基于物联网晾晒器的设计与开发附有程序.docx
《基于物联网晾晒器的设计与开发附有程序.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于物联网晾晒器的设计与开发附有程序.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
基于物联网晾晒器的设计与开发附有程序
基于物联网的智能晾晒器的开发与设计
摘要:
基于物联网的智能可折叠式晾晒器，由自动跟光、湿温检测、风雨检测、无线通信、电机控制和单片机系统模块组成，通过上位机实现远程监控，轻松解决被褥晾晒过程中翻晒、安全与收取问题。
关键词:
物联网AT89S52单片机温湿度传感器无线通信远程监控
Abstract：
IntelligentbasedonInternetofthings,thefoldingdryingdevice,bydetectingautomaticallytolight,wettemperature,windandrain,wirelesscommunication,motorcontrolmoduleandsingle-chipmicrocomputersystem,throughthePCtorealizeremotemonitoring,easilysolvethesheetsmakecharge,securityandtheproblemsintheprocessofdrying.
Keywords：
IOTAT89S52single-chipmicrocomputerDigitaltemperature-humiditysensorWirelesscommunicationtechnologyRemotemonitorandcontrolsystem
目录
Keywords：
IOTAT89S52single-chipmicrocomputerDigitaltemperature-humiditysensorWirelesscommunicationtechnologyRemotemonitorandcontrolsystem1
一、绪论3
（一）项目背景3
1.市场背景3
2.宏观环境分析3
3.行业发展及未来3
（二）技术说明3
（三）适用范围4
二、总体方案4
三、产品硬件电路设计5
（一）AT89S52单片机控制模块5
（二）温、湿度采集模块5
（三）自动跟光模块6
（四）远程控制模块6
（五）电机控制模块7
（六）显示电路设计：
1602液晶显示8
（七）供电模块9
四、产品软件设计流程9
五、设计总结与技术展望9
一、绪论
（1）项目背景
1.市场背景
在中国，“晾晒器”一般意指“升降晾晒器”，或所谓的“自动晾晒器”。
分手动、电动两种。
手动（手摇）较为普及。
随着人们消费需求水平的不断提高，安装方便，操作简单，美观大方，智能化的智能晾晒器必将成为行业发展的必然趋势，根据国家统计局的数据分析，近3年智能晾晒器都是以33%的高速增长率发展，是目前家居品类中发展速度最为快速的一只新兴力量。
2.宏观环境分析
晾晒器，一个人们太过熟悉的日用产品，可是这个行业的品牌数量却寥寥无几，而且随着智能化时代的到来，晾晒器已经不仅仅局限于晾晒衣物，更添加了许多便利的服务。
小众化消费时代的到来，智能晾晒器企业迎来了一个打造品牌的黄金机遇期。
据国家统计局统计数据显示，我国城市家庭用户已达1.8亿户。
按每年年中国楼市总成交量600多万套，再加上老房2次置换的数量，目前整个晾晒器市场容量在100亿左右。
即1亿台，而人们对晾晒器的选择更是趋向于智能晾晒器，这就产生了大量的销售空间。
3.行业发展及未来
晾晒器不仅仅是一个装饰品，更是一个功能性的产品。
目前晾晒器的功能已经普遍得到消费者的认可，已经形成一个行业。
回归产品本身——走质量、特色路线，不断改良、创新，引领行业重新重视质量。
实用的产品，质量才是永恒的。
只有质量被大众接受，行业才可持续健康发展。
竞争激烈的未来，特色将是吸引顾客的重要要素！
晾晒器作为每天使用的家居用品，如今它已经成为许多家庭的生活必需品。
作为消费者，选择品牌关键是货真价实。
其结构、用料、做工等均是不可缺少的商品组成部分，质量和售后服务更是该行业生产商生存与发展的永恒构成。
（二）技术说明
随着信息技术的高速发展，物联网技术、单片机科技、传感技术以及远程监控技术为智能家居提供了新的理念。
在这个大背景下，我们结合所学知识和现有的设计水平，设计了这款智能晾晒器。
它既能根据光照自动跟光，充分享受阳光沐浴，还能在风雨来临前而主人又不在家时，利用温湿度传感器采集信息能自动把雨布拉下，使衣物免遭暴风袭击和雨水肆虐。
晒干的衣物与晾干的衣服比较从气味上本质上有很大的区别。
利用电机的转动来控制晾衣架的各种功能使制造简单，造价降低，操作方便，安全实用。
采用太阳能电池板和蓄电池双重供电，真正做到了节能环保。
（三）适用范围
