基于STM32单片机的智能晾衣架设计与实现【开源免费】
本文项目源码可见文末
项目概述
随着智能家居的发展,传统晾衣架已经难以满足现代家庭对便捷、智能化的需求。基于STM32单片机的智能晾衣架能够实现自动升降、光照检测、风干控制、远程控制等功能,为家庭用户提供更智能、更舒适的晾晒体验。本项目以STM32F103C8T6为核心控制器,通过电机驱动模块、光照传感器、温湿度传感器、蓝牙/Wi-Fi通信模块,实现晾衣架的自动化与远程控制。
本文将详细介绍智能晾衣架的硬件设计、软件架构、功能实现及调试经验,适合嵌入式开发者、智能家居爱好者参考与实践。
硬件设计
智能晾衣架的硬件系统主要由以下几部分组成:
1. 控制核心:STM32单片机
STM32F103C8T6作为智能晾衣架的核心控制器,具有如下优势:
- 高性能:72 MHz主频,支持多路GPIO和丰富外设。
- 丰富接口:ADC、PWM、USART、I2C、SPI接口,可驱动传感器和通信模块。
- 低功耗:适合家庭长时间运行。
2. 电机驱动模块
晾衣架的升降由直流电机或步进电机完成:
- 直流电机:配合L298N电机驱动模块,通过PWM调节升降速度。
- 步进电机:配合DRV8825/ULN2003驱动模块,实现精确升降位置控制。
- 限位开关:安装在晾衣架上下端,防止过冲或电机损坏。
3. 传感器模块
智能晾衣架需要采集环境信息,以智能控制升降:
- 光照传感器(BH1750或光敏电阻):检测阳光强度,智能控制晾衣架升降。
- 温湿度传感器(DHT11/DHT22):监测湿度变化,判断是否需要自动干衣。
- 红外/超声波传感器(可选):实现防夹功能,避免衣物或手被夹伤。
4. 通信模块
为了实现远程控制与智能联动,可以选择以下方案:
- 蓝牙模块(HC-05/HC-06):支持手机APP本地控制。
- Wi-Fi模块(ESP8266/ESP32):接入家庭网络,实现云端远程控制。
- 红外遥控模块:实现传统遥控功能。
5. 显示与按键
- OLED/LCD显示屏:显示当前晾衣架状态(高度、湿度、光照)。
- 物理按键:手动控制升降、模式切换。
软件设计
智能晾衣架的软件架构可以划分为四个层次:硬件驱动层、传感器数据采集层、控制逻辑层和通信/显示层。
1. 硬件驱动层
主要包括对GPIO、PWM、ADC、串口等外设的驱动,实现电机控制、传感器读取与通信模块管理。例如:
// PWM控制电机升降
void Motor_SetSpeed(uint8_t speed) {
TIM3->CCR1 = speed; // 设置PWM占空比
}
// 读取光照值
uint16_t Read_Light(void) {
return ADC_Read(LIGHT_CHANNEL);
}
2. 传感器数据采集层
周期性采集光照、温湿度等信息,为控制逻辑提供数据支撑:
void Sensor_Task(void) {
uint16_t light = Read_Light();
float temp = DHT22_ReadTemperature();
float humi = DHT22_ReadHumidity();
// 数据处理
if(light < 200) {
// 光照不足
Motor_Down();
} else if(light > 800) {
// 光照充足
Motor_Up();
}
}
3. 控制逻辑层
控制逻辑层是智能晾衣架的核心,根据传感器数据和用户指令,实现自动升降、风干、模式切换:
void Auto_Control(void) {
if(isAutoMode) {
if(lightSensor < LIGHT_THRESHOLD_LOW)
Motor_Up();
else if(lightSensor > LIGHT_THRESHOLD_HIGH)
Motor_Down();
if(humiditySensor > HUMIDITY_THRESHOLD)
Turn_On_Fan();
}
}
4. 通信与显示层
通过蓝牙或Wi-Fi模块实现远程控制,同时通过OLED显示当前状态:
void Display_Status(void) {
OLED_ShowString(0, 0, "Height: %d", currentHeight);
OLED_ShowString(0, 16, "Light: %d", lightSensor);
OLED_ShowString(0, 32, "Humidity: %.1f", humiditySensor);
}
功能实现
智能晾衣架的主要功能包括:
1. 自动升降
根据光照强度和湿度数据,自动控制晾衣架升降,实现“阳光晒衣、雨天收衣”的智能化体验。
2. 手动控制
用户可以通过APP、遥控器或按键手动控制晾衣架升降,兼顾灵活性。
3. 智能风干
通过湿度传感器检测衣物湿度,自动开启风扇进行干衣,避免衣物长时间潮湿导致异味或发霉。
4. 防夹保护
通过红外或超声波传感器检测障碍物,一旦发现阻碍物,立即停止或反向运行电机,保证安全。
5. 远程控制与联动
接入家庭智能系统,可与天气APP、智能家居网关联动:
- 阴雨天自动收衣
- 高湿度环境自动风干
- 手机远程查看晾衣架状态
调试经验
- 电机调试:PWM占空比和电机负载匹配,避免电机过载烧毁。
- 传感器标定:光照和湿度阈值需要结合实际环境进行调试。
- 通信稳定性:蓝牙/Wi-Fi模块与STM32串口波特率匹配,避免掉线。
- 防夹测试:多次模拟夹衣情况,确保红外/超声波传感器响应灵敏可靠。
应用场景分析
- 家庭阳台:自动升降、智能风干,节省人工操作。
- 室内晾衣房:适合阴雨天气,可实现远程监控。
- 智能家居联动:结合天气预报与家庭物联网,实现全自动智能晾晒。
总结
基于STM32单片机的智能晾衣架通过电机控制、传感器数据采集与智能算法,实现了自动升降、风干、远程控制等功能,充分体现了嵌入式系统在智能家居中的应用潜力。该项目不仅提升了家庭晾晒体验,也为开发者提供了丰富的硬件调试与软件设计实践机会。
未来可拓展功能包括:
- AI图像识别,判断衣物类型自动调节升降高度
- 语音控制集成(小爱同学、天猫精灵)
- 智能节能优化,根据天气和使用习惯优化运行时间
源码
https://blog.csdn.net/weixin_52908342/article/details/150593438