基于STM32的智能晾衣架系统设计
摘 要
随着智能家居概念的普及和技术的发展，家居设备的智能化、便捷化需求日益增加。特别是在衣物晾晒这一日常生活中不可或缺的部分，传统的晾衣方式已经难以满足现代生活对效率与质量的要求。针对这一现状，设计了一种基于STM32微控制器的智能晾衣架控制系统。该系统通过集成液滴检测模块、光强检测模块等多种传感器，实时监测环境参数，并根据环境变化自动调整晾衣架的状态，以达到最佳晾晒效果。在硬件设计上，系统包括单片机模块电路、液滴检测电路、光敏检测电路等关键组件；软件方面则采用C语言进行编程，实现了数据采集分析及电机控制等功能。此外，系统还支持远程监控与操作，提高了用户使用的便利性。经过实际调试验证了设计的正确性与可靠性。研究结果表明，该智能晾衣架控制系统能够有效提升晾衣的自动化水平，减少人工干预，同时具备良好的节能效果与环境适应性，对于推动智能家居的发展具有重要的实践价值与推广意义。
关键词:智能晾衣架；STM32微控制器；C语言
Abstract
With the popularization of the concept of smart home and the development of technology, the demand for intelligence and convenience of home devices is increasing day by day. Especially in the daily life of clothes drying, which is an indispensable part, traditional drying methods are no longer able to meet the efficiency and quality requirements of modern life. A smart clothes drying rack control system based on STM32 microcontroller has been designed to address this situation. The system integrates multiple sensors such as droplet detection module and light intensity detection module to monitor environmental parameters in real time and automatically adjust the status of the drying rack according to environmental changes, in order to achieve the best drying effect. In terms of hardware design, the system includes key components such as microcontroller module circuits, droplet detection circuits, and photosensitive detection circuits; In terms of software, C language is used for programming, which realizes functions such as data acquisition, analysis, and motor control. In addition, the system also supports remote monitoring and operation, improving the convenience of user use. The correctness and reliability of the design have been verified through actual debugging. The research results indicate that the intelligent clothes drying rack control system can effectively improve the automation level of clothes drying, reduce manual intervention, and have good energy-saving effects and environmental adaptability. It has important practical value and promotion significance for promoting the development of smart homes.
