【单片机毕业设计】基于 STM32 的智能光照温湿度自动窗帘控制系统设计与实现，基于 STM32 单片机的多模式环境感应窗帘智能控制器开发（018202）

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20 个相关毕业设计备选题目

1. 基于 STM32 的智能光照温湿度自动窗帘控制系统设计与实现
2. 基于 STM32 单片机的多模式环境感应窗帘智能控制器开发
3. 基于 STM32 的阈值可调式室内智能窗帘监测控制系统设计
4. 基于 STM32 单片机的定时手动自动多模式窗帘硬件系统研发
5. 基于 STM32 的 DHT11 与 GL5506 传感智能窗帘装置设计
6. 基于 STM32 单片机的 SG90 舵机驱动智能窗帘终端开发
7. 基于 STM32 的 OLED 实时环境数据显示智能窗帘系统设计
8. 基于 STM32 单片机的多按键交互智能窗帘控制平台搭建
9. 基于 STM32 的室内环境感知自动启闭窗帘装置研发
10. 基于 STM32 单片机的定时校准型智能窗帘控制系统实现
11. 基于 STM32 的四模式切换环境自适应窗帘控制器设计
12. 基于 STM32 单片机的光照温度阈值可调智能窗帘硬件开发
13. 基于 STM32 的物联网基础室内智能窗帘感知终端设计
14. 基于 STM32 单片机的 SG90 舵机模拟窗帘自动控制系统研发
15. 基于 STM32 的 OLED 人机交互环境监测智能窗帘系统搭建
16. 基于 STM32 单片机的手动自动定时复合模式窗帘装置设计
17. 基于 STM32 的温光双传感联动智能窗帘控制器开发
18. 基于 STM32 单片机的参数可配置室内智能窗帘硬件系统实现
19. 基于 STM32 的按键交互多工作模式智能窗帘监测终端设计
20. 基于 STM32 单片机的定时计时环境感应一体化智能窗帘研发

项目研究背景

随着物联网技术与嵌入式硬件技术在智能家居领域快速落地，室内采光、温湿度智能调控设备逐步成为民用住宅刚需。现阶段多数传统窗帘依靠人工手动推拉操作，仅少数成品智能窗帘设备成本高昂、系统封闭，无法自定义感应阈值、定时规则，且缺乏多模式适配功能。市面上简易窗帘控制装置普遍存在传感数据单一、仅支持单一自动控制模式、无本地数据可视化界面、模式切换逻辑简单等痛点，无法兼顾用户手动操控、定时启闭、环境自适应多重使用需求。同时，主流简易控制硬件多采用数据处理能力较弱的控制器，难以同步完成多路传感采集、实时屏幕刷新、舵机驱动、多按键逻辑解析等并发任务，人机交互体验较差。嵌入式 STM32 单片机具备运算性能适中、外设资源丰富、开发门槛适配本科学习阶段、硬件拓展性强等优势，搭配光敏、温湿度传感器、舵机与 OLED 显示屏可搭建轻量化本地智能控制终端。顺应智能家居轻量化、本地化、低成本的发展趋势，本课题基于 STM32 单片机开发集成环境监测、多模式控制、本地可视化显示的智能窗帘控制系统，解决传统窗帘智能化程度低、控制模式单一、参数不可自定义的行业痛点，满足居家场景下多样化窗帘控制需求，具备实际落地应用价值。

摘要

本课题以居家智能窗帘控制场景为研究对象，设计并实现一套基于 STM32F103C8T6 单片机的多模式环境感应窗帘控制系统。系统搭载 GL5506 光敏传感器、DHT11 温湿度传感器实时采集室内光照、温湿度环境数据，通过 OLED 液晶屏完成环境参数本地可视化展示；采用 SG90 舵机模拟窗帘启闭动作，设置实体按键实现自动、手动、定时、阈值设置四种工作模式切换。自动模式依据光照、温度双阈值联动控制窗帘开关，手动模式支持按键直接操控舵机，阈值模式可自定义环境触发参数，定时模式具备定时启闭与实时时钟校准功能。课题完成硬件电路搭建、底层驱动程序编写、多模式逻辑算法开发与整机功能调试，经测试系统可稳定完成环境监测与多场景窗帘智能控制，硬件成本低廉、操作简单，适用于普通住宅轻量化智能家居改造，可为同类嵌入式环境感知控制设备开发提供参考。

