第一章 系统整体架构设计
基于单片机的智能晾衣架系统，核心目标是实现衣物自动晾晒、环境自适应调节与便捷控制，整体架构分为环境感知模块、核心控制模块、驱动执行模块、人机交互模块及安全保护模块五大单元。环境感知模块采集光照强度、温湿度及雨水信息；核心控制模块以单片机为核心处理环境数据并生成控制指令；驱动执行模块控制晾衣架伸缩、升降与风干装置；人机交互模块支持用户设置模式与查看状态；安全保护模块防止设备过载或异常运行。
设计需满足控制精度（升降定位误差≤2cm）、响应速度（环境变化后动作延迟≤10秒）与节能性（待机功耗≤15mA），同时支持“自动模式”“手动模式”“定时模式”三种运行方式。系统采用220V交流供电，经电源模块转换为5V（供控制单元）与12V（供驱动单元），通过继电器实现强电与弱电隔离，适配家庭阳台场景，为硬件选型和软件设计提供明确框架。
第二章 系统硬件选型与电路设计
核心控制模块选用STM32F103C8T6单片机，该型号具备64K字节Flash、20K字节RAM，支持多通道数据采集与PWM输出，能高效处理环境数据与驱动逻辑，且抗干扰能力强，适配阳台潮湿环境。环境感知模块采用BH1750光照传感器（测量范围0-65535lx）、DHT11温湿度传感器（湿度20%-90%RH，温度0-50℃）与雨水检测模块（检测阈值可调），实时获取晾晒环境参数。
驱动执行模块选用DC12V减速电机（转速60rpm）控制晾衣架升降，28BYJ-48步进电机驱动晾衣架伸缩，搭配L298N电机驱动芯片实现正反转控制；风干装置采用5V轴流风扇（风速2m/s）加速衣物干燥。人机交互模块采用4×4矩阵按键（用于模式切换、参数设置）与1602液晶显示屏（显示环境参数、设备状态）。电路设计中加入过载保护开关（额定电流1A）与漏电保护模块，确保用电安全；通过电容滤波稳定供电，减少电机启动时的电压波动。
第三章 系统软件设计与流程
系统软件基于Keil MDK开发环境，采用C语言模块化编程，包含主程序、环境采集子程序、驱动控制子程序、模式管理子程序及安全保护子程序。主程序完成初始化（I/O口、传感器接口、定时器配置）后，进入循环状态，每2秒调用一次环境采集子程序。
“自动模式”下，若光照强度＞3000lx且无雨水，驱动控制子程序控制晾衣架伸出并下降至晾晒位置；若检测到雨水或光照强度＜500lx（夜间），则收回晾衣架并上升至收纳位置；湿度＞80%RH时，自动开启风干风扇，湿度降至60%RH以下关闭。“定时模式”支持用户设置晾晒时长（1-24小时），到达时间后自动收回；“手动模式”通过按键直接控制升降、伸缩与风扇启停。安全保护子程序监测电机电流，过载时立即停止动作，在液晶屏显示“过载保护”并触发蜂鸣器提示。
第四章 系统测试与优化
系统测试分为功能测试与稳定性测试。功能测试中，模拟晴天（光照4000lx）、雨天（雨水传感器触发）场景，晾衣架分别在8秒、6秒内完成伸出与收回动作，定位误差≤1.5cm；设置2小时定时晾晒，设备准时响应，误差≤1分钟。稳定性测试中，系统连续运行72小时，反复切换模式，无电机卡顿、传感器误判问题，运行稳定。
测试中发现“大风天气晾衣架晃动”问题，优化驱动控制子程序，添加伸缩限位保护（伸出长度限制在1.2米内），并增加防晃卡扣结构；针对“温湿度检测延迟”问题，将采集间隔从2秒缩短至1秒，提升响应及时性。此外，新增“远程控制”功能，通过蓝牙模块连接手机APP，支持远程操作；优化风干逻辑，根据衣物材质（通过按键选择）调节风扇风速，进一步提升晾晒效率，满足家庭多样化需求。
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