Keywords: intelligent clothes drying rack; STM32 microcontroller; C Language
目 录
1.1 设计来源与背景
伴随着物联网的来临，新一代信息技术的出现，晾衣架是人类的一种日常生活用品，它已经由一种传统的手工型的晾衣五金制品，变成了一种电子智能化的家电，既符合了时代的技术发展，又满足了使用者的需求痛点[1]。以后，随着技术的发展，晒衣设备也会越来越多地融合了科学技术，融合了更多的智能化技术，比如遥控、语音控制、智能应用管理等等。另外，在人工智能、边缘计算和云平台的基础上，在将来的日子里，晾衣设备的功能会更加的丰富，让人们的家庭和生活变得更加方便和更加多元化。将物联网与家庭用品相结合是今后的发展方向，并伴随着科学技术的不断发展而呈现出广阔的发展空间。科学技术是第一生产力科学技术的发展促进了人们的生活水平的提高，对智能的要求也越来越高，因此，许多国家都对家具智能化进行了深入研究。随着人工智能的出现和应用，人们对家电、照明、窗帘管理控制和防盗警报等智能领域的研究又向前迈进了一大步，推动着人们的生活朝着完全的人造智能化迈进[2]。不过，在各种人工智能的家具中，国内关于晾晒工具的研究并不多，几乎可以说是没有太大的变化，因此，它的市场研究价值非常高，非常有利于发展和研究。
1.2 设计研究的目的和意义
尽管世界上许多大型厂商都对智能晾衣架进行了一些研究，但他们研发和生产出来的大部分都是半智能化的，使用者必须通过线路按钮等来实现对衣物进行竖直悬挂晾衣的操作。在这种状况下，经过设想是利用DHT11温湿度传感器和光电传感器对室外的气候、光线等进行探测，获得当前的天气信息，并将该数据传送给微处理器，微处理器在接收到一个脉冲信号之后，驱动电机旋转，从而实现对衣服的智能化晾晒[3]。
根据目前的晾衣架发展状况，这种设计方式可以让人摆脱原有的晾衣作业方式，达到智能化的生活。这款智能晾衣架具有人工智能的优势，比如体积比一般的晾衣架要小，而且使用起来也比较方便，可以用远程方式进行手动伸缩，而且外形非常美观。相比于其它的晾衣架，这样的设计可以很好的解决这个问题[4]。其工作原理是：当温度、湿度、光线等不同的探测模块采集到该时间的温度、湿度、光线等信息后，向微处理器发出相应的信号，驱动电机旋转收起或伸出衣架从而达到智能晾晒衣物的目的。
1.3 国内外设计现状
在智能化家居方面，晾衣架系统作为生活便利工具的一个重要成员，近年来随着科技发展和消费者需求的日益提高，其应用范围和技术含量也在不断扩大[5]。目前，市场上的晾衣架产品正朝着自动化、智能化的方向发展，加入了诸如遥控操作、风雨感应等功能，以提供更为优质的晾晒体验。然而，与智能家居中的其他设备相比，智能晾衣架在集成度、智能化程度以及用户互动等方面仍有较大的提升空间。
现有的智能晾衣架系统主要集中在实现基本的自动收放和风雨感应功能上。通过温湿度传感器和风速传感器等来实现对天气变化的自适应响应[6]。此类系统通常依赖于传统的微处理器作为控制核心，并且大多是封闭的系统，不支持与外部设备的交互，用户的操作方式也较为单一。同时，在节能减排方面，虽然晾衣架的自动化降低了人工晾晒的时间成本，但设备自身的能源消耗管理并不完善[7]。
随着物联网和云计算技术的发展，晾衣架系统的智能化发展趋势日益明显。通过与互联网的连接，晾衣架不仅能够远程控制，还能学习用户的晾晒习惯，预测天气变化，甚至与其他家居设备进行数据交换和协同工作[8]。以STM32为例，其强大的处理能力和丰富的外设接口，使得晾衣架系统能够更好地集成各种传感器，实现更为复杂的智能控制策略。
文献[9]通过采用新型无线感知和通讯方式，结合雨水传感器和STC12单片机为基础具有自主折叠功能的可折叠智能晾衣架以解决气候变化和服装烘干问题。
文献[10]以AT89S52为核心，并结合温湿度传感器DHT11，实时监测空气和水分，利用步进电机完成智能晾衣棒的操作，实现衣物的智能收集和晾晒，同时具有预警功能。
