本实用新型涉及衣架技术领域，尤其涉及一种基于51单片机的多功能报警衣架。
背景技术：
服装是生活的必需品，服装清洗后的晾晒离不开衣架。由于衣服是否已经晒干无法通过肉眼观测，所以人们无法及时判断衣服的干湿程度，从而收回已经干了的衣服。当衣服晾晒在室外时，衣服可能因为风吹、挂的不平衡等原因从衣架滑落，或者因为下雨而淋湿。但人们往往无法在第一时间注意到这一情况，从而无法及时处理。虽然市面上出现了不少智能衣架和产品，却普遍存在着价格高、装置复杂等问题。因此设计一款价格低、装置简便、能及时提醒人们并且报警的衣架具有重要的现实意义。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足之处，提供一种价格低、装置简便、能及时提醒人们并且报警的衣架。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种基于51单片机的多功能报警衣架，包括衣架主体、51单片机控制系统、压力感应模块、湿度感应模块、报警模块，所述压力感应模块、湿度感应模块、报警模块分别与51单片机控制系统连接，所述51单片机控制系统、压力感应模块、湿度感应模块、报警模块设置在衣架主体上。
其中，所述51单片机控制系统包括型号为AT89S51的单片机U1及外围电路，所述外围电路包括开关S1、电容C3、电阻R1、电容C2、电容C1、晶振X1，所述开关S1的一端分别连接电容C3的正极、电源VCC，所述开关S1的另一端分别连接电容C3的负极、单片机U1引脚9、电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端分别连接单片机U1的引脚20、电容C1的一端、电容C2的一端、且接地，所述电容C1的另一端分别连接单片机U1的引脚19、晶振X1的一端，所述晶振X1的另一端分别连接电容C2的另一端、单片机U1的引脚18。
其中，所述开关S1的型号为SW-PB、电容C3的容值为22uF、电阻R1的阻值为10kΩ、电容C2的容值为30pF、电容C1的容值为30pF、晶振X1的频率为10MHZ。
其中，所述压力感应模块由压力传感器和信号调理电路组成，所述压力传感器采用型号为SP20CG501的电阻应变式传感器P1，所述信号调理电路包括型号为HX711的24位A/D转换芯片U2、电容C4、电容C5、三极管Q1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C6、电容C7，所述电阻应变式传感器P1的接口1分别连接电容C5的一端、电阻R2的一端、三极管Q1的集电极，所述电容C5的另一端分别连接电阻R3的一端、电容C6的一端且接地，所述电容C6的另一端连接A/D转换芯片U2的引脚6，所述电阻R3的另一端分别连接A/D转换芯片U2的引脚4、电阻R2的另一端，所述三极管Q1的发射极分别连接电容C4的正极、A/D转换芯片U2的引脚1、电源VCC，所述电容C4的负极接地，所述三极管Q1的基极连接A/D转换芯片U2的引脚2，所述A/D转换芯片U2的引脚5接地，所述电阻应变式传感器P1的接口2接地，所述电阻应变式传感器P1的接口3连接电阻R4的一端，所述电阻R4的另一端分别连接A/D转换芯片U2的引脚7、电容C7的一端，所述电阻应变式传感器P1的接口4连接电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端分别连接电容C7的另一端、A/D转换芯片U2的引脚8，所述A/D转换芯片U2的引脚9、引脚10、引脚14、引脚15接地，所述A/D转换芯片U2的引脚11连接单片机U1的引脚25，所述A/D转换芯片U2的引脚12连接单片机U1的引脚24，所述A/D转换芯片U2的引脚16连接电源VCC。
其中，所述电容C4的容值为10uF、电容C5的容值为10uF、三极管Q1的型号为S8550、电阻R2的阻值为20kΩ、电阻R3的阻值为82kΩ、电阻R4的阻值为100Ω、电阻R5的阻值为100Ω、电容C6的容值为104F、电容C7的容值为104F。
其中，所述湿度感应模块包括型号为DHT11的温湿度复合传感器S2、电阻R6，所述温湿度复合传感器S2的引脚4接地，所述温湿度复合传感器S2的引脚2分别连接单片机U1的引脚26、电阻R6的一端，所述电阻R6的另一端分别连接温湿度复合传感器S2的引脚1、单片机U1的引脚31、单片机U1的引脚40、电源VCC。
其中，所述电阻R6的阻值为5kΩ。
