【单片机毕业设计】基于 STM32 的智能户外晾晒衣架控制系统设计与实现，基于 STM32 单片机的多传感器智能晾衣装置开发（017202）

文章目录

  • 20 个相关毕业设计备选题目
  • 项目研究背景
  • 摘要
  • 总体方案
    • 一、主控硬件
    • 二、感知采集硬件
    • 三、执行与人机交互硬件
    • 四、硬件整体架构逻辑
  • 核心功能
    • 一、核心控制功能
    • 二、环境与状态感知功能
    • 三、人机交互与模式功能
  • 技术路线
    • 一、编程语言
    • 二、开发框架与底层库
    • 三、开发工具
    • 四、硬件辅助设计工具
    • 五、运行环境
    • 六、测试工具
  • 项目演示
  • 关于我们
    • 项目案例
    • 源码获取

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✌️技术范围：单片机，STM32，52/51单片机、小程序、SpringBoot、SSM、JSP、Vue、PHP、Java、python、爬虫、数据可视化、大数据、物联网、机器学习等设计与开发。
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20 个相关毕业设计备选题目

  1. 基于 STM32 的智能户外晾晒衣架控制系统设计与实现
  2. 基于 STM32 单片机的多传感器智能晾衣装置开发
  3. 基于 STM32 的环境感知自动晾衣架硬件控制系统设计
  4. 基于 STM32 的多参数检测智能晾晒设备设计
  5. 基于 STM32 单片机的人体感应自动收放衣架系统
  6. 基于 STM32 的重量预警温湿度光照智能晾衣架开发
  7. 基于 STM32 的 OLED 显示智能晾衣控制终端设计
  8. 基于 STM32 多传感器融合的家用智能晾衣架设计
  9. 基于 STM32 步进电机驱动智能晾晒装置研发
  10. 基于 STM32 阈值可调式智能衣架监测控制系统
  11. 基于 STM32 的衣物识别环境联动晾衣架设计
  12. 基于 STM32 单片机声光报警智能晾衣设备开发
  13. 基于 STM32 环境感知自动晾晒硬件系统设计
  14. 基于 STM32 的多维度环境监测智能衣架实现
  15. 基于 STM32 手动自动双模式智能晾衣架控制系统
  16. 基于 STM32 光电红外复合检测智能晾晒装置设计
  17. 基于 STM32 的户外衣物重量过载预警系统开发
  18. 基于 STM32 单片机光照联动自动收放衣架设计
  19. 基于 STM32 人机交互 OLED 智能晾衣终端研发
  20. 基于 STM32 多传感器数据采集智能晾衣架设计与调试

项目研究背景

伴随物联网嵌入式技术在家居领域的普及，智能家居设备逐步取代传统手动家居用品，晾晒作为日常刚需场景，传统固定式晾衣架仅依靠人工判断天气、手动操作收放，智能化程度较低。当前市面简易晾晒设备多仅支持单一电机控制，缺少多维度环境数据采集能力，无法同步感知温湿度、光照、人体、衣物挂载、承重等多重信息，设备阈值固定不可调，人机交互界面缺失，易出现雨天未及时收回、超重损坏支架、行人路过衣架碰撞等安全与使用问题。现有产品传感器数据独立采集，无统一数据处理单元，逻辑联动控制能力薄弱，无法依据综合环境参数自动执行晾晒动作。嵌入式单片机技术成熟且成本低廉，STM32 系列主控具备充足 IO 端口与运算能力，可搭载多类传感器完成环境感知与设备驱动。本课题依托 STM32F103C8T6 单片机搭建多传感器联动控制系统，整合温湿度、光照、人体、衣物、重量检测模块，搭配步进电机与声光报警组件，实现自动控制、手动调控、参数阈值自定义、实时数据可视化显示功能，弥补传统晾衣架智能化短板，为小型家用智能晾晒嵌入式设备提供低成本、可落地的软硬件实现方案，具备实际居家应用价值与工程研究意义。

