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                基于STM32单片机和安卓的智能衣柜设计

                添加时间:2018/06/30 来源:未知 作者:admin
                随着经济的发展和生活水平的提高, 人们的衣服越来越多, 衣柜也成为人们日常生活的必需品, 而应市场需求, 衣柜也从最初的仅具备存储功能发展到如今具有自动烘干功能, 各式各样功能的衣柜也层出不穷.
                  以下为本篇论文正文:
                  摘 要:随着经济的发展和生活水平的提高, 人们的衣服越来越多, 这给人们整理和挑选衣服带来很多麻烦和烦恼。针对该问题, 设计了包含有智能管理和智能推荐功能的智能衣柜。该智能衣柜以STM32单片机为控制核心, 实现对智能衣柜的管理与人机交互。同时, 智能衣柜基于安卓智能系统, 可通过物联网结合手机APP与使用者实现方便而良好的交互。此外, 该智能衣柜具有衣物信息数据库, 会根据天气状况智能推荐合适衣物。该智能衣柜具有灵活、方便、智能等特点, 可有效提高人们的生活体验。
                  
                  关键词:智能衣柜; 安卓系统; 智能推送; 物联网;
                  


                 

                  引言
                  
                  随着经济的发展和生活水平的提高, 人们的衣服越来越多, 衣柜也成为人们日常生活的必需品, 而应市场需求, 衣柜也从最初的仅具备存储功能发展到如今具有自动烘干功能, 各式各样功能的衣柜也层出不穷[1].
                  
                  由于衣物的增多, 人们面临衣物的分类整理以及管理等问题。例如人们将衣物放入衣柜后, 经过一段时间, 再想取出时, 上方新放入的衣物堆叠在其上方, 给人寻找并取出衣物带来了麻烦。此外, 人们也需根据天气来判定所需要穿戴的衣物, 从无规律的衣柜中选择和找出合适的衣服非常耗费时间, 这对目前高节奏的现代都市生活来说, 无疑是一种负担[2~3].
                  
                  针对目前市场中衣柜所存在的不足, 设计了智能衣柜。该衣柜实现对衣物的自动整理, 归档。该衣柜基于安卓系统, 可根据当前及未来一段时间内的天气情况, 智能推荐相应的衣物, 并自动控制衣物到合适的位置, 以便于用户将其取出。
                  
                  1、 系统整体设计
                  
                  1.1、 系统架构设计
                  
                  智能衣柜系统主要由电源, 人机交互HMI屏幕, 手机APP, wifi?橐约岸诵牟糠肿槌。其中核心控制板采用STM32单片机, 用于控制外设各个功能? (wifi?, HMI人机交互屏, 动力驱动部分, 指示灯等) 进行工作, 可以进行高效的运算与处理, 给用户更好的体验。
                  
                  1.2、 衣柜结构设计
                  
                  衣柜的衣架采用圆环形结构, 用户方便放取衣物。衣架由步进电机控制旋转, 不同的步距角度对应不同的位置, 也就实现了特定的衣物可以在指定的位置推送, 衣柜结构图如图1.
                  
                  2、 系统硬件设计
                  
                  2.1、 核心控制器
                  
                  采用STM32系列的Cortex-M3处理器STM32F103VET6, 该单片机可运算达到32位的数据长度, 运算处理速度快, 多串口通信, 可以实现与wifi?楹腿嘶换テ聊坏氖萃ㄐ臶4].
                  
                  2.2、 HMI人机交互界面
                  
                  使用串口屏HMI实现人机交互, 人类与作品的互动?梢杂肏MI屏幕实现与智能衣柜的信息交互, 通过用户与HMI的交互实现智能推送。才外用户可以在界面中查看实时的时间, 天气状况和衣物的编码, 只需要选取对应的数字编码就可以控制智能衣柜将衣物推送出来。
                  
                  图1 衣柜结构图
                  
                  
                  
                  2.3、 动力核心部分
                  
                  考虑用户方便拿取衣物, 故设计采用环形衣架, 内设置多个衣物摆挂处。需要通过电机控制衣架实现任意角度旋转, 虽然舵机方便使用, 但是旋转角度不能达到360°, 会影响推送的功能, 因此采用步进电机。步进电机接收电脉冲信号, 根据信号数量转过相应的步距角。在给定的脉冲下旋转固定的角度, 可以通过步进电机驱动器实现细分, 继而可以精确控制旋转的角度, 满足功能要求。
                  
                  本次选用42步进电机, 额定电流1.5A, 二相四根引出线。由于步进电机的驱动需要大电流和电脉冲, SMT32单片机不能直接驱动控制, 选用TB6600步进电机驱动器, 实现单片机对驱动器的控制进而控制电机的运作。而且该驱动器实现步进电机步距角2, 4, 8, 16细分, 提高精度, 使得衣物推送的位置在衣柜正门位置。
                  
                  2.4、 电源?
                  