其中，所述报警模块包含发光二极管LED1、蜂鸣器FR1、电阻R8、电阻R7、三极管Q2，所述蜂鸣器FR1的负极端口2接地，所述蜂鸣器FR1的正极端口1连接三极管Q2的集电极，所述三极管Q2的基极连接电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端连接单片机U1的引脚2，所述三极管Q2的发射极分别连接电阻R7的一端、电源VCC，所述电阻R7的另一端连接发光二极管LED1的正极，所述发光二极管LED1的负极连接单片机U1的引脚1。
其中，所述电阻R8的阻值为1kΩ、电阻R7的阻值为1kΩ、三极管Q2的型号为S8550。
有益效果：
本实用新型设计的基于51单片机的多功能报警衣架，主要包括衣架主体、及设置在衣架主体上的51单片机控制系统、压力感应模块、湿度感应模块、报警模块。所述的51单片机控制系统分别与压力感应模块、湿度感应模块和报警模块连接。其中衣架主体选用常见的木质衣架，形似人的肩膀，可悬挂多种类型的衣服，承重能力好。51单片机控制系统采用Atmel公司生产的AT89S51单片机，该单片机具有多个I/O接口和多个中断级，目的是对整个电子系统进行控制。压力感应模块采用SP20CG501电阻应变式传感器和24位A/D转换芯片HX711，目的是通过检测衣架上悬挂物的重量，从而判断衣服是否已经晾干，以及衣服是否从衣架上掉落。湿度感应模块采用温湿度复合传感器DHT11，目的是检测外界是否下雨。报警模块由发光二极管和蜂鸣器组成，目的是当衣服晾干时通过二极管发光来提醒人们，当衣服从衣架上掉落、下雨时通过蜂鸣器报警。本实用新型提供了一种价格低、装置简便、能及时提醒人们并且报警的衣架。
附图说明
图1是本实用新型实施例的总体结构图。
图2是本实用新型实施例的逻辑控制示意图。
图3是惠更斯电桥电路图。
图4是本实用新型实施例的电路原理图。
图中：
1-衣架主体；2-51单片机控制系统；3-压力感应模块；4-湿度感应模块；5-报警模块。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本实用新型作进一步说明：
如图1、图2所示，本实用新型所述的一种基于51单片机的多功能报警衣架，其中衣架主体1的衣架身上安装有51单片机控制系统2、压力感应模块3。衣架主体1的衣架钩上安装有湿度感应模块4和报警模块5。所述压力感应模块3、湿度感应模块4、报警模块5分别与51单片机控制系统2连接。
如图4所示，51单片机控制系统2采用Atmel公司生产的型号为AT89S51的单片机U1做处理器，对整个系统模块进行控制，还包括外围电路，所述外围电路包括开关S1、电容C3、电阻R1、电容C2、电容C1、晶振X1，所述开关S1的一端分别连接电容C3的正极、电源VCC，所述开关S1的另一端分别连接电容C3的负极、单片机U1引脚9、电阻R1的一端，所述电阻R1的另一端分别连接单片机U1的引脚20、电容C1的一端、电容C2的一端、且接地，所述电容C1的另一端分别连接单片机U1的引脚19、晶振X1的一端，所述晶振X1的另一端分别连接电容C2的另一端、单片机U1的引脚18。
优选地，所述开关S1的型号为SW-PB、电容C3的容值为22uF、电阻R1的阻值为10kΩ、电容C2的容值为30pF、电容C1的容值为30pF、晶振X1的频率为10MHZ。
如图4所示，压力感应模块3由压力传感器和信号调理电路组成，所述压力传感器采用型号为SP20CG501的电阻应变式传感器P1，所述信号调理电路包括型号为HX711的24位A/D转换芯片U2、电容C4、电容C5、三极管Q1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C6、电容C7，所述电阻应变式传感器P1的接口1分别连接电容C5的一端、电阻R2的一端、三极管Q1的集电极，所述电容C5的另一端分别连接电阻R3的一端、电容C6的一端且接地，所述电容C6的另一端连接A/D转换芯片U2的引脚6，所述电阻R3的另一端分别连接A/D转换芯片U2的引脚4、电阻R2的另一端，所述三极管Q1的发射极分别连接电容C4的正极、A/D转换芯片U2的引脚1、电源VCC，所述电容C4的负极接地，所述三极管Q1的基极连接A/D转换芯片U2的引脚2，所述A/D转换芯片U2的引脚5接地，所述电阻应变式传感器P1的接口2接地，所述电阻应变式传感器P1的接口3连接电阻R4的一端，所述电阻R4的另一端分别连接A/D转换芯片U2的引脚7、电容C7的一端，所述电阻应变式传感器P1的接口4连接电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端分别连接电容C7的另一端、A/D转换芯片U2的引脚8，所述A/D转换芯片U2的引脚9、引脚10、引脚14、引脚15接地，所述A/D转换芯片U2的引脚11连接单片机U1的引脚25，所述A/D转换芯片U2的引脚12连接单片机U1的引脚24，所述A/D转换芯片U2的引脚16连接电源VCC。
