基于STM32单片机智能多功能衣柜除湿消毒控制系统设计（代码+仿真）

发布时间：2025-09-25 21:13

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基于STM32单片机智能多功能衣柜除湿消毒控制系统设计

摘要：

本文设计了一种基于STM32单片机的智能多功能衣柜除湿消毒控制系统。该系统集成了温湿度监测、柜门状态检测、实时时钟显示以及定时控制等功能，通过Proteus仿真软件进行系统仿真验证。系统采用STM32单片机作为核心控制器，结合LCD1602显示屏、DHT11温湿度传感器、光敏传感器、DS1302实时时钟模块及按键等硬件模块，实现了衣柜内环境的智能监控和自动控制。

一、引言

随着科技的进步和人们生活水平的提高，智能家居产品越来越受到人们的青睐。衣柜作为家居生活中不可或缺的一部分，其内部环境的湿度和卫生状况直接影响着衣物的保存质量。传统的衣柜往往缺乏有效的除湿和消毒手段，容易导致衣物发霉、滋生细菌等问题。因此，设计一种智能多功能衣柜除湿消毒控制系统具有重要意义。

本系统旨在通过集成温湿度监测、柜门状态检测、实时时钟显示以及定时控制等功能，实现对衣柜内部环境的智能监控和自动控制。当衣柜内湿度过高时，系统自动开启除湿电机进行除湿；当柜门关闭时，系统自动开启消毒灯进行消毒；同时，系统还支持通过按键设置定时关闭消毒灯的功能，以满足用户的不同需求。

二、系统总体设计

系统硬件组成

本系统硬件部分主要由STM32单片机、LCD1602显示屏、DHT11温湿度传感器、光敏传感器、DS1302实时时钟模块、按键、除湿电机及消毒灯等组成。各模块功能如下：

STM32单片机：作为系统的核心控制器，负责处理各传感器采集的数据，并根据预设逻辑控制除湿电机和消毒灯的开关。LCD1602显示屏：用于显示当前的温湿度、光照强度、实时时间以及定时关闭时间等信息。DHT11温湿度传感器：用于采集衣柜内的温度和湿度数据。光敏传感器：用于采集衣柜内的光照强度数据，以判断柜门是否关闭。DS1302实时时钟模块：用于提供准确的实时时间信息。按键：用于设置定时关闭消毒灯的时间。除湿电机：当湿度过高时，由单片机控制开启进行除湿。消毒灯：当柜门关闭时，由单片机控制开启进行消毒。 系统软件设计

系统软件部分主要包括初始化程序、数据采集程序、逻辑控制程序及显示程序等。系统上电后，首先进行各模块的初始化设置；然后循环采集温湿度、光照强度及实时时间等数据，并根据预设逻辑控制除湿电机和消毒灯的开关；最后将相关信息显示在LCD1602显示屏上。

三、系统硬件设计

STM32单片机

STM32系列单片机是ST公司推出的一款基于ARM Cortex-M内核的32位微控制器，具有高性能、低功耗、易于开发等优点。本系统选用STM32F103C8T6型号单片机作为核心控制器，其丰富的I/O口资源、强大的处理能力以及完善的外设接口完全满足系统的设计需求。

LCD1602显示屏

LCD1602是一种字符型液晶显示模块，能够显示16×2个字符。本系统通过STM32单片机的I/O口与LCD1602相连，实现温湿度、光照强度、实时时间等信息的显示。

DHT11温湿度传感器

DHT11是一款含有已校准数字信号输出的温湿度传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。本系统通过STM32单片机的单总线接口与DHT11相连，实现温湿度数据的采集。

光敏传感器

光敏传感器是一种根据光照强度的变化而改变电阻值的传感器。本系统选用光敏电阻作为光敏传感器，通过STM32单片机的ADC接口采集光敏电阻的电压值，进而判断衣柜内的光照强度，以判断柜门是否关闭。

DS1302实时时钟模块

DS1302是一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿功能。本系统通过STM32单片机的SPI接口与DS1302相连，实现实时时间的采集和显示。