文献[11]根据各大权威机构的调查数据显示，“提升式晾衣架的需求年均复合增长率为30%，成为建筑装饰材料领域的一大块蛋糕。”自动提升的晾衣架是现代生活的必备物品，有房子就有晾衣架，它的发展前景是十分广阔的。中国正处于城镇化高速发展时期，城镇居民数量不断增加，每栋住宅都要加装提升式晾衣架，具有庞大的市场需求。
1.4 研究方法
本论文是关于利用STM32作为核心的智能化阳台晾衣架的研究工作，主要采用了以下研究方法：
文献调研：阅读了大量相关文献，包括国内外研究结果和技术数据，深入了解了智能阳台晾晒器的发展状况和技术特征，为该体系的设计打下了基础。
系统需求分析：对该体系的需求进行了详细的阐述，并对其进行了详细的介绍，并对其进行了详细的介绍。
系统设计方法：系统工程的设计方法包括系统总体设计、硬件设计以及软件设计，通过模块化设计和分层设计，有助于增强系统的可维护性和扩展性。
软件开发方法：采用了基于嵌入式技术的C语言进行设计，并通过程序框图和详细的代码完成各个功能模块的设计。
系统调试：对该方案进行了软硬件模拟与测试，以确保在工程实践中的稳定性。
通过采用系统工程的设计方法，包括系统总体设计和硬件设计，本文成功地开发并推出了一款基于STM32单片机的智能阳台晾衣架系统，为相关领域的研究和应用提供了重要的技术支持和参考依据。
1.5 本文的设计任务
第一章绪论部分，对论文的研究背景、研究目标与意义进行了简要的论述，对国内外研究现状、研究思路、研究重点等进行了简要的说明。
第二章系统总体设计包括系统组成概述、控制系统内核选取、液滴探测模块选取、光强探测模块选取和马达模块选取。
第三章详细介绍了该检测装置的硬件部分，包括单片机模块、液滴探测模块、光敏检测模块、直流马达驱动模块、无线模块以及LED显示模块。
第四章重点介绍了该系统的程序实现，包括程序选择、程序流程、液滴传感器检测流程、光敏电阻检测流程以及 WIFI 模块的工作流程。
在第五章中，将对软件进行模拟和调试，包括整个软件系统的模拟和测试过程。最后，将总结全文，并提出未来可能的研究方向。
1.6 本章小结
在智能化家居方面，晾衣架系统作为生活便利工具的一个重要成员，近年来随着科技发展和消费者需求的日益提高，其应用范围和技术含量也在不断扩大。本章在对电力变压器的基本概念、研究背景、国内外研究现状以及本文研究内容进行综述和总结。
第2章 系统总体设计
2.1系统总体控制设计
该系统采用STM32作为核心芯片，配置了液滴侦测、光敏电阻及无线模块等外围设备，实现对外界环境的监控，并向 MCU 发送相应的数据。利用单片机控制电机旋转，从而实现智能晾晒衣的功能。
（1）自动开关控制：可以根据周围环境和用户需求，自动控制晾衣架的开合，并调节晾衣的高度。例如，在晴天时，自动打开晾衣架以吸收最大日光；在雨天或夜晚，自动关闭晾衣架，防止衣物被淋湿。
（2）智能感知：晾衣架配备水滴和强度探测功能，能够感应周围空气中的水分和光线情况。当检测到小雨或湿润时，晾衣架会降低高度，避免衣物被淋湿。当阳光强烈时，晾衣架会升高，加快衣物烘干速度。
（3）远程监控与控制：通过无线通信技术，利用智能手机或电脑远程控制晾衣架，实现对晾衣架的监控和控制。用户无论身在何处，都可以查看晾衣架的状态，远程控制升降，实时监测周围环境。下面是为智能烘干机设计的总体框图：
2.2系统组成概述
该系统由液滴探测模块、控制系统内核、光强探测模块、直流电机、马达驱动模块、LED显示模块、无线模块、键盘切换模块等组成。设计了一套以计算机为核心的控制系统。湿度探测部分实现对周围空气中的水分信息的获取；电机驱动模块作为功率放大器，驱动电机往复运动，完成挂衣机的运动。通过拨接切换功能，实现系统工作方式的设定，以及人工方式下对挂钩进行收放。显示器功能包括显示液滴探测数据、光照强度信息和柜子的运行状态。
2.3控制系统核心选择
控制系统核心采用ST公司的STM32_CORE单片机。STM32_CORE是ST公司研发的一款32位单片机，采用了Cortex-M3架构。它具有性能优越、成本低廉、功耗低等特点，特别适合用于嵌入式系统。这些特点使得它在工业控制和嵌入式系统中被广泛应用。
该系统的逻辑实现非常简洁，只需对传感器和拨码切换的信息进行读取即可，并不需要对数据的显示、控制和处理等方面有很大的需求。所以可以选用STM32作为主控芯片，能够满足系统的要求。
图2-2 STM32_CORE单片机实物图
其参数信息如下表所示：
表2-1 STM32_CORE核心板参数详情
| 存储器容量（RAM） | 1MB | 特 性 | 单周期DSP指令 |
