基于单片机的智能衣柜系统设计（32基础版）-设计说明书
电子校园网 编号：
M22017-03M-LW
设计摘要：
本设计的基于单片机的智能衣柜系统设计，主要实现了湿度监测、自动除湿、紫外线消毒、门控开关和状态显示等功能。
首先，系统通过湿度传感器监测衣柜内部湿度情况。当湿度超过设定的阈值时，系统将自动启动风扇进行除湿操作，有效地控制衣柜内的湿度，保护衣物免受潮湿影响。其次，设计中添加了按键用于设置紫外线消毒的开始时间和结束时间。用户可以通过按键操作，方便地设定每天的自动消毒时间段。一旦设定好时间，系统将按照设定的时间自动启动紫外线消毒装置，确保衣柜内的衣物得到彻底的消毒，提高卫生安全性。此外，系统还能通过按键实现衣柜门的开关。用户只需简单按下开关按钮，即可实现衣柜门的自动打开或关闭，方便快捷地取出或存放衣物。为了让用户了解衣柜的运行状态，设计中加入了显示屏模块。显示屏能够实时显示衣柜的湿度值、紫外线消毒状态以及当前的时间。用户可以通过观察显示屏上的信息，了解衣柜的工作情况和湿度状况，从而做出相应的操作。该设计结合了智能化、便捷性和安全性的特点，满足用户日常使用的需求。
关键词：单片机；智能衣柜；除湿；消毒
字数：12000+
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摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
2.5 语音模块方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 DHT11温湿度传感器
3.3 ULN2003步进电机
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 显示函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 衣柜温湿度检测实物测试
5.3 设置时间和湿度值实物测试
6 仿真调试
6.1仿真总体设计
6.2显示检测测试
6.3设置相关参数测试
6.4自动除湿测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
随着科技的不断进步和人们对生活品质的追求，传统的衣柜已经无法满足人们对衣物存储管理的要求，它只是提供一个简单的存放空间，并不能主动适应衣物的需求和环境的变化，为了更好地满足人们的日常需求,综合考虑了人们日常生活中遇到的衣物消毒,衣物除潮等问题[1]。此外，传统的衣物存储管理方式常常需要依赖人工操作，不能实现自动化的控制。因此，设计一个基于单片机的智能衣柜系统成为了一个创新而有意义的任务。
针对以上内容，本次设计的智能衣柜系统通过引入智能化技术，实现衣柜的自动化控制和管理，提升衣物存储环境的质量和人体健康的保护水平。具体来说，通过湿度传感器监测衣柜内部的湿度情况，当湿度过高时，自动启动风扇进行除湿操作，防止衣物受潮发霉。同时，添加紫外线消毒装置，通过设置自动消毒时间段，对衣柜内的衣物进行定期彻底的消毒，减少细菌和病毒的滋生，提高卫生安全性。此外，通过显示屏实时显示湿度、消毒状态和时间等信息，用户可以及时了解衣柜的工作情况，方便管理和操作。
该设计的意义在于提高衣物存储环境的质量和人体健康的保护水平。首先，通过自动除湿功能，可以有效防止衣物受潮发霉的问题，延长衣物的使用寿命，提高衣物的品质。同时，自动除湿也降低了空气中的湿度，创造一个干燥、舒适的衣物存储环境，使人们穿着更加舒适，并减少对身体健康的不良影响。其次，紫外线消毒功能能够对衣柜内的衣物进行彻底的消毒，杀灭细菌、病毒和真菌等致病微生物，提高衣物的卫生安全性，减少潜在的传染疾病风险。此外，显示屏的加入为用户提供了直观的衣柜状态信息，方便用户管理和操作衣柜，增强了用户对于衣物存储环境的感知和控制能力。总的来说，基于单片机的智能衣柜系统设计旨在为人们提供更加便捷、智能、健康的衣物存储管理方案。
1.2 国内外研究现状