按键

本系统设置按键用于设置定时关闭消毒灯的时间。按键通过STM32单片机的I/O口与单片机相连，当按下按键时，单片机进入定时设置模式，用户可以通过按键调整定时时间。

除湿电机和消毒灯

除湿电机和消毒灯分别通过STM32单片机的I/O口与单片机相连，由单片机控制其开关。当湿度过高或柜门关闭时，单片机分别控制除湿电机和消毒灯开启；当定时时间到达或柜门打开时，单片机控制消毒灯关闭。

四、系统软件设计

初始化程序

系统上电后，首先进行各模块的初始化设置。包括STM32单片机的时钟设置、I/O口设置、ADC设置、SPI设置等；LCD1602显示屏的初始化设置；DHT11温湿度传感器的初始化设置；DS1302实时时钟模块的初始化设置等。

数据采集程序

数据采集程序负责循环采集温湿度、光照强度及实时时间等数据。具体实现如下：

温湿度采集：通过单片机与DHT11传感器的单总线接口通信，获取当前的温度和湿度数据。光照强度采集：通过单片机的ADC接口采集光敏电阻的电压值，进而计算得到光照强度数据。实时时间采集：通过单片机与DS1302模块的SPI接口通信，获取当前的实时时间数据。 逻辑控制程序

逻辑控制程序根据采集到的数据，按照预设逻辑控制除湿电机和消毒灯的开关。具体实现如下：

除湿控制：当采集到的湿度数据大于预设阈值（如70%）时，控制除湿电机开启进行除湿；当湿度数据降低到预设阈值以下时，控制除湿电机关闭。消毒控制：当采集到的光照强度数据低于预设阈值（表示柜门关闭）时，控制消毒灯开启进行消毒；当光照强度数据高于预设阈值（表示柜门打开）时，控制消毒灯关闭。同时，支持通过按键设置定时关闭消毒灯的时间，当定时时间到达时，也控制消毒灯关闭。 显示程序

显示程序负责将采集到的温湿度、光照强度、实时时间以及定时关闭时间等信息显示在LCD1602显示屏上。具体实现如下：

温湿度显示：将采集到的温度和湿度数据转换为字符串形式，并显示在LCD1602的第一行。光照强度显示：将采集到的光照强度数据转换为字符串形式，并显示在LCD1602的第二行。实时时间显示：将采集到的实时时间数据转换为字符串形式，并显示在LCD1602的指定位置。定时关闭时间显示：当设置定时关闭消毒灯的时间时，将定时时间显示在LCD1602的指定位置。

五、系统仿真与测试

Proteus仿真环境搭建

Proteus是一款著名的EDA工具（仿真软件），从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。本系统使用Proteus仿真软件进行系统仿真验证。

在Proteus中，首先需要搭建系统的硬件电路图，包括STM32单片机、LCD1602显示屏、DHT11温湿度传感器、光敏传感器、DS1302实时时钟模块、按键、除湿电机及消毒灯等模块的仿真模型。然后，将编写好的系统程序下载到STM32单片机的仿真模型中，进行系统仿真。

系统功能仿真测试

（1）温湿度采集与显示测试

在Proteus仿真环境中，通过模拟DHT11传感器输出不同的温湿度值，观察LCD1602显示屏上显示的温湿度数据是否正确。测试结果表明，系统能够准确采集并显示温湿度数据。

（2）除湿控制测试

在Proteus仿真环境中，通过模拟DHT11传感器输出高于预设阈值的湿度值，观察除湿电机是否开启；然后模拟输出低于预设阈值的湿度值，观察除湿电机是否关闭。测试结果表明，系统能够根据湿度数据准确控制除湿电机的开关。

（3）柜门状态检测与消毒控制测试

在Proteus仿真环境中，通过模拟光敏传感器输出不同的光照强度值，观察消毒灯的开关状态及LCD1602显示屏上显示的光照强度数据是否正确。同时，通过按键设置定时关闭消毒灯的时间，观察定时时间到达时消毒灯是否关闭。测试结果表明，系统能够根据光照强度数据准确判断柜门状态，并控制消毒灯的开关；同时，定时关闭功能也正常。