| 封装形式 | LQFP176 | 工作频率 | 80MHz，1027 DMIPS/2.14 DMIPS/MHz； |
| 针脚数 | 48 | 针脚数 | 1xSPI、1xI2C、2xUSART、USB |
| 位数 | 32 | 内 核 | Cortex-M7 32位RISC |
| 电源电压最大 | 3.6V | 电源电压最小 | 1.62V |
2.4液滴检测模块选择
使用FC-37雨滴液滴传感器，又名雨滴、水滴或水滴探测器，是一种对降雨等液态物质的存在进行探测并测定其体积的一种新型光电传感器。这种传感器一般由一种敏感单元构成，例如一块双极片，通过测量液滴的大小和浓度，使其电阻发生改变。在气象观测站，自动灌溉系统，雨水收集器以及其它一些对水位和降水进行监控的场合，这些都是常用的传感器。FC-37型雨量计是一种能够探测到雨水或水珠的新型雨量计，能够有效地进行智能化的操控与信息收集，有效地提升了工作的效能与管理水平。
FC-37型雨雾滴探测器的优点之一是编程复杂，同时外围线路简单。通过MCU的输入/输出界面可以轻松读取所需的信号。
图2-3 FC-37雨滴液滴传感器实物图
表2-2 FC-37雨滴液滴传感器参数详情
| 供电电压 | 3.3~5V |
| 尺寸 | 3.2cmx1.4cm |
| 检测面积 | 50mmx40mm |
| 特点 | 使用宽电压LM393比较器 |
2.5光强检测模块选择
利用光敏电阻5528来获取足够的光照。光敏电阻会随外部光线照射而变化，其电阻值也会随之变化。将电阻值转换成电压信号后，与预设的信号进行比较，就能判断外部光线的强度。光敏电阻价格低廉，使用简单，只需简单的信号处理线路即可。
图2-4 光敏电阻5528实物图
表2-3光敏电阻5528参数详情
| 供电电压 | 5V |
| 尺寸 | 5mmx2mmx0.8mm |
| 工作温度 | -70°到30° |
2.6电源模块选择
采用MX1616型直流电机作为电源，设计一款控制电机的电器装置。该系统包括线路和控制逻辑，可控制电机的转速和方向。MX1616马达驱动器通常用于单片机、嵌入式系统等，实现精确的电机控制。该电机具有过电流保护、过温保护、速度控制、方向控制和编码器反馈等特点。使用者可以根据特定需求调节和优化电机性能。
图2-5 MX1616马达驱动器实物图
表2-4MX1616马达驱动器参数详情
| 最大持续输出电流 | 1.2A |
| 最大峰值输出电流 | 2A |
| 工作电压 | 2v-9.6V |
2.7 本章小结
第二章系统总体设计包括系统组成概述、控制系统内核选取、液滴探测模块选取、光强探测模块选取和马达模块选取并详细列出了其参数，能够更好地理解智能衣架的硬件特点，为以后智能晾衣架的改进分析提供更详细的参数和特性。
第3章 系统硬件设计
3.1 单片机模块电路
智能晾衣架系统的主控使用的是STM32单片机为中枢控制。
图3-1 主控电路原理图
STM32_CORE单片机具体参数：最高有112个输入/输出接口：这些接口对应着16个外部中断矢量，包括26、37、51、80、112等。除模拟输出外，其他所有电源接口都支持5伏以下电压。此外，支持11个定时器，包括4个16位定时器、4个IC/OC/PWM/PWM或脉冲计数定时器，以及2个16位的6通道先进定时器，最大支持6个PWM信号。还有2个监控狗定时器（分别为单独监控和窗口监控）、1个Systick计时器（24位倒计时器）以及2个16位的基准计时器用于模拟转换器控制。
3.1.1 电源电路
STM32_CORE单片机要求工作电压为2.0~3.6 V，而通常采用5 V的电源，因此需要使用电压转换器将5 V转换为3.6 V。选择了LM1117-3.3稳压器，这是一种低压差线性稳压器，可以产生3.3 V的输出电压。这个电路可以稳定地将5 V的输入电压转换为3.3 V的输出，适用于单片机。这个设计具有简单的绕线，平稳的运行和高可靠性。以下是电路的结构图：
图3-2系统电源供电图
3.1.2 复位电路
单片机的重置功能是将程序重新运行，并将一些寄存器、存储器等功能恢复到初始状态。单片机有多种复位方法，包括电源复位、看门狗复位和手动复位等。在这个开发板上，电源复位是通过外部电路实现的，同时拉低STM32_CORE单片机的外设输入引脚 NRST 来完成复位。复位电路如下：
图3-3系统电源供电图
3.1.3 时钟电路
生物钟就像电脑的脉冲一样重要。STM32单片机的时钟控制也比较复杂，因为单片机本身结构复杂，需要外围组件。只有少数模块需要高系统时钟。在设计过程中，也使用了多种时钟控制方法，以减少功耗和电磁干扰。
