設(shè)計(jì)思路

利用EM78447A單片機(jī)作為智能晾衣架的核心控制芯片。該芯片是***義隆公司推出的8位單片機(jī)。其主要特點(diǎn)是：它的內(nèi)部包括算術(shù)邏輯單元(ALU)、容量為4K*13的只讀存儲(chǔ)器(ROM)、20個(gè)輸入／輸出(I／O)、148個(gè)通用數(shù)據(jù)寄存器可直接尋址使用、9個(gè)特殊功能寄存器、具有五級(jí)堆棧，具有編程簡單、外圍電路簡單、可靠性高，而價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。

利用雨滴傳感器和光照傳感器來識(shí)別晴雨天氣。單片機(jī)EM78447A接收來自傳感器的信號(hào)后發(fā)出晾衣服架收縮或伸張功能的指令，使晾衣服架自動(dòng)收縮或伸張，有效地避免在下雨時(shí)，衣服無人收起而被雨淋濕了，或在陽光強(qiáng)烈時(shí)，衣服沒有被陽光充分地晾曬。同時(shí)，增加兩個(gè)手動(dòng)按鈕，手動(dòng)按鈕的信號(hào)同樣送至單片機(jī)EM78447A進(jìn)行處理，用于晾衣服架收縮或伸張的手動(dòng)控制。

硬件電路設(shè)計(jì)

(1)雨滴傳感器電路的設(shè)計(jì)雨滴傳感器電路的如圖1 所示。集成運(yùn)放采用LM358。集成運(yùn)放A1構(gòu)成電壓比較器電路。當(dāng)沒有雨滴落在由敷銅板做成的傳感器上面時(shí)，集成運(yùn)放A1輸出高電平(raindrop signal=1)。當(dāng)雨滴落在由敷銅板做成的傳感器上面時(shí)，集成運(yùn)放A1輸出低電平(raindropsignal=0)。

(2)光照傳感器電路的設(shè)計(jì)

光照傳感器電路如圖2所示。集成運(yùn)放A2構(gòu)成電壓比較器電路。調(diào)節(jié) 電位器RP1，使在陰天的情況下，集成運(yùn)放A2輸出高電平(beam signal=1)，當(dāng)太陽光照到光敏元件3DU11時(shí)，集成運(yùn)放A2輸出低電平(beamsignal=0)。

(3)單片機(jī)EM78447A硬件電路的設(shè)計(jì)

單片機(jī)EM78447A硬件電路如圖3、所示。單片機(jī)EM78447A為低頻工作方式,晶振頻率選用23768Hz。C1選用25pF，C2選用15pF。R6～R11均10KΩ，R12、R13均為1KΩ，D1、D2選用1N4001，兩只三極管選用9014，J1、J2選用直流12V繼電器(容量為2A)，D3、D4分別為紅色、綠色發(fā)光二極管。

(4)傳動(dòng)原理及電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)

該智能晾衣架的主體機(jī)構(gòu)采用市售菱形手動(dòng)伸縮晾衣架進(jìn)行改裝而成，其傳動(dòng)原理是：兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)各自通過皮帶帶動(dòng)兩根60cm長的絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，絲桿上的螺母與菱形架的頂點(diǎn)固定，當(dāng)絲桿正轉(zhuǎn)時(shí),螺母就向前運(yùn)動(dòng)，從而推動(dòng)晾衣架伸張。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)

電路如圖4所示。M1、M2選用12V的直流電動(dòng)機(jī),當(dāng)繼電器J1的線圈通電時(shí)，J1常開觸點(diǎn)閉合,電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，智能晾衣架伸張。由于晾衣架兩邊的菱形伸張和收縮支架的摩擦力不可能相同以及電動(dòng)機(jī)的參數(shù)不可能完全相同等原因，兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)不會(huì)同時(shí)停止，所以用四只限位開關(guān)分別控制兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)。當(dāng)支架的一邊已經(jīng)運(yùn)動(dòng)到位，對應(yīng)電動(dòng)機(jī)就先停止，此時(shí)。單片機(jī)會(huì)繼續(xù)發(fā)出晾衣架收縮或伸張的指令，直到支架的另一邊運(yùn)動(dòng)到位，其對應(yīng)電動(dòng)機(jī)停止后，單片機(jī)會(huì)才停止發(fā)出晾衣架收縮或伸張的指令。

(1)工作原理

當(dāng)按下SB1時(shí)，單片機(jī)的P70口發(fā)出指令(P70口為高電平)。繼電器J1線圈通電，智能晾衣架伸張，P72口發(fā)出指令(P72口為高電平)，發(fā)光二極管D3亮；SQ1、SQ3為智能晾衣架伸張的限位開關(guān)，當(dāng)SQ1、SQ3均閉合時(shí)，單片機(jī)的P70口停止發(fā)出指令(P70口為高阻抗)，繼電器J1線圈斷電，智能晾衣架停止伸張，P72口停止發(fā)出指令(P72口為高阻抗)，發(fā)光二極管D3滅；

當(dāng)按下SB2時(shí)，單片機(jī)的P71口發(fā)出指令(P71口為高電平)，繼電器J2線圈通電，智能晾衣架收縮，P73口發(fā)出指令(P73口為高電平)，發(fā)光二極管D4亮；SQ2、SQ4為智能晾衣架收縮的限位開關(guān)，當(dāng)SQ2、SQ4均閉合時(shí)，單片機(jī)的P71口停止發(fā)出指令(P71口為高阻抗)，繼電器J2線圈斷電，智能晾衣架停止收縮，P73口停止發(fā)出指令(P73口為高阻抗)。發(fā)光二極管D4滅：

當(dāng)雨滴傳感器輸出低電平(raindrop signal=0)，單片機(jī)的P71口發(fā)出指令(P71口為高電平)，繼電器J2線圈通電，智能晾衣架收縮，P73口發(fā)出指令(P73口為高電平)，發(fā)光二極管D4亮，直到SQ2、SQ4均閉合，智能晾衣架停止收縮；

當(dāng)光照傳感器輸出為低電平(beam signal=0)達(dá)到1分鐘后(避開雨天閃電對光照傳感器引起的干擾)，單片機(jī)的P70口發(fā)出指令(P70口為高電平)，繼電器J1線圈通電，智能晾衣架伸張，P72口發(fā)出指令(P72口為高電平),發(fā)光二極管D3亮。直到SQ1、SQ3均閉合，智能晾衣架停止伸張；

(2)軟件設(shè)計(jì)

智能晾衣架的程序流程圖如圖5所示：

結(jié)束語

該作品經(jīng)試驗(yàn)，其效果達(dá)到設(shè)計(jì)的預(yù)期目的。本作品在設(shè)計(jì)具有相當(dāng)?shù)目茖W(xué)性和創(chuàng)新性，主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

(1)結(jié)合機(jī)電一體化進(jìn)行設(shè)計(jì)，特別是機(jī)械部分的傳動(dòng)設(shè)計(jì)具有一定的科學(xué)性。

(2)結(jié)合傳感技術(shù)，利用光敏傳感器、濕度傳感器識(shí)別晴雨天氣，靈敏性和穩(wěn)定性高。

(3)利用單片機(jī)進(jìn)行控制，具有一定的先進(jìn)性和較高的可靠性。

(4)電子電路、機(jī)械傳動(dòng)協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)智能化，應(yīng)用價(jià)值高。