智能衣柜系统硬件设计概述*

2021-02-01黄照焱徐柏

科学与信息化 2021年2期

黄照焱徐柏

广州大学华软软件学院广东广州 510990

引言

作为“互联网＋”人工智能的重要发展方向，智能产业已成为全球发展最快、市场潜力最大的领域之一。在智能家居系统研发方面，我国的智能家居相对于国外起步较晚，尚未形成一定的国家标准。目前，主要采用国外的一些技术产品，现有的智能衣柜系统功能单一，实用性不强。因此，研发一款具有功能多样，实用性强，使用方便的智能衣柜系统能提高人们的生活舒适度，有一定的应用前景。

基于此，本文设计出了一款新型的智能衣柜，该智能衣柜集合自动控制原理和嵌入式技术于一体，做到自动识别控制、环境实时监测、stm32系列芯片相互结合，组成手动与自动交替使用的智能化产品。

1 智能衣柜系统的框架设计

图1 智能衣柜系统的框架图

智能衣柜系统的框架图如图1所示，以嵌入式STM32芯片为核心，使用温度传感器、湿度传感器、红外传感器和漏电流传感器等作为检测模块；以超声波模块、加热模块、紫外线模块、电机驱动模块、舵机驱动模块等为功能模块；以显示交换云平台数据为观察模块；以温度报警、虫体报警、漏电报警为报警模块，以达到烘干除湿、防虫杀菌、功能自启、实时环境监控和数据更新效果[1]。

2 智能衣柜系统的硬件设计

2.1 嵌入式STM32硬件系统

（1）电源模块的设计

供电电路采用极性电容和无极性电容均为滤波电容，作用是减小输出电压纹波并抑制AMS1117产生自激振荡，其中有极性电容还可以较好地对供电电路起到电压补偿作用，可以把有极性电容比作一个蓄水池，当河流量减小时，蓄水池可以充当临时补充水源；在电路上来说，使得稳压供电电路具备更好的抗干扰性能。

（2）复位电路的设计

复位采用一个简单RC串联电路实现，时间常数τ= 1ms。在复位开关没有被按下的时候，由于电容的蓄电荷作用提供一个高电平信号给NRST引脚，使得芯片不被该引脚所复位。在复位开关被按下的时候，电容被复位开关短路，迅速放电，产生一个低电平信号使芯片复位。实际上RC串联电路是一个典型的惯性环节，其从过渡态到稳态的时间为3T。也就是说复位按键使得NRST引脚上产生的低电平信号保持时间在3ms左右。

（3）DHT11数字温湿度传感器电路的设计

DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。

（4）加热除湿电路

加热除湿电路由风扇增流模块与热电升温模块两个模块组成，其中风扇增流模块是利用一个小电机，结合继电器控制，达到除湿效果。热电升温模块则是采用PTC加热片，结合继电器控制加热片工作，控制周围环境在恒温以及增温状态。

（5）紫外线杀菌装置及升降模块的机械结构

紫外线杀菌功能位于柜体的内部空腔。紫外线杀菌照射装置利用医用紫外线灯组装，电压为12V，连接外部传感面板以及衣柜按钮传感器。当使用者在将衣物放入本区域后，通过触控面板或者链接按钮都可以开始或者停止对此区域的紫外线照射杀菌过程。在通过触摸控制面板以及衣柜按钮对紫外线杀菌照射装置进行控制时，会进行一段时间的倒计时，此段时间将一直对衣柜中区域内衣物进行紫外线照射杀菌。

在放置以及拿取衣物时通过步进电机在导轨上的上下运动来对衣柜内部空间层次进行控制调节，以达到对柜内空间的有效利用以及方便拿取及放置衣物。在各模块协调运作时例如杀菌模块或加热模块运作时，通过升降模块对柜内衣物位置调整，以便最大限度地发挥出杀菌与除湿加热效果。升降模块由步进电机与导轨构成主要部分，步进电机在导轨上的上下移动带动柜层的移动从而实现升降功能[2]。