摘要

本课题以家用智能晾晒场景为研究对象，基于 STM32F103C8T6 单片机设计一套多传感器联动智能晾衣架控制系统。系统搭载 DHT11 温湿度传感器、光照传感器、E18-D80NK 光电传感器、红外传感器、HX711 重量采集模块完成环境与设备状态数据采集，通过步进电机模拟衣架自动收放，配备 OLED 显示屏实时可视化展示全部监测数据，蜂鸣器实现超重声光预警。系统设计自动晾晒逻辑，结合光照、温湿度综合阈值判定执行衣架收放，检测到人体靠近时自动收回衣架；同时提供手动控制模式与阈值自定义设置功能。开发过程完成硬件电路搭建、底层驱动程序编写、联动控制逻辑调试与整机功能测试。测试结果表明，系统可稳定完成多参数实时检测、自动联动控制、人机交互显示与过载报警，整体硬件成本低、控制逻辑简单可靠，满足家用智能晾晒设备基础使用需求，为同类小型嵌入式智能家居监测控制系统提供可行实现思路。

总体方案

一、主控硬件

  1. STM32F103C8T6 单片机最小系统板

    • 硬件作用：作为系统核心运算单元，统一采集全部传感器数据，执行控制逻辑，驱动外设电机、显示屏、蜂鸣器。
    • 选型理由：本科嵌入式开发主流主控，资源充足，IO 口数量可满足多传感器挂载，开发资料丰富，成本低廉，运算性能适配本课题简单逻辑运算需求。
    • 使用场景：整机数据处理、逻辑判断、外设驱动总控核心。

二、感知采集硬件

  1. DHT11 温湿度传感器

    • 硬件作用：实时采集环境空气温度、相对湿度数值，为自动晾晒逻辑提供环境依据。
    • 选型理由：单总线通信，接线简单，无需复杂校准，满足家用环境基础温湿度检测精度，适配本科项目开发。
    • 使用场景：户外晾晒区域环境温湿度持续监测。

  2. 光照传感器模块

    • 硬件作用：采集环境光照强度模拟量数据，判断晴天、阴天环境状态。
    • 选型理由：模拟输出可直接接入单片机 ADC 引脚，硬件电路简单，成本低，满足光照阈值判定需求。
    • 使用场景：检测室外阳光强度，作为自动展开衣架的判定条件。

  3. E18-D80NK 光电传感器

    • 硬件作用：红外漫反射检测前方人体，输出高低电平信号传递至主控。
    • 选型理由：检测距离适中，抗普通光线干扰，数字信号输出无需模数转换，编程逻辑简单。
    • 使用场景：衣架前方人体感应，触发自动收回衣架保护行人。

  4. 红外传感器模块

    • 硬件作用：近距离检测衣架横杆是否挂载衣物，反馈衣物有无状态。
    • 选型理由：体积小巧，低功耗，数字输出信号，适合近距离物体存在检测。
    • 使用场景：判断衣架是否放置衣物，同步在 OLED 界面展示状态。

  5. HX711 称重模块 + 压力传感器

    • 硬件作用：采集衣架承载重量数据，换算实际承重数值。
    • 选型理由：自带 24 位高精度 ADC，简化重量采集电路，驱动代码成熟，适配承重过载检测场景。
    • 使用场景：实时监测衣物总重量，超出阈值触发蜂鸣报警。

三、执行与人机交互硬件

  1. 28BYJ-48 步进电机 + ULN2003 驱动板

    • 硬件作用：模拟晾衣架展开、收回机械动作，精准控制转动行程。
    • 选型理由：步进电机启停控制简单，定位精准，驱动电路成熟，适合模拟衣架伸缩动作。
    • 使用场景：自动模式、手动模式下衣架机械结构驱动。

  2. 0.96 寸 I2C OLED 显示屏

    • 硬件作用：可视化展示温湿度、光照、人体、衣物、重量、运行模式等全部系统数据。
    • 选型理由：I2C 通信占用 IO 口少，屏幕自发光无需背光，驱动库完善，适合小型嵌入式人机交互界面。
    • 使用场景：整机实时数据显示、阈值参数设置界面展示。

  3. 有源蜂鸣器模块

    • 硬件作用：重量超出设定阈值时发出持续蜂鸣提示，实现过载预警。
    • 选型理由：驱动简单，仅需高低电平控制发声，低功耗，满足基础报警提示需求。
    • 使用场景：衣架承重过载声光提醒。

  4. 独立按键模块

    • 硬件作用：提供手动控制按键、阈值参数调节按键，切换系统工作模式。
    • 选型理由：电路搭建简单，消抖处理逻辑易实现，低成本实现人机操作输入。
    • 使用场景：手动收放衣架、上下调节各项参数阈值、切换运行模式。