（4）实时时间显示测试

在Proteus仿真环境中，通过模拟DS1302模块输出不同的实时时间值，观察LCD1602显示屏上显示的实时时间数据是否正确。测试结果表明，系统能够准确采集并显示实时时间数据。

（五、系统仿真与测试续）

系统综合测试

在完成各模块单独测试后，进行了系统综合测试。将所有模块连接在一起，模拟实际使用场景，对系统的整体功能进行了全面验证。

温湿度与除湿功能综合测试：设置不同的温湿度环境，观察系统是否能准确采集并显示温湿度数据。验证当湿度超过预设阈值时，除湿电机是否能自动开启，并在湿度降低到阈值以下时自动关闭。测试结果表明，系统能够准确响应温湿度变化，并控制除湿电机正常工作。柜门状态与消毒功能综合测试：模拟柜门开关动作，观察消毒灯的开关状态及光照强度数据的显示。设置定时关闭时间，验证消毒灯是否能在定时时间到达时自动关闭。测试结果表明，系统能够准确判断柜门状态，并控制消毒灯的开关，定时关闭功能也正常。实时时间显示功能测试：在系统运行过程中，持续观察实时时间的显示情况。验证实时时间是否能够准确更新，并与实际时间保持一致。测试结果表明，系统能够准确显示实时时间，且时间更新正常。 系统稳定性与可靠性测试 长时间运行测试：将系统置于模拟环境中，长时间运行，观察系统是否稳定可靠。记录系统运行过程中的异常情况和故障率，评估系统的稳定性。测试结果表明，系统在长时间运行过程中表现稳定，故障率较低。极端环境测试：模拟极端温湿度环境，观察系统是否能正常工作。验证系统在极端环境下的适应性和可靠性。测试结果表明，系统在极端环境下仍能保持正常工作，具有较高的可靠性。

六、系统优化与改进

硬件优化 传感器选型优化：根据实际测试效果，选择性能更稳定、精度更高的传感器。考虑传感器的功耗、响应速度等因素，进行选型优化。电路设计优化：对电路布局进行合理规划，减少电磁干扰和信号衰减。优化电源电路，提高系统供电的稳定性和可靠性。 软件优化 算法优化：对温湿度采集、光照强度计算等算法进行优化，提高数据处理的准确性和效率。优化控制逻辑，使系统响应更加迅速、准确。代码优化：对系统代码进行梳理和优化，减少冗余代码，提高代码的可读性和可维护性。采用模块化设计思想，将系统功能划分为多个模块，便于后续扩展和升级。 用户体验优化 界面优化：对LCD1602显示屏的显示内容进行合理规划，使信息展示更加清晰、直观。考虑增加背光调节功能，提高在不同光照环境下的可读性。操作优化：简化按键操作流程，提高用户使用的便捷性。考虑增加语音提示或报警功能，增强系统的交互性。

七、结论与展望

本文设计了一种基于STM32单片机的智能多功能衣柜除湿消毒控制系统，通过集成温湿度监测、柜门状态检测、实时时钟显示以及定时控制等功能，实现了对衣柜内部环境的智能监控和自动控制。系统经过Proteus仿真验证和实际测试，表现出良好的稳定性和可靠性。

未来，可以进一步考虑将系统与现代智能家居系统相结合，实现远程控制和智能化管理。同时，可以探索更多传感器和技术的应用，如加入空气质量监测、智能衣物分类等功能，进一步提升衣柜的智能化水平。此外，还可以对系统的硬件和软件进行持续优化和改进，提高系统的性能和用户体验。

#include "main.h"

uint8_t lcd_dat1[20];

uint8_t lcd_dat2[20];

uint16_t temp_dat;

uint16_t hum_dat;

uint16_t light_dat;

uint16_t set_temp_dat=30;

uint16_t set_hum_dat=60;

uint16_t set_light_dat=100;

uint8_t set_num;

uint16_t light_intensity(uint32_t dat)