该系统利用外部16 MHz晶振对系统进行分频倍频，以获得系统的时钟信号。下面是硬件电路的详细说明。
图3-4系统时钟电路图
3.1.4 下载电路
STM32单片机具有多种通信方式，包括串行通信、SWD通信等。其中，JTAG通信是应用最广泛的一种。JTAG是一种通用的适用于片上系统测试的规范，主要用于 ARM、DSP、FPGA等器件。本系统采用了4种通信方式。选择使用SWD方式进行下载的原因是，这种方式线路简单、输入输出少，此外还有正式的ST-Link接口。这使得系统更好地满足不断变化的需求。接口线路如下：
图3-5系统下载电路图
3.2液滴检测电路
FC-37型单滴法（FC-37）是一种新型多管针，用于测量单滴法。它包含VCC（电源供电）、接地（GND）、数字输出信号（DO）、模拟输出信号（AO）等功能。该技术可通过测量水滴的电导率，将降雨信息转换为数字或模拟输出，实现对降雨的实时监测，在气象、智能灌溉等领域具有重要的应用价值。
图3-6 液滴检测电路
3.3光敏检测电路
光敏电阻（LDR）或光导是一种常见的制备物质，除了硒，硫化镝，硫化镍，硫化铋等都是常用的原料。这种制备方法的特点是，当受一定波长的光照射时，电阻值会急剧下降。这主要是因为受到外部光照的影响，光生电荷会发生迁移，电荷流向电源正极，空穴流向负极，导致电阻快速降低。光敏电阻是利用半导体材料如硫化镉、硒化镉等构成的一种特殊电阻器件，利用内部的光生伏打效应。光线越强，电阻值越低，当光线变强时，电阻值会迅速下降，直至达到1K欧姆。光敏电阻器件对光线非常敏感，在无光源的情况下具有很高的阻抗特性，通常可达1.5M欧姆。光敏电阻器件由于其特殊性能，在科技领域将会得到广泛应用。
光敏电阻的线路典型地包含一组感光电阻器，它带有两根管针：一根与供电电压（一般为 VCC）相连，一根与接地（地线）相连。光敏电阻的阻值随被照射在其上的光强不同而发生改变，所以，电路一般还包含一与感光电阻相连的模拟输入管针，用以测定电阻的数值，并将其与光强有关的电压信号与微处理器或其它的电子器件相连，从而实现对光线的探测与控制。
图3-7 光敏电阻电路
3.4直流电机驱动电路
MX1616是一款性能卓越、性能优异的 DC电机驱动器。该产品广泛应用于机器人、自动化设备、电动工具等领域。MX1616具有高性能电机控制、多种保护功能和多种通讯接口等特点。其高效率的电机控制方法可实现精准的转速和定位，适用于对精度要求较高的场合。此外，MX1616还具备过温、过电流、过电压等多种保护功能，可保护电机和设备。MX1616还提供了多种通讯接口，如脉宽调制、CAN、RS232等，可与不同的控制系统和设备良好配合。
图3-8 双H桥电机驱动电路
3.5无线模块电路
ESP8266是一种低成本、高性能的无线网络通信模块，适用于各种物联网及嵌入式系统。该产品整合了微处理器及无线网络技术，并支持802.11 b/g/n规范，可以与其他设备进行通信，如UART。ESP8266典型地具有多个引脚，包括电源插脚、GPIO插脚、模拟输入插脚等。它被用来连接外部电路、传感器以及完成不同的工作。常用的引脚有：电源供应（VCC）、地线（GND）、串行传输（Serial Transmission）、RX（串行接收器）等。
图3-9 WIFI模块
3.6 LED指示灯电路
LED显示灯通常用于显示设备状态、状态或警报的电子线路。它通常由LED、限流电阻和供电电压组成。限流电阻用于确保LED获得适当的电流进行发光，同时通过供电电压来调节LED的亮度。这种电路结构简单，成本低廉，适用于多种电器，并能为用户提供清晰的视觉信号。
图3-10 指示灯电路
3.7 本章小结
第三章详细介绍了该检测装置的硬件部分，包括单片机模块、液滴探测模块、光敏检测模块、直流马达驱动模块、无线模块以及LED显示模块并详细列出了其参数，能够更好地理解智能衣架的硬件特点，为以后智能晾衣架的改进分析提供更详细的参数和特性。
第4章 系统软件设计
4.1 编程语言
