基于多传感器的智能晾衣架设计
人类本能地具有将身体上的各种器官(眼、耳、鼻和四肢等)所探测的信息(景物、声音、气味和触觉等)与先验知识进行综合的能力，以便对其周围的环境和正在发生的事件做出评估。多传感器信息融合实际上是对人脑综合处理复杂问题的一种功能模拟。与单传感器相比，运用多传感器信息融合技术在解决探测、跟踪和目标识别等问题方面，能够增强系统生存能力，提高整个系统的可靠性和健壮性，增强数据的可信度，提高精度，扩 展系统的时间、空间覆盖率，增加系统的实时性和信息利用率等。 作为多传感器融合的研究热点之一，融合方法一直受到人们的重视，这方面国外已经作了大量的研究，并且提出了许多融合方法。目前，多传感器数据融合的常用方法大致可分为两大类：随机和人工智能方法。信息融合的不同层次对应不同的算法，包括加权平均 融合、卡尔曼滤波法、Bayes 估计、统计决策理论、概率论方法、模糊逻辑推理、人工神 经网络、D-S 证据理论等。
摘要：为了实现衣物的自动晾晒，本文利用单片机AT89C52以及温湿度传感器DHT11和光照传感器TSL2561设计了一款基于多传感器的智能晾衣架。该晾衣架能够根据环境的变化自动地进行衣物的晾晒，从而提高了家居的舒适性与便利性。
关键词：传感器;单片机;晾衣机
一、引言
随着科技的进步，智能家居受到了越来越广泛地应用与关注。其中，智能晾衣架是智能家居的一部分，其能够在家中无人的情况下，自动地在夜晚或者雨天收回晾晒的衣物，并在晴天进行衣物的晾晒，从而实现了自动晾晒衣物的功能。本文利用单片机AT89C52[1]以及温湿度传感器DHT11和光照传感器TSL2561[2]设计了一款基于多传感器的智能晾衣架。该晾衣架能够根据环境的变化自动地进行衣物的`晾晒，从而提高了家居的舒适性与便利性。
二、总体设计
基于多传感器的智能晾衣架具有自动控制模式和人工操作模式这两种工作方式。在自动控制模式中，基于多传感器的智能晾衣架根据实时采集的外部环境信息来对晾衣架的伸缩进行智能控制。如果当前是光照条件比较好的晴天时，智能晾衣架的驱动电机会带动晾衣架进行伸展，而当晾衣架完全伸展时，单片机会向驱动电机发出停止指令以停止晾衣架的伸展。如果当前是下雨天或者天黑时，智能晾衣架会驱动电机带动晾衣架进行收缩，而当晾衣架完全收回时，单片机会向驱动电机发出停止指令以停止晾衣架的收缩。
在人工操作模式中，人们通过按下“伸展”或者“收缩”按键来控制衣架的状态，此外，如果按键在一段时间内没有被触发，其会自动地把当前的工作模式设为自动控制模式。
为了能够实现上述功能，本文采用了如图1所示的晾衣架结构。从图1中可见，该晾衣架是由菱形连杆、导轨、活动基座、接近开关、圆齿轮、电机、锥齿轮、单片机等构成。其使用电机来带动锥齿轮的转动以驱动圆齿轮的转动，从而实现晾衣架的伸缩。
三、硬件设计
在基于多传感器的智能晾衣架的设计中，电机采用的额定功率和电压分别为60W和DC 24V的直流电机，单片机采用ATMEL公司的AT89C52。由于直流电机和AT89C52的工作电压分别为24V和5V，因此，供电电源需要提供两种直流电压。为了实现24V和5V直流电源，使用一个变压器和整流桥把AC 220V转换为DC 24V，同时使用一个电压变换电路把DC 24V转换为DC 5V。
温湿度传感器DHT11不仅具有标准接口还支持单总线技术，便于系统的集成，同时其能够直接地把温湿度变成数字信号，避免了A/D芯片的使用，减低了系统的设计难度;光照传感器TSL2561除了具有功耗低、灵敏度高等优点外，还能够把光强直接地变成数字信号，避免了A/D芯片的使用，减低了系统的设计难度。因此基于多传感器的智能晾衣架使用了温湿度传感器DHT11和光照传感器TSL2561。
根据总体设计，基于多传感器的智能晾衣架只需要三个控制按键：“伸展”键、“收缩”键、“开关”键。由于控制按键较少，因此，每个控制按键对应着一根输入线，单片机AT89C52通过检测输入线的电平变化来判断控制按键是否被按下。
在晾衣架伸缩的过程中，其完全伸展和收回的状态都是由四个接近开关来进行检测。在其完全伸展的状态下，活动基座位于最下端，此时，接近开关3、4会向单片机AT89C52发出相应的信号，而单片机AT89C52则会向电机发送停止工作的指令;在其完全收缩的状态下，活动基座位于最上端，此时，接近开关1、2会向单片机AT89C52发出相应的信号，而单片机AT89C52则会向电机发送停止工作的指令。
四、软件设计
智能晾衣架的控制软件由若干个子程序和一个主控程序组成。子程序被用于处理按键的消抖、系统的复位、电机的转向等。主控程序首先判断当前的工作模式，如果是人工操作模式，单片机AT89C52等待接收“收缩”键或“伸展”键发出的指令，一旦收到相应按键发出的指令，其就会向电机发出反转或正传的指令，并在衣架伸缩到位后，根据接近开关信号，来向电机发出停止工作的指令。如果是自动控制模式，单片机AT89C52每隔一段时间采集温湿度传感器DHT11和光照传感器TSL2561中的数值，并依据采集到的数据来进行后续的控制。当光照强度大于预设值并且湿度小于预定值时，单片机AT89C52首先判断当前晾衣架的状态，如果是伸展状态，则休眠一段时间，否则的话，则控制晾衣架伸展，进行衣服的晾晒。当光照强度小于预设值或者湿度大于预定值时，单片机AT89C52首先判断当前晾衣架的状态，如果是收缩状态，则休眠一段时间，否则的话，则控制晾衣架收回，从而实现雨天和夜晚时的自动收衣。
参考文献：
[1]FENG-Yang. Design of Temperature Control System Based on AT89C52[J]. Journal of Weinan Teachers University， 2011.
[2]Yang M， Yang P， Shi W. Light Intensity Sensor Node Based on TSL2561[J]. Microcontrollers & Embedded Systems， 2010.
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