在国内，随着物联网和人工智能技术的快速发展，智能衣柜系统的研究也取得了很大的进展。许多研究团队致力于利用传感器、单片机和智能算法等技术，实现对衣物存储管理的智能化控制。例如，有研究通过温湿度传感器和智能算法，实现了对衣柜内温湿度的监测和控制，以提供更加舒适和适宜的环境条件。还有研究将语音识别和语音交互技术应用到智能衣柜系统中，使用户可以通过语音指令来实现衣柜的开关和功能设置。
黄照焱，徐柏（2021）提出了一款新型的智能衣柜方案,该智能衣柜将自动控制原理和嵌入式技术集合于一体.该系统采用STM32为核心处理器,使用PTC加热模块对衣物进行烘干并保持柜内干燥,加入超声波模块对虫体进行驱除和紫外线模块进行杀菌消毒,通过电机驱动模块对柜门的自动开启与闭合添加了自动控制功能以及实现对柜内环境的实时检测[2]。
宋雨情，周稼辉等（2022）一种以单片机STM32为主控制器的多功能智能衣柜,可实现面部识别,搭配推荐,除湿干燥和杀菌消毒等功能,主要由面部识别,传动,温湿度检测,除湿干燥和杀菌消毒等模块组成.该多功能智能衣柜通过用户面部信息和外界温度推荐穿搭,消除用户选择,翻找衣物的烦恼;同时通过湿度传感器采集内部信息,实现自动干燥衣物功能;还利用等离子定时杀菌消毒,保证用户健康;解决了传统衣柜结构功能单一,不能满足用户对衣柜多功能化,智能化需求的问题[3]。
徐松华（2022）设计一款基于阿里云的物联网多功能衣柜.装置采用亚克力板结构,设有控制单片机,触摸屏,温湿度传感器,WIFI模块等测控系统,同时数据系统上传云平台,用于实现实时掌控衣柜温度情况,帮助用户获得更好的居家生活体验.该项目解决了广大家庭"衣量大,衣难找,易霉变"等问题.该设备具有智能选衣,除湿杀菌,真空收纳,远程控制等功能[4]。
在国外，智能衣柜系统的研究也得到了广泛的关注。一些知名科技公司和研究机构在该领域投入了大量的研发资源。例如，有研究将计算机视觉技术应用到智能衣柜系统中，通过摄像头对衣物进行识别和分类，实现自动归纳和整理。还有研究团队探索了机器学习和深度学习等技术在智能衣柜系统中的应用，通过学习用户的使用习惯和喜好，提供更加个性化和智能化的衣物管理服务。
此外，国内外也有一些商业化智能衣柜产品已经问世，并在市场上取得了一定的成功。这些产品在硬件设计、软件开发和用户体验等方面都进行了不同程度的创新和优化。例如，一些智能衣柜产品配备了大屏幕显示器和触摸面板，用户可以直观地了解衣柜内部的状态和操作菜单。同时，这些产品还能够与手机等智能设备进行互联，提供远程监控和控制功能，为用户带来更高程度的便捷和体验。
Bhasin S ,PROF, Bhardwaj H（2016）提供了一种自动衣柜，该衣柜具有基于传感器的百叶窗，当机器从架子上吸入布料时，百叶窗打开，然后当衣服到达布料被扔入运河的点时，百叶窗关闭。当衣服被抛起时，挂钩前面的百叶窗打开，布出来，当布挂在挂钩上时，钩子前面的百叶窗关闭，因为挂钩安装了压力传感器，该压力传感器操纵百叶窗的打开和关闭[5]。
Giampaolo M S , Nickerson K , Wishne J ,et al.（2017）系统包括一个或多个存储指令的存储设备，以及一个或多个被配置成执行指令以执行方法步骤的处理器。该系统可以提供虚拟衣柜管理系统。该系统可以存储与多个服装相关联的衣柜数据。然后，系统可以接收指示服装选择的输入数据。系统可以根据收到的输入数据识别服装。然后，系统可以基于所选服装和存储的衣柜数据生成服装推荐，并向计算设备提供推荐的指示[6]。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
本设计基于单片机的智能衣柜的系统软件。系统软件由STM32F103最小单片机，DHT11温湿度传感器，DS1302时钟模块。还有继电器控制冷和消毒，步进电机模块，并具有单独功能键控制模块一起形成。主要设计内容如下：
1、检测衣柜的湿度，当湿度过大，开启风扇进行除湿
2、可通过按键设置紫外线消毒的开始时间和结束时间实现自动消毒
3、可以通过按键实现开关门
4、显示屏显示湿度，衣柜状态和时间