本文介绍了一种以STM32为核心的智能晒衣机的设计方法。由于C/C++以其高效的性能、较低的硬件控制性能和较多的内嵌类库等优势，被大量用于嵌入式系统开发。利用C/C++编程技术，在保证软件运行稳定可靠的前提下，能方便进行控制逻辑编程、硬件驱动以及多种智能化功能的实现。C语言在20世纪70年代早期就出现，1978年发布了C语言。由柯尼甘和里奇特共同出版的《THE C PROGRAMMING LANGUAGE》也是在同一时期发行的。美国国家标准协会于1983年公布了C标准，称为K&R规范。C是一种结构化的程序设计语言，具有明确的体系结构，简单的编程结构，便于软件模块化实现，方便系统调试与维护。C的运算表达非常出色，有大量操作符和数据类型，方便设计各种复杂数据结构，能够直接存取存储器的实体地址。C语言具有高层与底层两种语言的特点，适用于系统和应用程序，并具有高效、易迁移的优点，广泛应用于各种电脑中。基于C，1983年Bjarne Stroustrup提出了C++，作为一个面向对象的程序设计语言，对C进行了扩展和改进。当前最流行的C++集成开发环境有Borland C++ 4.5、Symantec C++ 6.1和微软的Visual C++ 2017。C++实现了从问题空间到程序空间的直接映射，给开发人员带来了新的思路和程序开发方式。尽管C++更加复杂，但C是C++的基础，两者有许多兼容性。如果能熟练使用C++，则可以用同样的语法学习面向对象编程，并获得更多好处。
4.2 程序流程图
系统设计中采用了结构化和模块化的设计思路，以便于编程和调试。根据系统要求和当前硬件结构，对软件进行了详细分析，并对系统功能进行了分析。图4-1展示了详细的流程和各模块的原理图。
图4-1 程序流程图
该装置的主要功能是按照用户选择的智能化或人工方式对晾衣架进行操作。在智能化状态下，装置可以感应周围的光线和湿度，当条件适宜时，会自动开启晾衣架进行烘干。相反，如果环境不适宜，装置会自动关闭晾衣架，以保护衣物不被损坏。在人工方式下，用户可以通过按键控制，如“打开”键可以提升晾衣架，而“关闭”键可以放下。此外，装置还能检测衣物的极限，确保在达到上限或下限时停止移动，以保证衣物安全。当超过极限值时，装置将停止运行，以避免事故发生。该装置结合自动化、智能化和手动操作，满足不同工况下的需求，确保安全高效。
4.3 液滴传感器检测流程
FC-37型滴状液滴传感器（也称为4.3滴液式传感器）是一种常用的用来测量液滴的方法。该传感器利用微滴的导电特性工作，当微滴接触到电极界面时，阻值就会发生变化。探测过程通常包括以下步骤：
首先，将FC-37传感器探头与电源线连接好，确保探头的 VCC管脚与电源的正极相连，接地管脚与接地相连。根据实际需求选择使用 DO管脚或 AO管脚来采集数据。
在与电极表面接触时，微滴的导电率会降低阻值，导致数字输出（DO）从高电平转为低电平，或改变模拟输出信号（AO）的电压值，以表示是否存在水滴。
通过对DO和AO管脚的状态进行分析，可以确定是否有雾滴。一般来说，DO管脚产生一个离散的数字信号，而AO管脚产生持续的模拟信号。根据具体用途选择适合的信号类型。
图4-2 液滴传感器检测流程图
4.4 光敏电阻检测流程
光敏电阻探测电路用于测定周围的光线强度。首先，将感光电阻器与供电线路连接，确保限流电阻仅起到限流功能，避免损坏。然后，使用模拟输入引脚来获取光电阻的阻值。随着光线强度的增加，阻值逐渐降低；而在光线较弱的情况下，阻率会增加。这种阻值变化会导致模拟输出信号的电压值变化。通过监控这个电压信号，用户可以实时了解光线强度。这种方法可广泛应用于自动照明系统、光敏传感器、光控开关等领域，实现设备工作状态的调节，提升性能和自动调控能力。光敏电阻测量电路是一种简单、高效、可实时监测亮度的新方法，对能源节约和智能调控具有广阔的发展前景。
4.5 WIFI模块工作流程
ESP8266开机后，会进行一系列的初始化工作，其中包含Wi-fi参数的设定、Wi-fi模块的启动和 GPIO管脚的设定。ESP8266试图用已设定好的无线网络来连接无线网络，而这往往需要用户输入SSID及密码信息。连接后，ESP8266就会获得IP地址，并能与外界进行通讯。在无线网络上，ESP8266可以通过TCP/IP或UDP传送数据。它可以像一个客户端一样与远程服务器连接，也可以像一个服务器一样等待另一个设备的连接。ESP8266内置了一块控制芯片，用户可以自行设计。通过该芯片，可以控制管脚状态、读取传感器数据、处理网络数据等。ESP8266可以监测来自网络、传感器或其他外部环境的数据，并根据需要执行预定义的操作，例如向远程服务器传输传感器数据、接收指令以及执行相关工作等。为了节省能量，ESP8266可以进入较低功耗的休眠状态，当需要执行特定任务时可以唤醒。
4.6 本章小结
第四章重点介绍了该系统的程序实现，包括程序选择、程序流程、液滴传感器检测流程、光敏电阻检测流程以及 WIFI 模块的工作流程，为之后的实际操测试作提供理论基础。
