基于单片机的实现远程控制的智能除湿衣柜

各类智能化产品层出不穷的今天,各行各业都在加速研发更加智能的产品,以方便人们的生活,而同人们生活联系最为紧密的家电行业,更是不断追求高度智能化产品。而物联网技术在智能家电中的使用也必然会成为智能家电发展的又一里程碑。

本文着眼研究以梅雨季节为主的地区保持衣柜干燥问题,提出了一种基于单片机的实现远程控制的智能除湿衣柜,以单片机为信息载体,连接湿度传感器以及除湿设备,在衣柜湿度达到湿度临界点时,通过单片机将信息传至手机智能APP,手动发送除湿信息并导致除湿设备运作,从而完成湿度控制。

1系统总体设计

本系统由APP和物联网平台组成,以单片机作为信息采集、信息交互及数据通信控

制中心,采用湿度传感器收

集衣柜湿度状况,并通过蓝

牙模块进行信息方面的交

互,采用手机APP进行信息

控制与指令发布,继而促使

除湿设备运作,最终实现衣

柜湿度控制,系统设计框图

如图1所示。

2硬件设计

为了实现远程控制以及监测,系统的硬件设计主要包括单片机控制核心、温湿度监测模块、除湿模块。

2.1单片机控制核心

为了提高系统的稳定性,尽可能的增加系统本身的适应力,本系统采用单片机作为控制核心[2],该系列芯片具有内部闪存存储器、FSMC、数据存储器、程序存储器、寄存器等,拥有较多功能单元。在本系统中,主要用到单片机的A/D转换,中断I/O 口,通信接口以及定时设备。

2.2温湿度监测模块

温湿度传感器通过采集衣柜内的温度,将数据发送给单片机来控制系统工作,它能够直接将温度和湿度两个基本的物理信号直接转化为电信号。DHT11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[3]。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存在OTP内存中,传感器内部在检测型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,使其成为该类应用中,在苛刻应用场合的最佳选择。产品为4针单排引脚封装,连接方便。

2.3除湿模块

系统中的除湿原理如图2,单片机外接电机以及除湿装置,潮湿的空气在风扇的带动下流向制冷片,水蒸气遇冷凝结,以此降低空气的湿度。制冷片发热一侧通过水排来降温,用水冷的方式能提高降温效率(实验证明比风冷效果好,利用水排温度能降到0°C),制冷片制冷一侧链接散热片。传感器以一定的频率采集衣柜的温湿度信息,当湿度高于某一门限值时,除湿模块自动运行,进行除湿;当湿度低于某一门限值的时候,除湿模块自动关闭[4]。

图2除湿原理图

3软件设计

软件设计实现的功能是

将收集到的信息接收并保存

到客户端中,通过客户端进行

实时操作。软件的设计为

APP功能的设计和实现。

3.1软件环境搭建

软件的设计是基于An⁃

droid操作系统进行设计,采

用JAVA语言和Eclipse环

境来开发[5]。主要由软件系统

(下转第158页)

基于单片机的实现远程控制的智能除湿衣柜

郁一波陈锐赵紫权唐武宾张林鹏孟祥兴王丹

(南京工程学院通信学院,江苏南京211100)

摘要:近年来,随着蓝牙技术的快速发展,蓝牙技术已经被广泛应用于智能家居领域,逐渐为公众认知。以单片机为主控板,建立客户服务器模块,通过电机以及湿度传感器监测衣柜干湿度,进而以智能APP控制除湿系数,此有益于满足以梅雨季节为主的长江中下游地区保持衣柜干燥需求。

关键词:蓝牙技术,远程控制,单片机主控板

Abstract押This design takes the microcontroller as the main control board熏establishes the customer server module熏moni⁃tors the dry humidity of the wardrobe through the motor and the humidity sensor熏and then uses the intelligent APP to con⁃trol the dehumidification coefficient熏which is beneficial to meet the rainy season mainly in the middle and lower reaches of the Yangtze River熏to keep the wardrobe dry.

Keywords押bluetooth technology熏remote control熏single chip control

board 图1系统设计框

图基于单片机的实现远程控制的智能除湿衣柜

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图3软件流程图

(上接第146页)

实现人机交互,将硬件的系统设计对用户和设计人员透明化。软件的流程图如图3所示,处在连接状态的软件将实时接收到由硬件检测的环境状态,并且通过蓝牙的方式可以主动控制系统的停和转。3.2软件实现