总体方案

一、硬件设备清单及选型说明

1. STM32F103C8T6 单片机最小系统板

   • 硬件作用：系统主控核心，完成传感器数据读取、逻辑运算、舵机驱动、屏幕显示、按键信号解析全流程数据处理
   • 选型理由：内置充足 IO 口、定时器、ADC 模数转换外设，运算性能满足多路外设并发处理，配套完善的库函数开发资料，适配本科嵌入式开发学习，成本低廉
   • 使用场景：作为整个智能窗帘系统的控制核心，承载所有业务逻辑运算

2. GL5506 光敏电阻传感器模块

   • 硬件作用：实时采集环境光照强度模拟量，转换为数字信号传输至主控芯片
   • 选型理由：体积小巧、光照检测灵敏度高，搭配 ADC 电路可输出连续光照数值，驱动代码简单易实现，适配室内采光检测场景
   • 使用场景：自动模式下光照阈值判断的数据采集源

3. DHT11 数字温湿度传感器

   • 硬件作用：采集环境实时温度、湿度数字数据，单总线协议与主控通信
   • 选型理由：单引脚通信简化电路布线，输出稳定温湿度数值，无需复杂信号转换，适合室内常规温湿度监测
   • 使用场景：为自动模式温度阈值判定、OLED 环境数据显示提供数据源

4. 0.96 寸 I2C 通信 OLED 液晶显示屏

   • 硬件作用：本地可视化输出实时光照、温湿度、当前系统模式、阈值参数、定时时间等信息
   • 选型理由：I2C 通信仅占用两个 IO 引脚，占用主控资源少，屏幕功耗低、显示清晰，配套成熟显示驱动代码
   • 使用场景：全模式下人机交互数据可视化界面

5. SG90 微型伺服舵机

   • 硬件作用：通过不同角度转动模拟窗帘开启、关闭物理动作
   • 选型理由：5V 电压驱动，单片机定时器 PWM 信号直接控制旋转角度，体积小、力矩满足模拟演示需求，控制逻辑简单
   • 使用场景：执行窗帘启闭的终端执行机构

6. 独立轻触按键模块（3 路）

   • 硬件作用：分别实现模式切换、参数加、参数减交互操作
   • 选型理由：电路结构简单，中断或轮询读取电平信号，成本低，适合简易人机交互
   • 使用场景：切换系统四种工作模式、调整光照温度阈值、修改定时时间、手动控制窗帘开关

7. 5V 直流稳压电源模块

   • 硬件作用：为主控板、传感器、舵机、屏幕统一提供稳定 5V 工作电压
   • 选型理由：输出电流充足，可同时驱动全部外设，避免舵机动作时电压波动导致系统死机
   • 使用场景：整套硬件系统供电设备

8. 台式计算机

   • 硬件作用：程序编写、编译、烧录、在线调试硬件系统
   • 选型理由：搭载 Windows 系统，可安装 STM32 配套 Keil 开发软件、串口调试工具，满足嵌入式开发全流程需求
   • 使用场景：前期程序开发、功能调试、整机测试环境

二、硬件整体架构逻辑

以 STM32F103C8T6 单片机为核心主控单元，电源模块统一供电；GL5506 光敏模块接入主控 ADC 引脚采集光照模拟量，DHT11 温湿度传感器接入普通 GPIO 引脚传输温湿度数字信号；OLED 屏幕通过 I2C 总线与主控相连实现数据显示；SG90 舵机连接主控定时器 PWM 输出引脚实现角度控制；三路独立按键接入 GPIO 引脚，采用轮询方式读取按键电平信号。各外设采集、控制信号全部汇总至单片机完成统一运算处理，形成 “环境采集 - 核心运算 - 人机交互 - 执行机构输出” 闭环硬件控制链路。