四、硬件整体架构逻辑

以 STM32 单片机为核心，所有传感器采集数据统一上传至主控进行解析；主控根据预设逻辑与阈值判定，输出控制信号驱动步进电机完成衣架动作；实时采集的全部状态数据同步刷新至 OLED 屏幕；重量数据超过阈值时主控控制蜂鸣器启动报警；按键输入信号接入主控，实现手动操作与参数配置功能，全部硬件模块通过杜邦线搭建统一供电电路，构成完整闭环控制系统。

核心功能

一、核心控制功能

  1. STM32 单片机数据处理功能

    • 实现效果：统一接收温湿度、光照、人体、衣物、重量五类传感器原始信号，完成信号解析、数值换算、逻辑判断，向外设输出驱动指令。
    • 操作逻辑：系统上电后循环轮询所有传感器，对采集数据进行滤波处理，对比预设阈值执行对应控制程序，同步刷新屏幕数据。
    • 用户使用场景：系统后台自动运行，无需用户操作，作为整机控制核心保障全部功能正常联动。
    • 实现目标：完成多源传感数据整合与设备联动控制，统一调度全部硬件外设。

  2. 步进电机衣架自动转动控制功能

    • 实现效果：接收主控指令，精准驱动电机正转展开衣架、反转收回衣架，动作行程稳定可控。
    • 操作逻辑：自动模式下由环境参数触发动作；手动模式下按键直接控制电机启停与转向。
    • 用户使用场景：晴天自动伸出衣架晾晒，雨天自动收回，用户可手动强制调整衣架状态。
    • 实现目标：模拟真实晾衣架伸缩机械动作，完成自动与手动双模式驱动。

  3. 蜂鸣器超重报警功能

    • 实现效果：当 HX711 采集的重量数值高于设定重量阈值时，蜂鸣器持续发声报警；重量回落至阈值内自动停止报警。
    • 操作逻辑：主控实时读取重量数据，循环与阈值对比，超限输出高电平启动蜂鸣器。
    • 用户使用场景：用户放置过多厚重衣物超出衣架承重，设备自动提醒，避免支架损坏。
    • 实现目标：实现承重过载实时预警，提升设备使用安全性。

二、环境与状态感知功能

  1. DHT11 温湿度检测功能

    • 实现效果：每秒采集一次环境温度、湿度数值，数值实时上传主控并同步展示在 OLED 屏幕。
    • 操作逻辑：单片机通过单总线协议读取传感器原始数据，换算为标准摄氏度、百分比湿度数值。
    • 用户使用场景：用户可直观查看晾晒区域环境温湿度，系统依据温湿度判断是否适合晾晒。
    • 实现目标：实时获取环境温湿度，作为自动晾晒逻辑判定依据。

  2. 光照强度检测功能

    • 实现效果：持续采集环境光照模拟量，转换为光照强度数值，参与自动晾晒逻辑判定。
    • 操作逻辑：单片机 ADC 引脚读取光照模块电压值，换算为光照强度等级，与光照阈值对比。
    • 用户使用场景：阳光充足时设备自动伸出衣架，光照不足、阴天自动收回。
    • 实现目标：感知室外阳光强弱，实现光照联动自动晾晒。

  3. 红外衣物有无检测功能

    • 实现效果：检测衣架横杆区域是否存在衣物，将有无状态实时显示在 OLED 界面。
    • 操作逻辑：红外传感器检测到遮挡物输出低电平，无遮挡输出高电平，主控识别后标记衣物状态。
    • 用户使用场景：用户可在屏幕直观查看当前衣架是否挂有衣物。
    • 实现目标：识别衣架挂载状态，完善设备状态监测维度。

  4. E18-D80NK 人体感应检测功能

    • 实现效果：衣架前方一定距离内检测到人体靠近，立即触发衣架收回动作。
    • 操作逻辑：光电传感器检测到人体遮挡输出电平信号，主控收到信号后直接驱动电机收回衣架。
    • 用户使用场景：行人路过晾衣架下方，设备自动收回衣架，防止衣架磕碰行人。
    • 实现目标：人体靠近安全防护，提升设备使用安全性。

  5. HX711 重量监测功能

    • 实现效果：实时采集衣架承载衣物总重量，数值实时在屏幕展示，超限触发报警。
    • 操作逻辑：HX711 模块将压力模拟信号转为数字量传输至单片机，换算为标准重量数值。
    • 用户使用场景：实时查看当前衣架承重，超重时设备发出提示音。
    • 实现目标：实时监测衣架负载，实现过载预警保护。