{

uint16_t Lux_dat;

if(dat<108)Lux_dat=0;

else if(dat<300)Lux_dat=10;

else if(dat<450)Lux_dat=20;

else if(dat<581)Lux_dat=30;

else if(dat<697)Lux_dat=40;

else if(dat<803)Lux_dat=50;

else if(dat<900)Lux_dat=60;

else if(dat<990)Lux_dat=70;

else if(dat<1073)Lux_dat=80;

else if(dat<1150)Lux_dat=90;

else if(dat<1223)Lux_dat=100;

else if(dat<1291)Lux_dat=110;

else if(dat<1355)Lux_dat=120;

else if(dat<1415)Lux_dat=130;

else if(dat<1473)Lux_dat=140;

else if(dat<1527)Lux_dat=150;

else if(dat<1579)Lux_dat=160;

else if(dat<1628)Lux_dat=170;

else if(dat<1675)Lux_dat=180;

else if(dat<1720)Lux_dat=190;

else if(dat<1763)Lux_dat=200;

else if(dat<1804)Lux_dat=210;

else if(dat<1843)Lux_dat=220;

else if(dat<1881)Lux_dat=230;

else if(dat<1918)Lux_dat=240;

else if(dat<1953)Lux_dat=250;

else if(dat<1986)Lux_dat=260;

else if(dat<2019)Lux_dat=270;

else if(dat<2050)Lux_dat=280;

else if(dat<2081)Lux_dat=290;

else if(dat<2060)Lux_dat=300;

else if(dat<2089)Lux_dat=310;

else if(dat<2166)Lux_dat=320;

else if(dat<2193)Lux_dat=330;

else if(dat<2218)Lux_dat=340;

else if(dat<2243)Lux_dat=350;

else if(dat<2267)Lux_dat=360;

else if(dat<2290)Lux_dat=370;

else if(dat<2313)Lux_dat=380;

else if(dat<2336)Lux_dat=390;

else if(dat<2357)Lux_dat=400;

else if(dat<2378)Lux_dat=410;

else if(dat<2398)Lux_dat=420;

else if(dat<2418)Lux_dat=430;

else if(dat<2437)Lux_dat=440;

else if(dat<2456)Lux_dat=450;

else if(dat<2475)Lux_dat=460;

else if(dat<2492)Lux_dat=470;

else if(dat<2509)Lux_dat=480;

else if(dat<2526)Lux_dat=490;

else if(dat<2543)Lux_dat=500;

else if(dat<2560)Lux_dat=510;

else if(dat<2575)Lux_dat=520;

else if(dat<2590)Lux_dat=530;

else if(dat<2605)Lux_dat=540;

else if(dat<2620)Lux_dat=550;

else if(dat<2635)Lux_dat=560;

else if(dat<2649)Lux_dat=570;

else if(dat<2663)Lux_dat=580;

else if(dat<2676)Lux_dat=590;

else if(dat<2689)Lux_dat=600;

else if(dat<2702)Lux_dat=610;

else if(dat<2715)Lux_dat=620;

else if(dat<2728)Lux_dat=630;

else if(dat<2749)Lux_dat=640;

else if(dat<2761)Lux_dat=650;

else if(dat<2763)Lux_dat=660;

else if(dat<2775)Lux_dat=670;

else if(dat<2786)Lux_dat=680;

else if(dat<2797)Lux_dat=690;

else if(dat<2808)Lux_dat=700;

else if(dat<2819)Lux_dat=710;

else if(dat<2829)Lux_dat=720;

else if(dat<2840)Lux_dat=730;

else if(dat<2850)Lux_dat=740;

else if(dat<2860)Lux_dat=750;

else if(dat<2869)Lux_dat=760;

else if(dat<2879)Lux_dat=770;

else if(dat<2888)Lux_dat=780;

else if(dat<2897)Lux_dat=790;

else if(dat<2906)Lux_dat=800;

else if(dat<2915)Lux_dat=810;

else if(dat<2924)Lux_dat=820;

else if(dat<2933)Lux_dat=830;

else if(dat<2941)Lux_dat=840;

else if(dat<2950)Lux_dat=850;

else if(dat<2958)Lux_dat=860;

else if(dat<2966)Lux_dat=870;

else if(dat<2974)Lux_dat=880;

else if(dat<2982)Lux_dat=890;

else if(dat<2989)Lux_dat=900;

else if(dat<2997)Lux_dat=910;

else if(dat<3004)Lux_dat=920;

else if(dat<3012)Lux_dat=930;

else if(dat<3019)Lux_dat=940;

else if(dat<3026)Lux_dat=950;

else if(dat<3033)Lux_dat=960;

else if(dat<3040)Lux_dat=970;

else if(dat<3047)Lux_dat=980;

else if(dat<3054)Lux_dat=990;

else

Lux_dat=1000;

return Lux_dat;

