，可以利用手机或遥控器控制晾收衣物，也可以根据晾衣地点的环境变化自动晾收衣物，还可以根据需要智能控制风扇对衣物进行风干，从而加快衣服晾干。

关键词：互联网+;智能化水平;单片机;3D打印

中图分类号：TS959.9

文献标识码：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.09.036

随着国家创新驱动发展和“互联网+”等重大战略实施，升级普通晾衣装置智能化水平，对人们日常生活而言具有重要的实践意义。

本文设计的智能快速晾衣装置与其他传统的晾衣架装置相比，具有以下几点优势和特色：①本智能装置能将晾衣与收衣的指令通过手机发送给GSM模块进行强制晾衣与收衣控制;②本智能装置在不允许晾晒衣物的天气情况下，可以智能控制风扇开启对衣服进行风干，以加快衣物的风干;装置会定时检测衣物干湿情况，无论天气情况如何，衣物未干都能对衣物进行晾晒或风干;③本智能装置可直接使用红外遥控控制晾衣与收衣功能;④本智能装置能够定时自动检测衣物干湿情况，衣物干后能够自动收回。

1 装置整体设计

本文设计的智能快速晾衣装置以单片机HT66F70A为核心，通过传感器采集到的环境信息，控制步进电机、风扇、舵机做出相应晾收衣动作;单片机系统还可以通过遥控模块、GSM模块发送信息，并做出相应的收衣、晾衣动作;本设计还为解决潮湿地区衣物难以晾干问题，增加了干衣模块，干衣模块的风扇，由单片机控制启动和停止，装置整体设计如图1所示。

装置主要模块功能说明：①传感器模块。主要由温湿度传感器、雨滴传感器和光敏电阻构成。温湿度传感器和雨滴传感器检测温度、湿度、光照强度以及是否下雨等信息传递给单片机，光敏电阻采集光照强度数据通过A/D转换模块将信息传递给单片机，单片机综合采集信息，判断晾衣装置动作情况。②GSM模块。该模块通过无线传输方式，利用单片机的串口信原理结合SIM800C模块可实现用户对智能快速晾衣装置的远程控制，用户将是否收衣、晒衣的指令通过手机发送给GSM模块，实现智能快速晾衣装置的收衣或者晒衣的要求。③智能风扇模块。智能风扇模块与单片机端口连接，当衣架处于收衣模式，且DHTII检测到衣物未干时，单片机就通过其端口的电位变化来驱动风扇，并一直在循环中不断检测，直到衣物干了才停止。④步进电机模块。步进电机模块的电机驱动电路与单片机端口相接，驱动模块直接控制步进电机的运动状态，通过单片机端口输出的电位控制步进电机的运动状态，即收衣状态或者晾衣状态。⑤红外遥控控制模块。通过红外遥控器的收衣按键，让装置进行收衣工作;通过红外遥控器的晾衣按键，让装置进行晾衣工作。

装置设计特色和优点：传统晾衣架用金属作为结构主体，加工程序繁杂;本智能装置结合3D打印技术打印装置主体器件，不需要传统的刀具、夹具、机床或任何模具来对主体加工，节约了材料和人力成本，减少了废弃物的产生，对当下严峻的环境保护出一份力;传统晾衣架大多采用纯机械设计，本智能装置结合机电一体化进行设计，并且机械部分的传动设计具有科学性、美观性;传统晾衣架设计复杂，不灵活，本智能装置设计简单，机械传动协调，实现智能化，应用价值高。

2 装置硬件电路设计

2.1 GSM模块

通过手机发送指令给GSM模块，单片机得到信息后进行强制晾衣与收衣过程。GSM模块电路如图2所示。

2.2 传感器检测模块

本系统采用了DHTII温湿度传感器、光敏电阻、雨滴传感器随时收集温湿度信号、光照强度和雨量数据信号，利用AD转换成数字信号传送给合泰芯片，芯片接收后再把数据与设定初值比较。DHTII应用独有的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有極高的可靠性与长期稳定性[5]。如果条件允许，则通过驱动电路控制电机晾衣物，否则通过驱动电路控制电机收衣物。传感器检测模块电路如图3所示。

2.3 电机驱动模块

采用两个两相六线电机，一个根据传感器检测的光照和雨滴数据来实现自动晾衣功能;另一个自动检测衣服的湿度来判断衣物干湿情况，如果湿度数据显示衣物已干，则通过中断一个电机使另一个电机直接收衣服。此模块主要用于解决衣物晾干后第一个电机依然工作的问题。电机驱动模块电路如图4所示。

2.4 智能风扇模块

在接收的光照和雨滴数据不满足设定允许晾衣值、电机把衣物收回并且判断衣物未干时，风扇启动对衣物的吹干功能。智能风扇模块电路如图5所示。

2.5 显示模块

采用12864液晶显示器，将实时将单片机接收的信息显示在液晶屏上，使人能够更好地掌握当下情况。液晶模块电路如图6所示。

3 PCB板制作

本装置采用Altium Designer软件进行PCB板制作，首先绘制原理图，然后进行封装，封装结束后，将根据装置的各模块协作以及各模块与主控单片机的功能引脚接线位置对各模块的原理图位置进行排放，力求把模块的各元件整合在最佳位置和最小区域，以便提高性能和节省空间。

本装置的PCB板分为两层设计，绘制简单高效。绘图过程中考虑到各模块的功耗不同，对于功耗低的模块和功耗高的模块都分别设计电源走线。

双面板包括顶层（ Top Layer）和底层（Bottom Layer）。与单面板比较，双面板的两层都有导电铜箔。双面板的每层都可以直接焊接元件，两层之间可以通过穿过的元件引脚连接，也可以通过过孔实现连接。过孔是一种穿透印制电路板并将两层的铜箔连接起来的金属化导电圆孔。