三、人机交互与模式功能

  1. OLED 实时数据显示功能

    • 实现效果：屏幕分页展示温湿度、光照强度、衣物挂载状态、人体感应状态、衣架收放状态、当前承重数值、系统运行模式。
    • 操作逻辑：主控每次采集更新传感器数据后，同步刷新 OLED 屏幕对应显示区域。
    • 用户使用场景：用户无需额外设备，直接查看屏幕即可获取全部环境与设备运行信息。
    • 实现目标：可视化展示系统全部监测参数，实现简易人机交互。

  2. 手动控制模式功能

    • 实现效果：通过实体按键切换至手动模式，独立控制衣架展开、收回动作，不受环境参数自动逻辑限制。
    • 操作逻辑：按下模式切换按键进入手动模式，对应动作按键直接发送电机控制指令。
    • 用户使用场景：用户不希望设备自动运行时，手动控制衣架伸缩，自主调整晾晒状态。
    • 实现目标：提供人工干预通道，兼顾自动智能与手动自主操作。

  3. 阈值自定义设置功能

    • 实现效果：支持对温度阈值、湿度阈值、光照阈值、重量阈值四项参数进行上调、下调、保存操作。
    • 操作逻辑：切换至参数设置界面，通过加减按键调整对应阈值数值，确认按键保存参数至单片机寄存器，系统后续运行采用新阈值执行判定逻辑。
    • 用户使用场景：用户根据地域气候、衣架承重上限自行调整判定标准，适配不同使用环境。
    • 实现目标：提升系统适配性，允许用户自定义设备自动运行判定标准。

技术路线

一、编程语言

  1. C 语言

    • 选型理由：STM32 单片机嵌入式开发标准编程语言，执行效率高，硬件底层驱动适配性强，高校嵌入式课程核心教学语言，符合本科开发学习范围。
    • 课题用途：编写单片机底层驱动、传感器数据读取程序、电机控制逻辑、OLED 显示程序、阈值判定算法、按键交互程序。

二、开发框架与底层库

  1. STM32 标准库（StdPeriph_Lib）

    • 选型理由：操作逻辑简单易懂，入门门槛低，配套教学资料丰富，无需复杂寄存器底层操作，适配本科生嵌入式开发。
    • 课题用途：配置单片机 GPIO、ADC、定时器、I2C 通信外设，简化硬件底层初始化代码编写。

三、开发工具

  1. Keil MDK5

    • 选型理由：STM32 单片机主流编译调试工具，支持代码编译、在线下载、硬件断点调试，课堂教学通用软件。
    • 课题用途：项目代码编写、编译、程序烧录至单片机、硬件在线调试排错。

  2. ST-LINK 下载器配套软件

    • 选型理由：与 Keil 无缝联动，低成本实现程序下载与硬件调试。
    • 课题用途：将编译完成的程序固件烧录至 STM32 主控芯片。

四、硬件辅助设计工具

  1. Altium Designer

    • 选型理由：高校电子设计课程主流 PCB 绘图软件，操作流程标准化。
    • 课题用途：绘制系统硬件电路原理图，规划外设接线逻辑，辅助硬件实物搭建。

  2. 串口调试助手

    • 选型理由：轻量上位机工具，无需复杂开发，快速查看传感器原始采集数据。
    • 课题用途：开发阶段调试传感器数值、校验控制逻辑，排查数据采集异常问题。

五、运行环境

  1. Windows 10/11 操作系统

    • 选型理由：Keil、Altium Designer 等开发工具稳定适配，本科开发通用电脑系统。
    • 课题用途：承载全部软件开发、代码调试、电路设计工作。

  2. STM32 硬件实物平台

    • 选型理由：课题指定主控硬件，完整搭载全部传感器、执行器外设。
    • 课题用途：程序实物运行、整机功能联调、系统功能验证测试。

六、测试工具

  1. 万用表

    • 选型理由：基础电子测试工具，硬件开发必备设备。
    • 课题用途：硬件接线检测、模块供电电压测量，排查短路、接线错误故障。

  2. 逻辑电平测试笔

    • 选型理由：快速检测传感器、按键输出高低电平信号。
    • 课题用途：调试传感器信号采集、按键输入响应故障。

项目演示







关于我们

博主本身从事开发软件开发、有丰富的编程能力和水平、累积给上千名同学进行辅导、有自己的独立工作室，目前只专注做自己专业领域的事。团队人员有多年架构师设计经验、多人有参加校企合作经验，被多个学校常年聘为校外企业导师，指导学生毕业设计并参与学生毕业答辩指导，有较为丰富的相关经验。期待与各位高校教师、企业讲师以及同行交流合作。

项目案例

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