本产品适用于家庭、美容美发店和酒店等场所。
其具有反应灵敏度高，系统稳定，结构简单、使用方便、自主调节和节能环保等特点。
其成本400元，容易在中高层次家庭和商店中得到推广。
二、总体方案
该产品系统以达盛单片机开发板为核心，温度传感器、湿度传感器和风雨传感器作为环境监控部分，为系统收集相关信息并进行判断，然后通过电机实现智能翻转、折叠。
GSM、WIFI和摄像头实现远程监控，将环境信息发至用户手机，使用户及时得到信息。
采用液晶1602来显示温湿度的检测量。
3、产品硬件电路设计
（1）单片机控制模块
晾晒器使用大赛专用开发板（达盛）作为主控芯片，以STC89系列单片机作为主控芯片。
（二）温、湿度采集模块
采用AM2301数字温湿度传感器，它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。
传感器包括一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。
因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。
每个AM2301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。
单线制串行接口，使系统集成变得简易快捷。
超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则。
产品为4针单排引脚封装。
连接方便，特殊封装形式可根据用户需求而提供。
其电路结构图如下图：
（三）自动跟光模块
光敏电阻是根据光电导效应制成的光电探测器件，光敏电阻的阻值会随着光照的强弱变化而变化。
光照强，光敏电阻的阻值就小；光照弱，光敏电阻的阻值就大。
通过电压比较器LM393比较不同光敏电阻的电压值，将信号传输单片机，使电机驱动轮子转动，继而使晾晒器实现自动跟光。
光敏电阻的结构是在一块光电导体两端加上电极，贴在硬质玻璃、云母、高频瓷或其他绝缘材料基板上，两端皆有电极引线，封装在带有窗口的金属或塑料外壳内。
光敏面做成蛇形，电机做成树状是因为这样既可以保证有较大的受光表面，也可以减小电极之间距离，从而既可以减小电极间电子渡越时间，也利于提高灵敏度。
在实际应用中，可以加直流电压，也可以加交流电压，它的电流随电压呈线性变化。
本系统中利用光敏电阻的感光特性来检测光线强弱程度，通过检测光线的强弱程度来判断白天和黑夜，同时可辅助湿度传感器检测阴天和晴天，其电路结构图如下图：
（四）远程控制模块
系统通过WIFI和GSM实现远程控制。
GSM模块，是将GSM射频芯片、基带处理芯片、存储器、功放器件等集成在一块线路板上，具有独立的操作系统、GSM射频处理、基带处理并提供标准接口的功能模块。
GPRS模块，是具有GPRS数据传输功能的GSM模块。
GPRS模块就是一个精简版的手机，集成GSM通信的主要功能于一块电路板上，具有发送短消息、通话、数据传输等功能。
GPRS模块相当于手机的核心部分，如果增加键盘和屏幕就是一个完整的手机。
普通电脑或者单片机可以通过RS232串口与GPRS模块相连，通过AT指令控制GPRS模块实现各种基于GSM的通信功能。
GPRS模块区别于传统的纯短信模块，两者都是GSM模块，但是短信模块只能收发短信和语音通讯，而GPRS模块还具有GPRS数据传输功能。
串口WIFI模块的简介：
采用UART接口，支持串口透明数据传输模式，并且具有多模安全能力。
内置TCP/IP协议栈和IEEE802.11协议栈，能够实现用户串口到无线网络之间的转换。
串口WWIFI模块TLN13UA06支持串口透明数据传输模式并且具有安全多模能力，使传统串口设备更好的加入无线网络。
串口WIFI模块TLN13UA06的工作方式
1.主动型串口设备联网。
2.被动型串口设备联网。
串口WIFI模块TLN13UA06的主要功能
第1.地址绑定。
第二.无线漫游。
第3.灵活的参数配置：
第四.基础网，是由AP创建，众多STA加入所组成的无线网络，这种类型的网络的特点是AP是整个网络的中心，网络中所有的通信都通过AP来转发完成。
第五.自组网，是仅由两个及以上STA自己组成，网络中不存在AP，这种类型的网络是一种松散的结构，网络中所有的STA都可以直接通信。
第六.安全机制，支持不同的安全模式，包括：
WEP64/WEP128/TKIP/CCMP（AES）WEP/WPA-PSK/WPA2-PSK。
第七.快速联网：
本模块支持通过指定信道号的方式来进行快速联网。
在通常的无线联网过程中，会首先对当前的所有信道自动进行一次扫描，来搜索准备连接的目的AP创建的（或ADHOC）网络。
串口WIFI模块提供了设置工作信道的参数，在已知目的网络所在信道的条件下，可以直接指定模块的工作信道，从而达到加快联网速度的目的。
（五）电机控制模块
采用直流减速电机（齿轮减速电机），它是在普通直流电机的基础上，加上配套齿轮减速箱。