第5章 系统调试
5.1 硬件调试测试
系统硬件调试是基于STM32单片机的多参数农业环境监测传感器网络系统正常运行的关键步骤，涵盖电路板焊接、传感器连接、Wi-Fi模块配置等方面。首先，按照电路设计图纸将各个元器件焊接到STM32单片机开发板上，确保焊接质量无误，避免短路或接触不良等问题。然后，依照传感器规格书，连接温湿度传感器、光照传感器和传感器到开发板的指定引脚，确保每个连接稳定可靠。接着，配置Wi-Fi模块，确保STM32单片机能够顺利接入网络并实现远程数据传输功能。在硬件调试过程中，需逐一检查每个模块的连接情况，及时排查故障并进行调整，确保系统硬件部分的稳定性与准确性。完成硬件调试后，即可进入软件调试阶段，进行功能测试，确保多参数农业环境监测传感器网络系统能够正常采集数据、触发报警并实现远程监控等功能。具体的图像显示如下图5-1所示。
图5-1 实物图
5.2 软件调试测试
软件调试是基于STM32微控制器的智能晾衣架控制系统实现其核心功能的关键步骤。该过程确保系统能够准确无误地执行用户指令，并根据环境条件自动调整晾衣架的状态。以下是具体的调试步骤：
在Keil开发环境下进行软件开发与调试，首先需要配置STM32微控制器的GPIO模块，以确保与各个传感器（如液滴检测传感器、光强检测传感器）和可能使用的显示设备之间的正确连接。这包括对引脚的初始化设置，以保证各类传感器的数据采集和显示的准确性。
接下来的工作集中在编写并调试数据读取和处理逻辑上，确保系统可以稳定且实时地获取来自液滴检测传感器和光强检测传感器的数据。对于每个传感器，系统都会依据收集到的数据进行分析。例如，当光强检测传感器检测到光照强度不足或液滴检测传感器检测到降雨时，系统将触发相应的控制逻辑，自动收回晾衣架避免衣物被淋湿或因光照不足而影响晾晒效果；反之，在适宜的天气条件下则自动展开晾衣架，让衣物充分接受阳光照射。
在调试过程中，确保各个传感器与STM32微控制器之间通讯的稳定性至关重要。此外，还需要仔细调试系统的报警逻辑，确保当环境参数超出正常范围时（如检测到降雨），系统不仅能够触发声光报警装置，还能通过Wi-Fi模块将异常信息发送至智能晾衣架的专用APP，让用户可以通过手机随时随地监控晾衣架状态，并采取相应措施。
为了提升用户体验，智能晾衣架控制系统还支持远程监控和操作功能。这意味着用户可以通过安装在智能手机上的APP实时查看晾衣架的状态，如当前是否正在晾晒衣物、环境状况等，并能直接从APP发出指令来控制晾衣架的动作，比如手动收回或展开晾衣架，极大地提高了使用的便利性。
具体的图像显示如下图5.2所示。
图5.2 实物图
5.3 本章小结
在第五章中，对硬件软件进行模拟和调试，包括整个软件系统的模拟和测试过程。最后，将总结全文，并提出未来可能的研究方向。
结 论
该研究对一款以STM32为核心的智能晒衣架进行了总体设计、硬件设计、软件设计，并进行了模拟与调试。通过详细设计和模拟调试，验证了液滴检测、光照强度检测以及马达控制等功能。研究结果表明该装置设计及功能实现是有效可行的。
本文对以STM32为核心的智能晒衣架进行了全面研究。分析了系统的构成、任务分配和性能指标，以确保系统具有良好的工作性能。
在硬件方面，完成了电源电路、复位电路、时钟电路、下载电路、液滴检测电路、光敏检测电路、直流马达驱动电路以及无线通讯等电路的设计。为了确保系统稳定性和性能，精心选择了每个组件。在硬件方面，选择了合适的单片机、液滴探测模块、光敏检测模块和直流马达模块，并进行了测试。合理的选型有助于提高系统效率。采用LED显示控制系统，使系统具有良好的操作界面，帮助用户了解系统当前状态。
在程序的开发过程中，选择适当的编程语言，编写高效的程序，实现了快速开发。该软件具有良好的可控性和可扩展性，适用于多种实际情况。针对微滴传感器、光敏电阻和蓝牙的检测和工作流程进行了详细设计和实验，确保了整个过程的准确性和稳定性。
进行对各模块进行模拟与测试时，对各模块进行了测试，并对存在的问题进行了分析。从而确保了该方案的各项指标均满足设计要求，并保证了该方案在工程实践中的可靠性。
在这个基础上，提出了一种以STM32为核心的智能晾衣架的设计与实现方法，并对其进行了仿真与测试。这个系统工作效率高、可靠性好、可扩展性强，可以满足不同的实际需求。
参考文献
- 张扬,王聪,张雷.基于单片机C8051F500的无刷直流电机控制研究[J].微处理机,2020,41(03）43-47.