核心功能

一、基础底层功能

1. STM32 单片机数据处理功能

   • 实现效果：同步完成多路传感器数据采集、数值换算、模式逻辑判断、PWM 舵机波形输出、屏幕刷新、按键信号扫描多任务处理
   • 操作逻辑：程序循环轮询读取传感器、按键信号，通过内部算法完成数值转换与条件判断，输出对应控制信号至屏幕、舵机外设
   • 核心作用：系统运算核心，支撑全部上层控制功能正常运行
   • 使用场景：系统上电后持续后台运行，所有功能依赖该模块提供运算支撑

2. OLED 液晶环境数据显示功能

   • 实现效果：屏幕实时刷新展示当前光照强度、环境温湿度、系统当前工作模式、设定阈值、定时时间等全部系统参数
   • 操作逻辑：单片机完成数据运算后，定时调用 OLED 驱动函数刷新屏幕内容，切换模式、修改参数时同步更新显示界面
   • 核心作用：本地可视化人机交互窗口，让用户直观查看系统运行状态
   • 使用场景：自动、手动、定时、阈值设置四种模式下全程实时数据展示

二、环境感知采集核心功能

3. GL5506 光照强度检测功能

   • 实现效果：实时采集室内光照模拟数值，转换为可读光照强度数值供系统逻辑判断与屏幕显示
   • 操作逻辑：单片机 ADC 外设周期性读取光敏电阻分压模拟量，通过换算公式转化为光照强度参数存入内存变量
   • 核心作用：为自动模式光照阈值判断提供环境数据源
   • 使用场景：系统上电持续采集，自动模式实时参与启闭逻辑判定

4. DHT11 温湿度检测功能

   • 实现效果：周期性读取室内实时温度、湿度数字数据，完成数据校验后供系统调用
   • 操作逻辑：单片机按照 DHT11 单总线通信时序发送读取指令，接收并校验温湿度数据，过滤异常错误数值
   • 核心作用：为自动模式温度阈值判定、屏幕环境展示提供数据支撑
   • 使用场景：全模式下持续环境监测，自动模式联动光照参数完成控制逻辑

三、执行机构控制功能

5. SG90 舵机模拟窗帘开关功能

   • 实现效果：接收单片机 PWM 控制信号，旋转至指定角度模拟窗帘完全开启、完全关闭两种状态
   • 操作逻辑：主控根据模式逻辑输出对应占空比 PWM 波形，舵机依据波形调整转轴角度，区分开帘、关帘固定角度
   • 核心作用：系统执行终端，完成窗帘启闭物理动作模拟
   • 使用场景：手动模式按键触发、自动模式条件触发、定时模式时间触发

四、人机交互模式控制功能

6. 模式切换按键功能

   • 实现效果：单次按下按键循环切换系统四大工作模式：自动模式→手动模式→定时模式→阈值设置模式，循环往复
   • 操作逻辑：程序扫描到按键下降沿信号后，修改全局模式标记变量，同步刷新 OLED 屏幕显示当前模式名称
   • 核心作用：实现多工作模式快速切换，满足用户多样化使用需求
   • 使用场景：用户切换控制逻辑时触发，全系统通用交互入口

7. 手动模式窗帘独立控制功能

   • 实现效果：系统切换至手动模式后，通过参数调节按键直接控制舵机执行开帘、关帘动作，不受环境参数限制
   • 操作逻辑：模式标记为手动模式时，检测到对应按键按下，直接输出开 / 关舵机 PWM 信号，屏幕同步显示手动操作状态
   • 核心作用：满足用户自主操控窗帘的个性化需求，脱离环境自动控制逻辑
   • 使用场景：用户无需自动调控，手动自主调节窗帘开合状态

五、智能自动控制功能

8. 自动模式温光联动窗帘控制功能

   • 实现效果：系统处于自动模式时，实时比对采集光照、温度与用户预设阈值，按照固定逻辑自动启闭窗帘
   • 操作逻辑：光照强度高于光照阈值 且 环境温度低于温度阈值时，舵机执行开帘；光照低于光照阈值 或 温度高于温度阈值时，舵机执行关帘，实时循环判断
   • 核心作用：实现环境自适应智能调控，无需人工干预完成窗帘自动控制
   • 使用场景：居家无人值守时，依靠室内环境自动调节采光窗帘