系统的设计上共分为三个模块,蓝牙连接模块、实时监控模块、蓝牙控制模块,分别实现通信连接建立、实时信息传递的环境监控和远程控制系统的运转。

1)蓝牙连接:采用基于TCP 的Socket 通信,基于TCP 的Socket 通信是在双方建立起连接后就可以直接进行数据的传输,其提供了一个可信赖的字节流服务。建立Socket 连接,并指定端口(在程序内部提供了与外界通信的端口,用于建立端口通信的软件端口),为通信方的数据传输传提供通道。通过创建Socket 对象,就可以通过打开输入输出流来建立连接。

2)实时监控:软件程序内部首先声明一个ServerSocket 对象并且指定端口号,然后调用Serversocket 的accept穴雪方法接收客户端的数据。accept穴雪方法在没有数据进行接收的处于堵塞状态。一旦接收到数据,通过inputstream 读取接收的数据,UI 界面将读取到的实时监控的环境值显示出来。

3)湿度控制:在湿度控制界面,调用socket.getOutput⁃

Stream穴雪方法可以打开输出流,将数据传送给硬件,软件对系统的调控体现传递的指令上,根据发送不同的指令可以实现将系统切换到不同的状态上从而达到对环境的管控。4结束语

本文以远程控制及智能除湿为关键点,从硬件设计和软件设计详细地分析了基于单片机的实现远程控制的智能除湿衣柜。在设计中,为了实时监测温湿度,采用了DHT11传感器并结合JAVA 程序进行监控,不仅实现了智能化,还通过蓝牙技术与服务器通信技术将数据传送到手机APP ,进而结合单片机进行信息发送以及远程除湿。

参考文献

[1]毛毅.智能衣柜的研究与设计[D ].长沙:中南林业科技大学,2011

[2]孙建平,单海斌.单片机技术在智能家具中的应用与发展[J ].森林工程,2012,28(5):45-49

[3]张瑾,周彬,朱文艺.基于SHT10与单片机技术的温室监测系统[J ].电子测量技术,2013,36(10):67-71

[4]迟钦河,徐文正.把模糊控制与PID 算法相结合的控制系统[J ].现代电子技术,1998(9):19-21

[5]王朝华.基于Android 的智能家居系统的研究与实现[D ].广州:广东

工业大学,2012

[收稿日期:2018.5.14]

一个开关周期内,变换器有12个开关模态,前半个周期的开关模态与后半个周期类似。以图5所标电压、电流方向为正方向。开关管Q 1和Q 3桥臂的驱动信号超前于开关管Q 2和Q 4桥臂的信号,为超前桥臂,Q 2和Q 4为滞后桥臂。通过控制变压器原副边桥臂中点电压V ab 和V cd 之间移相角覬的大小可控制功率传输的大小。

图5全桥双向DC /DC 变换器工作于BUCK 模式等效主电路

3实验验证

通过对主电路和辅助电路的参数设计以及元器件的选型,搭建全桥双向DC-DC 变换器实验平台。将双向全桥DC /DC 变换器低压侧接入锂电池储能支路,高压侧与光伏微电网的380V 直流母线连接,如图6所示。实验中由22节3.2V 、200Ah 的单个锂电池串联成储能单元,光伏阵列与直流母线相连,再外接可变功率电阻负载。

图6实验平台示意图

实验结果:改变负载功率,人为造成直流微电网的不稳定性,观测双向全桥DC /DC 变换器的工作状态和直流母线的电压。由图7可知,母线电压的波动范围在372.8~377.2V 内,满足直流微电网电压波动的要求,双向DC /DC 变换器能够及时

调整工作状态,保证直流微电网的稳定运行。

参考文献

[1]袁精.双向全桥DC-DC 变换器控制技术的研究[D ].秦皇岛:燕山大学,2014

[2]杨威.用于蓄电池储能的双向AC-DC 变换器研究[D ].阜新:辽宁工程技术大学,2012[3]李欣.含储能的直流微电网双向DC-DC 变换器的设计与实现[D ].南宁:广西大学,2017[4]程实.基于隔离双向DC-DC 变换器的充电机研究[D ].成都:西南交通大学,2016[5]刘真.微电网储能双向DC-DC 变换器研究与设计[D ].武汉:武汉理工大学,2014[6]王志强,肖文勋,虞龙.开关电源设计[M ].北京:电子工业出版社,2010[7]杨敏.PWM 加移相控制双有源全桥双向DC-DC 变换器的研究[D ].

南京:南京航空航天大学,2013

[8]程实,郭育华,余璞.基于充电机的3KW 移相全桥变换器[J ].电力电子技术,2016,50(3):88-90

[9]武琳,刘志刚,洪祥.隔离式双向全桥DC DC 变换器的功率控制特

性比较与分析[J ].电工技术学报,2013(10):180-187

[收稿日期:2018.7.9

]

图7负载变化下的直流母线电压曲线

应用在直流微电网中的双向全桥DC /DC 变换器的设计

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