齿轮减速箱的作用是，提供较低的转速，较大的力矩。
同时，齿轮箱不同的减速比可以提供不同的转速和力矩。
这大大提高了，直流电机在自动化行业中的使用率。
减速电机是指减速机和电机（马达）的集成体。
这种集成体通常也可称为齿轮马达或齿轮电机。
通常由专业的减速机生产厂进行集成组装好后成套供货。
使用减速电机的优点：
1、减速电机结合国际技术要求制造，具有很高的科技含量。
2、简单设计，节省空间，可靠耐用，承受过载能力高，功率可达95KW以上。
3、能耗低，性能优越，减速机效率高达95%以上。
4、振动小，噪音低，节能高，选用优质段钢材料，钢性铸铁箱体，齿轮表面经过高频热处理。
5、经过精密加工，确保定位精度，这一切构成了齿轮传动总成的齿轮减速电机配置了各类电机，形成了机电一体化，完全保证了产品使用质量特征。
6、产品才用了系列化、模块化的设计思想，有广泛的适应性，本系列产品有极其多的电机组合、安装位置和结构方案，可按实际需要选择任意转速和各种结构形式。
如下图驱动图：
（六）显示电路设计：
1602液晶显示
1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。
它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）。
市面上字符液晶大多数是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分的字符型液晶。
管脚功能：
1602采用标准的16脚接口，其中：
第1脚：
GND为电源地，第2脚：
VCC接5V电源正极，第3脚：
V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。
第4脚：
RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。
第5脚：
RW为读写信号线，高电平
（1）时进行读操作，以51为例的简单原理图电平（0）时进行写操作。
第6脚：
E（或EN）端为使能（enable）端,高电平
（1）时读取信息，负跳变时执行指令。
第7～14脚：
D0～D7为8位双向数据端。
第15～16脚：
空脚或背灯电源。
15脚背光正极，16脚背光负极。
特性：
3.3V或5V工作电压，对比度可调，内含复位电路，提供各种控制命令,如：
清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能。
有80字节显示数据存储器DDRAM，内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器CGROM，8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM。
特征应用：
微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧，常用在袖珍式仪表和低功耗应用系统中。
（7）供电模块
采用蓄电池供电（12V）,太阳能电池板辅助供电。
真正做到节能环保和资源高效利用。
四、产品软件设计流程
五、设计总结与技术展望
目前智能晾晒器系统性价比较低，智能功能少，仅在高档场所中才有，而我们的系统完美地将各个模块有机结合起来，且其设计人性化、智能化，性价比高，性能优越，配置简单，安装方便，实时监测，适合普及私人住宅和美容美发店等场所。
系统创新点：
1.利用最新的物联网进行远程监控；
2.使用WIFI网络及GSM网络控制；
3.使用手机进行无线远程视频监控及无线数据传输。
以上这些也是我们团队在开发过程中所克服的技术难关。
在本系统的基础上还可以进一步研发，如借助4G网络，在手机终端运用JAVA编程软件，对软件进行操作达到控制晾晒器的目的。
3G网络和物联网联合，智能晾晒器的发展迎来了一个全新的变革。
3G平台为智能晾晒器的应用提供了良好基础，视频通话、家庭远程监控，手机网络控制，以及通过3G技术发展的各种智能家居控制等等都得到了消费者的喜爱。
另外，在3G产业链上，其中电信运营商、网络设备提供商、终端提供商、终端软件提供商等，每个环节都蕴含着巨大商机。
3G平台推进了智能家居的发展，4G网络也必将成为今后公众的焦点。
智能晾晒器系统仍然处于一个不断发展、探索的过程，需要不断地完善其功能，才能更好地适应未来社会的发展要求。
参考文献：
1.郭天祥.《新概念51单片机C语言教程》.电子工业出版社，2009.
2.阎石.《数字电子技术基础第五版》.高等教育出版社
3.童诗白,华成英.《模拟电子技术基础》.高等教育出版社.2006.
4.单成祥.《传感器的理论与设计基础及其应用》.国防工业出版社，1999.
5.薛小玲，刘志祥，贾俊荣.《单片机接口模块应用与开发实例详解》.北京航空航天大学出版社，2010.
6.王化祥，张淑英.《传感器原理及应用第三版》.天津大学出版社.2013,7.