- 张斌,马永斌,邱秀荣,赫书月.智能晾衣架控制系统的设计与实现[Jl:微处理机2020,41（03）:48-50.
- 李时默.基于52单片机的智能晾衣架系统设计[J].计算机产品与流通,2019（9）26-28.
- 史记征,梁晶.基于51单片机的智能晾衣架系统设计[J].电子测试,2019(11)：37-38
- 崔浩斌,刘伟.基于单片机控制的语音采集与回放系统设计研究[J].微处理机,
- 孙宇丹,潘颖,荣远宏.基于物联网的智能晾衣架控制装置的设计[J].电子世界,2019:150-151.
- Planeamiento Estratégico para Confecciones Textimax S.A[D].Pontificia Universidad Catolica del Peru (Peru),2017.
- 李书鹏,杨侠,王振超.智能晾晒系统设计[J].装备制造技术,2016:230-232+239.
- 韩旭.基于项目化学习的小学人工智能课程设计与实践研究——以“智能晾衣架”一课为例[J].教育与装备研究,2023,39(01):48-52.
- 何永晟.智能晾衣架设计[J].科技资讯,2022,20(18):70-73.
- 张玉磊,刘春艳,张鑫,郑浩睿,孙辉,刘祺.全自动追光多功能晾衣架的设计与应用前景研究[J].内江科技,2022,43(08):47+77.
- Patent Application; "Clothes Hanger Organization Assembly" in Patent Application Approval Process (USPTO 20190191910)[J]. Politics & Government Week,2019.
- 陈毅龙.智能防雨晾衣架设计与研究[J/OL].机械设计与制造:1-9[2023-05-17].
- 朱磊,李辉,李广政,罗聪,彭旺,谢科,王佳兵.一种新型智能晾衣架系统设计[J].船电技术,2023,43(02):38-41.
- 吴波,刘财勇.晴雨晾衣架控制系统设计[J].电子制作,2022,30(24):39-41.
致 谢
在浩瀚知识的海洋中扬帆起航，我辛勤探求、孜孜以求，日复一日地临摹着智能科技的壮丽蓝图。终于，在众多导师与朋友的辛勤支持与无私帮助下，经历无数个夜晚与白昼的辛勤钻研与反复实验，我完成了这篇论文。它不仅记录了我的学术探索，而且承载着我成长中的点滴回忆。在此刻，我满载感激，想要向所有给予我支持和帮助的人深情致谢。
无论我遭遇何种困难，他们都始终鼓励我坚持到底。家人无言的理解和默默的付出，是我研究道路上最温馨的慰藉。 总结这一片刻，我的每一滴汗水都凝结着这一群人的辛勤付出与不懈鼓励。感谢生命中的每一次相遇，因为有你们，我的研究之旅才精彩非凡，我的青春岁月才绚丽多彩。 展望未来，我会将这份深情与感恩永远镌刻于心，并以此为动力，继续在我的学术道路上扬帆远航，致力于将科技与智能更好地服务于社会，服务于生活，为世界的进步贡献出自己的一份力量。最后，对于一直关注和支持我的工作的每一位读者和同行，我表示最诚挚的感谢和最美好的祝愿。
扫一扫
被折叠的 条评论
为什么被折叠?
到【灌水乐园】发言