                  在整个系统中主要用于对电机和各个传感器?楹颓鞴┑。由于步进电机的驱动器是采用12V, 1.5A直流输入, 其他?槲5V直流, 因此选用12V开关电源和LM2596稳压??氐缭词淙220V交流电输出12V直流, 安全方便达到步进电机驱动器的要求。稳压?榭梢越12V直流电压稳定到低于它的各个电压, 且功率稳定, 可以稳定给各个传感器供电。
                  
                  2.5、 wifi?
                  
                  Wi-Fi?橛糜谑迪种悄芤鹿裣低秤胧只鶤PP的数据交互、系统远程控制功能。鉴于系统传输的数据量较小, 同时考虑到性价比, 本系统选用组网方式和网络拓扑灵活的ESP8266, 采用数据透明传输模式, 实现系统联网和数据通信。
                  
                  2.6 光源?
                  
                  考虑到夜间使用衣柜, 会光线不足, 需在衣柜内部安装光源?, 由于是实验室模型, 选用功率较小的多个发光二极管。
                  
                  3、 系统软件设计
                  
                  3.1、 系统主控制流程设计
                  
                  当智能衣柜系统上电后, 系统各?槌跏蓟瓯。人机界面启动, 等待用户操作;wifi?榭艟钟蛲, 等待数据通信;STM32控制器工作, 当手机APP有用户操作时, 接收数据进行相应的算法处理, 控制系统实现相应的功能。
                  
                  3.2、 手机APP设计
                  
                  用户可通过手机客户端随时选取喜欢的衣物, 通过智能衣柜实现推送。当手机和衣柜终端处于一个局域网内, 手机可直接连接衣柜终端的无线?, 实现两者之间的数据通信;当选取衣物对应的编码后, 手机端会发送数据到wifi?, wi?楹偷テ型ㄐ, 将数据传送给单片机, 通过对数据的处理控制智能衣柜系统实现用户需求。通过E4A编程工具对APP进行编写。
                  
                  4、 系统测试
                  
                  4.1、 人机界面的测试
                  
                  HMI屏幕启动程序良好, 在测试中通过操作可以进行智能推送衣物和自主选取衣物。HMI屏幕有LED灯开关按钮, 在按下时可以观察到LED灯源亮。选择衣物后衣柜按照程序指定运行, 将衣物准确的推送。
                  
                  4.2、 手机APP测试
                  
                  连接上wifi网络后, 打开APP可以通过拍照录入衣服的照片, 之后可以在界面看到衣物的编码。在界面可以了解到当前地理位置的天气状况, 有自主选择和智能推送两个功能?梢苑直鸩僮, 在选取衣物确定后可以观察到衣柜运转且衣物正确推送出来
                  
                  5、 结束语
                  
                  随着人类的进步与科技的飞速发展, 智能家居以后将会是一种趋势, 能够给人类带来舒适的生活环境;诎沧肯低车闹悄芡扑鸵鹿袷粲谥悄芗揖拥挠τ弥, 实现智能化衣物推送管理, 方便使用。用户可以在APP和衣柜的显示屏多方位操作, 可以在远程就将心仪的衣物选取由衣柜推送出来, 不需要自己浪费时间去衣柜里寻找, 给生活带来很大的便利。
                  
                  参考文献:
                  

                  [1]张逢雪, 王香婷, 王通生;赟TM32单片机的无线智能家居控制系统[J].自动化技术与应用, 2011 (08) :102~105.
                  [2]陈少勇, 王佳权, 王皓, 黄启俊, 常胜, 何进, 王豪;谖锪闹悄芤鹿裣低砙J].信息技术, 2018 (01) :14~19.
                  [3]陈金华, 孙雪蕾, 尹悦悦;诘テ闹悄芤鹿窨刂葡低成杓芠J].时代农机, 2017, 44 (10) :103~104.
                  [4]王永虹, 徐炜, 郝立平, 编着。STM32系列ARMCortex-M3微控制器原理与实践[M].北京航空航天大学出版社, 2008.
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