7.温湿度传感器介绍
8.GSM模块简介HTTP:
//
9.串口WIFI模块的工作原理和详细功能介绍
10.数字温湿度传感器
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitkey1=P3^4;
sbitkey2=P3^5;
sbitkey3=P3^6;
sbitkey4=P3^7;
sbitkey5=P3^2;
sbitkey6=P3^3;
sbitkey7=P1^6;
sbitkey8=P1^7;
sbitkey9=P1^4;
sbitkey10=P1^5;
sbitkey11=P0^0;
sbitin1=P2^0;
sbitin2=P2^1;
sbitin3=P2^2;
sbitin4=P2^3;
sbitin5=P2^4;
sbitin6=P2^5;
sbitin7=P2^6;
sbitin8=P2^7;
sbitin9=P1^0;
sbitin10=P1^1;
sbitin11=P1^2;
sbitin12=P1^3;
voiddelay（uintz）
{
uinti,j;
for（i=z;i>0;i--）
for（j=110;j>0;j--）;
}
voidmain（）
{
key7=1;
if（key1==0）//前进
{
delay（10）;
if（key1==0）
{
in1=0;in2=1;
in3=0;in4=1;
}
}
elseif（key2==0）//后退
{
delay（10）;
if（key2==0）
{
in1=1;in2=0;
in3=1;in4=0;
}
}
elseif（key3==0）//右转
{
delay（10）;
if（key3==0）
{
in1=1;in2=0;
in3=0;in4=1;
}
}
elseif（key4==0）//左转
{
delay（10）;
if（key4==0）
{
in1=0;in2=1;
in3=1;in4=0;
}
}
elseif（key5==0）
{
delay（10）;
if（key5==0）
{
in5=1;in6=0;
in7=1;in8=0;
}
}
elseif（key6==0）
{
delay（10）;
if（key6==0）
{
in5=0;in6=1;
in7=0;in8=1;
}
}
elseif（key7==0）
{
delay（10）;
if（key7==0）
{
in9=1;in10=0;
in11=1;in12=0;
}
}
elseif（key8==0）
{
delay（10）;
if（key8==0）
{
in9=0;in10=1;
in11=0;in12=1;
}
}
elseif（key9==1）//右转
{
delay（10）;
if（key9==1）
{
in1=1;in2=0;
in3=0;in4=1;
}
}
elseif（key10==1）//左转
{
delay（10）;
if（key10==1）
{
in1=0;in2=1;
in3=1;in4=0;
}
}
elseif（key11==0）//左转
{
delay（10）;
if（key11==0）
{
in1=0;in2=0;in3=0;in4=0;
}
}
else
{
in1=0;in2=0;in3=0;in4=0;in5=0;in6=0;in7=0;in8=0;in9=0;in10=0;in11=0;in12=0;
}
}
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
uinta;
sbitlcden=P2^5;
sbitrs=P1^0;
sbitrw=P1^1;
sbitdula=P2^6;
sbitwela=P2^7;
sbitdht=P2^1;
sbitbeen=P1^5;
sbitkey1=P3^4;
sbitkey2=P3^5;
sbitkey3=P3^6;
sbitkey4=P3^7;
sbitkey5=P3^3;
unsignedinthum,temp,hum1,temp1;//定义湿度、温度（全局）
unsignedcharhum_h,hum_l,temp_h,temp_l,check,hum_h_1,hum_l_1,temp_h_1,temp_l_1,check_1;//湿度高、低8位，温度高、低8位，校验位
uchardis[13];
voiddelayms（uintt）
{
uinti,j;
for（i=t;i>0;i--）
for（j=110;j>0;j--）;
}
voiddelay_us_am2301（unsignedinti）
{
while（i--）;
}
voidwrite_1602com（ucharcom）
{
rs=0;
rw=0;
delayms（5）;
P0=com;
lcden=1;
delayms（5）;
lcden=0;
delayms（5）;
}
voidwrite_1602data（uchardate）
{
rs=1;
rw=0;
delayms（5）;
P0=date;
lcden=1;
delayms（5）;
lcden=0;
delayms（5）;
}
voidinit（）
{
lcden=0;
wela=0;
dula=0;
write_1602com（0x38）;
delayms（5）;
write_1602com（0x0c）;
delayms（5）;
write_1602com（0x06）;
delayms（5）;
write_1602com（0x01）;
delayms（5）;
}
unsignedcharread_byte（）
{
unsignedcharn,byte=0,dat;
for（n=0;n<8;n++）
{
while（!
dht）;
delay_us_am2301（4）;//理论上28us<延时<70us,此处写2--6都可以
dat=0;
if（dht）
dat=1;
while（dht）;
byte=（byte<<=1）|dat;//0
}
returnbyte;
}
/*----------------------读40位数据---------------------*/
voidread_hum_temp（）
{
unsignedchara;
dht=0;//拉低延时500微秒，发送开始信号
delay_us_am2301（50）;
dht=1;//释放总线，延时30微秒
delay_us_am2301（4）;
升级会员 