优选地，所述电容C4的容值为10uF、电容C5的容值为10uF、三极管Q1的型号为S8550、电阻R2的阻值为20kΩ、电阻R3的阻值为82kΩ、电阻R4的阻值为100Ω、电阻R5的阻值为100Ω、电容C6的容值为104F、电容C7的容值为104F。
如图3所示，型号为SP20CG501的电阻应变式传感器P1由弹性体、电阻应变片等组成，其内部电路采用惠更斯电桥电路。当悬挂衣服时，弹性体受到压力，电阻应变片受到拉伸或压缩而产生变形，它的阻值将发生变化(增大或减小)，从而使电桥失去平衡，产生相应的差动信号。将输出的差动信号输入HX711芯片的引脚INNA和引脚INPA，选取通道A，通道A的可编程增益为128或64，对应的满额度差分输入信号幅值分别为±20mV或±40mV。将通道B的引脚INNB和引脚INPB接地。HX711的引脚X1接地，使HX711自动选择使用内部时钟振荡器。HX711的引脚VFB接地，引脚BASE无连接，引脚DOUT和引脚PD_SCK与型号为AT89S51的单片机U1的P2口连接，与单片机U1进行数据的交流。当数据输出管脚DOUT为高电平时，表明A/D转换器还未准备好输出数据，此时串口时钟输入信号PD_SCK应为低电平。当DOUT从高电平变低电平后，PD_SCK应输入25至27个不等的时钟脉冲。其中第一个时钟脉冲的上升沿将读出输出24位数据的最高位，直至第24个时钟脉冲完成，24位输出数据从最高位至最低位逐位输出完成。第25至27个时钟脉冲用来选择下一次A/D转换的输入通道和增益。当PD_SCK脉冲数为25，表示选择输入通道为A，增益为128；当PD_SCK脉冲数为27，表示选择输入通道为A，增益为64。DOUT在4个数据输出周期后才会从高电平变低电平，输出有效数据。洗衣服前，先将衣服悬挂在衣架上，HX711通过电阻应变式传感器P1采集到衣服的重量，并将该重量的数值保存到单片机U1。洗完衣服后，衣服因吸水而重量加大，该重量将大于衣服的原始重量。将衣服悬再次挂在该衣架上，HX711通过电阻应变式传感器P1采集到此时衣服的重量，并与衣服原始重量的数值进行比较。当衣服晾干时，水分全部蒸发，衣服的重量恢复到原始重量，此时单片机U1通过I/O口控制发光二极管LED1发光，提醒人们衣服已经晾干，可以收取衣物。当衣服掉落时，HX711采集不到衣服的重量，即采集到的重量为零，此时单片机U1通过I/O口控制蜂鸣器FR1，使蜂鸣器FR1报警。
所述湿度感应模块4包括型号为DHT11的温湿度复合传感器S2、电阻R6，所述温湿度复合传感器S2的引脚4接地，所述温湿度复合传感器S2的引脚2分别连接单片机U1的引脚26、电阻R6的一端，所述电阻R6的另一端分别连接温湿度复合传感器S2的引脚1、单片机U1的引脚31、单片机U1的引脚40、电源VCC。优选地，所述电阻R6的阻值为5kΩ。
DHT11采用4针单排引脚封装，pin2口与单片机U1的P2口连接，进行数据传送。DHT11内含一个电阻式感湿元件，并与一个高性能8位单片机U1相连接。由于普通单片机上拉能力不够，如果线路较长，容易产生寄生电容，因此在DHT11的pin2口与电源之间连接一个5K电阻。湿度感应模块4用于检测外界环境湿度。不下雨时，空气湿度调低，下雨时，空气中水蒸气含量增加，空气湿度加大。大多数地区的下雨天的湿度为80％RH-95％RH，当湿度感应模块4检测到环境为下雨环境时，通过单片机U1进行控制蜂鸣器FR1，使蜂鸣器FR1报警。
报警模块5包含发光二极管LED1、蜂鸣器FR1、电阻R8、电阻R7、三极管Q2，所述蜂鸣器FR1的负极端口2接地，所述蜂鸣器FR1的正极端口1连接三极管Q2的集电极，所述三极管Q2的基极连接电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端连接单片机U1的引脚2，所述三极管Q2的发射极分别连接电阻R7的一端、电源VCC，所述电阻R7的另一端连接发光二极管LED1的正极，所述发光二极管LED1的负极连接单片机U1的引脚1。优选地，所述电阻R8的阻值为1kΩ、电阻R7的阻值为1kΩ、三极管Q2的型号为S8550。
通过单片机U1进行控制。当衣服水分蒸发变干，衣服的重量恢复到原始重量，此时发光二极管LED1亮，进行提醒。当衣服从衣架掉落或者外界下雨时，蜂鸣器FR1报警。
以上所述仅是对本实用新型的较佳实例，并非对本实用新型的范围进行限定，故在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型所述的构造、特征及原理所做的等效变化或装饰，均应落入本实用新型申请专利的保护范围内。