六、参数配置辅助功能

9. 阈值参数设置功能

   • 实现效果：切换至阈值设置模式后，可通过调节按键修改系统光照判定阈值、温度判定阈值，参数断电不丢失
   • 操作逻辑：进入阈值模式后，屏幕切换至参数编辑界面，按键分别实现光照、温度阈值增减，修改完成后保存至变量参与自动模式判定
   • 核心作用：支持用户自定义环境触发标准，适配不同用户采光、温度偏好
   • 使用场景：用户根据居住环境、个人习惯调整自动控制触发条件

10. 定时模式时间配置与时钟校准功能

+ 实现效果：定时模式下支持自定义窗帘开启、关闭时刻，同时可校准系统内置实时计时时间，到达设定时间自动控制窗帘 + 操作逻辑：进入定时模式后，按键切换编辑时分秒、增减时间数值，校准完成后系统后台持续计时，匹配预设启闭时间则驱动舵机动作 + 核心作用：提供时间维度的定时控制方式，补充环境感应之外的定时启闭需求 + 使用场景：用户需要固定时段开启、关闭窗帘，同时校正系统计时基准

技术路线

1. C 语言

   • 选型理由：嵌入式 STM32 单片机开发主流编程语言，执行效率高，可直接操作底层寄存器，本科嵌入式课程核心教学语言，学习与开发门槛适中
   • 课题用途：编写单片机底层驱动、传感器数据解析、多模式业务逻辑、舵机 PWM 控制、OLED 屏幕显示全部业务代码

2. Keil MDK5 开发软件

   • 选型理由：专为 ARM 内核 STM32 系列单片机开发的集成开发环境，支持代码编写、编译、在线仿真、程序烧录一体化操作，配套丰富芯片支持库
   • 课题用途：完成整个系统 C 语言程序编写、语法编译调试、固件程序烧录至 STM32 主控板

3. STM32 标准外设库（StdPeriph_Lib）

   • 选型理由：封装单片机底层寄存器操作，简化 GPIO、ADC、定时器、I2C 外设初始化代码，降低底层开发难度，适配本科学生开发能力
   • 课题用途：快速初始化单片机全部外设，实现传感器、屏幕、舵机、按键硬件底层驱动开发

4. ST-LINK 下载调试器

   • 选型理由：低成本 STM32 专用调试工具，支持程序烧录与在线实时变量调试，快速定位代码逻辑错误
   • 课题用途：将编译完成的程序下载至单片机，开发阶段在线调试传感数据、模式逻辑、舵机控制代码

5. Altium Designer

   • 选型理由：电子电路专业绘图软件，高校电子、计算机嵌入式专业教学常用工具，可完成原理图、简易 PCB 绘制
   • 课题用途：绘制整套智能窗帘硬件系统电路原理图，梳理外设与主控引脚连接逻辑

6. 串口调试助手工具

   • 选型理由：轻量化上位机调试软件，通过串口接收单片机上传的传感数据、运行日志
   • 课题用途：开发阶段校验光照、温湿度采集数值，调试模式切换、定时计时逻辑错误

7. Windows 操作系统

   • 选型理由：主流桌面操作系统，完美兼容 Keil、Altium Designer、串口调试工具全部开发软件
   • 课题用途：作为嵌入式程序开发、硬件图纸设计、系统整机功能测试的上位机运行环境

8. 万用表、杜邦线、面包板硬件调试工具

   • 选型理由：嵌入式硬件基础调试器材，可检测电路通断、电压数值，快速排查接线故障
   • 课题用途：硬件电路搭建阶段完成外设接线调试、供电电压检测，排除硬件接线问题

9. 记事本 / Markdown 编辑器

   • 选型理由：轻量化文本编辑工具，操作简单，无复杂功能冗余
   • 课题用途：撰写毕业设计文档、整理功能测试记录、记录开发流程笔记

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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