钱伟亨 刘鹏彦 郑明肖 田文东
东南大学成贤学院 江苏省南京市 210088
摘要：本文介绍了基于物联网的智能毛巾架原理和实现的方法。该产品的设计初衷是实现对毛巾卫生的有效掌控，能够有效维护我们面部卫生。其中它所包含的技术有物联网，红外感应等技术，核心处理器为STC89C51单片机，分成各个模块控制，可以实现各个不同的功能。该设计改进了我们家庭卫生间中的传统毛巾架，可以根据主人的想法来对毛巾的智能烘干和杀菌。
关键词：烘干杀菌；单片机；物联网；红外感应
0、引言
纵观当今市面上的毛巾架，家庭成员间的毛巾都是紧挨着挂在毛巾架上并且湿漉漉的，这给病菌的传播提供了途径，毛巾长期处在门窗关闭不通风潮湿阴暗不见阳光的卫生间中，潮乎乎，干部做的状态是他成为蚊虫接触的对象，细菌滋生的培养基。同时因为高频率和人体肌肤接触，极易对人体进行感染，引起病变。随着社会经济的发展，人们对健康问题越来越重视，因此智能毛巾架的产生迫在眉睫。但在过程中仍然遇到一些难题。
1、设计方案
相对于传统的毛巾架只能挂着自然风干，我们对其进行了整体的升级。采用通过风扇产生的电热风进行烘干。当潮湿的毛巾放上去之后，可以快速的进行烘干。同时，加入紫外灯进行长时间照射。有效杀死对人体有害的病菌。每天毛巾使用后进行消毒。同时内置时钟系统。在清洁的时候可以有效利用时间。在里边同时集成了空气清新的模块，通过喷雾模块对卫生间的环境进行净化。 基于物联网模块使设备联网，手机控制设备联网，完全实现智能化操作。经过了解，人体长时间照射紫外线会对人体造成伤害，所以通过增加传感器的方式，当感应到有人走进卫生间时，会关闭紫外杀菌模块，防止对人造成伤害。通过时钟模块进行智能化操作。无需手动操作。每日自动进行烘干，杀菌等功能。除此之外，通过内置独立电源的方式，使停电时设备时钟模块仍能正常工作。平时都是通过直接接220V家庭电源进行工作。
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2、硬件部分设计
2.1、核心处理器
对于整个系统来说，对于处理器的选择它是非常重要的，它必须考虑成本问题以及性能问题。它的运行速度快，能够比较快速的上手。因此我们选择了STC89C51芯片作为我们系统中的主控芯片。
STC89C51是一种低功耗、高性能的CMOS8位微控制器，具有4K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。
2.2、红外传感器模块和线性电压转化模块
在红外传感器模块我们使用的是HC-SR501模块。它使用了菲涅尔光学透镜，距离越远感应越强，角度强大。线性电压转换模块是把人体红外感应转化为高低电平，然后连接到单片机上。红外传感器模块的外交输出接口接反向器后接到51单片机自己定义的管脚上，当单片接收到高电平的时候就可以将紫外灯关闭。从而使得它可以接受到人体发出的红外光线，达到对紫外灯工作状态的控制。
2.3、继电器模块
在智能毛巾架的设计中我们使用了大功率的风机和220v的紫外灯，因此我们选择了继电器，类似于开关的作用。进而我们通过51单片机引脚输出的高低电平就可以控制风机和紫外灯的工作状态。
具体实现的功能是使得单片机定时中断一段时间，控制风机和紫外灯工作一段时间后就可以停下来，已达到节能的作用。
2.4、物联网模块
我们使用的是wife远程控制开关模块。我们将数据线的一端连接蓄电池另一端连接51单片机。再给开关模块上电后，长按复位键6~10秒后进入配网模式，然后就可以连接我们自己的手机。
它所实现的功能是按下手机键就可以控制整个单片机的工作状态，从而实现了对整个毛巾架工作状态的控制。
3、软件部分设计
本系统设计时采用C语言编程，在51单片机端的编译环境为Keil。Keil C51是目前使用范围较广，入门较为简单的一种开发环境。此软件提供了包括C编译器、宏汇编、链接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过集成开发环境将这些部分组合在一起,使用界面简单，对于有基本的编程基础的人来说，容易理解，易学易用。
项目设计过程中，每个模块的驱动程序是分开的，经过整合，将中断程序，电压转换模块和时钟模块的程序进行整合，实现模块间的互通。实现风机的定时工作，人体感应与紫外灯间的信号转换，以及时钟模块的正常工作。
4、结语
相对于传统的毛巾架而言，智能毛巾架增加了很多方便快捷的功能。可快速将潮湿的毛巾进行烘干。紫外灯照射也很大程度地降低了细菌滋生的概率，既方便日常使用又一定程度上保证了身体的健康。同时内部的空气净化模块也通过喷雾的方式对卫生间的环境进行改良。与物联网的结合让手机可以控制设备的启动与关闭。人体感应自动关闭紫外灯为人体提供了安全保障。人们每次用到的都是一条干净清爽的毛巾。以方便生活和节能为主要目的。
[参考文献]
[1] 郑峰《51单片机典型应用开发范例大全》2011年中国铁道工业出版社出版
[2] HC-SR501人体感应模块原理图
[3] 陈涛《单片机应用及C51程序设计》2011年机械工业出版社出版
[4] 电压转换模块介绍及引脚定义