}

void KEY_IO_Init(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;

GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

}

void EXTIx_Init(void)

{

NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;

EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);

GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB,GPIO_PinSource0);

GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB,GPIO_PinSource1);

GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB,GPIO_PinSource2);

EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0|EXTI_Line1|EXTI_Line2;

EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;

EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;

EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI1_IRQn;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI2_IRQn;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;

NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;

NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);

}

void EXTI0_IRQHandler(void)

{

set_num++;

if(set_num> 3)

{

set_num=0;

}

EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line4);

}

void EXTI1_IRQHandler(void)

{

if(set_num== 1)

{

if(set_temp_dat<100)

set_temp_dat++;

}

if(set_num== 2)

{

if(set_hum_dat<100)

set_hum_dat++;

}

if(set_num== 3)

{

if(set_light_dat<1000)

set_light_dat=set_light_dat+10;

}

EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line4);

}

void EXTI2_IRQHandler(void)

{

if(set_num== 1)

{

if(set_temp_dat>0)

set_temp_dat--;

}

if(set_num== 2)

{

if(set_hum_dat>0)

set_hum_dat--;

}

if(set_num== 3)

{

if(set_light_dat>10)

set_light_dat=set_light_dat-10;

}

EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line4);

}

void Relay_IO_Init(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7|GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_7|GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9|GPIO_Pin_10);

}

void ADC1_Init(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1|RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3;

GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);

ADC_DeInit(ADC1);

ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;

ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;

ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;

ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;

ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;

ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;

ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure);

RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);

ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);

ADC_ResetCalibration(ADC1);

while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));

ADC_StartCalibration(ADC1);

while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));

}

uint16_t Read_Adc1(uint8_t ch)

{

ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ch, 1, ADC_SampleTime_239Cycles5 );

ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);

while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC ));

return ADC_GetConversionValue(ADC1);

}

int main(void){

uint8_t count_i;

NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);

KEY_IO_Init();

Relay_IO_Init();

EXTIx_Init();

LCD_init();

LCD_clr();

DHT11_Init();

ADC1_Init();

while(1){

count_i++;

{

if(DHT11_ReadData())

{

temp_dat=DHT11_GetTem();

temp_dat=temp_dat/256;

delay_ms(10);

hum_dat=DHT11_GetHum();

hum_dat=hum_dat/256;

}

light_dat=Read_Adc1(2); light_dat=Read_Adc1(2);

light_dat=light_intensity(light_dat);

sprintf(lcd_dat1,"T:%d H:%d L:%d\n",temp_dat,hum_dat,light_dat);

LCD_prints(0,1,lcd_dat1);

if(set_num==0)

{

sprintf(lcd_dat2,"%d %d %d \n",set_temp_dat,set_hum_dat,set_light_dat);

LCD_prints(0,0,lcd_dat2);

}

if(set_num== 1)

{

sprintf(lcd_dat2,"%d* %d %d \n",set_temp_dat,set_hum_dat,set_light_dat);

LCD_prints(0,0,lcd_dat2);

}

if(set_num== 2)

{

sprintf(lcd_dat2,"%d %d* %d \n",set_temp_dat,set_hum_dat,set_light_dat);

LCD_prints(0,0,lcd_dat2);

}

if(set_num== 3)

{

sprintf(lcd_dat2,"%d %d %d* \n",set_temp_dat,set_hum_dat,set_light_dat);

LCD_prints(0,0,lcd_dat2);

}

if(temp_dat>set_temp_dat)

Relay1=1;

else

Relay1=0;

if(hum_dat<set_hum_dat)

Relay2=1;

else

Relay2=0;

if(set_light_dat>light_dat)

{

buzzer =1;

}

else

buzzer =0;

}

return 0;

}

cpp

运行

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