多功能车载摆件系统设计（有完整资料）

资料查找方式：
特纳斯电子（电子校园网）：搜索下面编号即可

编号：

T4112410M

设计简介：

本设计是基于单片机的多功能车载摆件系统设计，主要实现以下功能：

通过温度传感器检测车内温度
通过温度根据温度阈值来实现加热片和风扇的开关
通过PM2.5检测环境空气质量
通过甲醛传感器检测，甲醛是否超标来控制风扇
通过人体红外传感器检测是否有人
通过按键设置紫外灯开启时间
通过按键设置各个阈值

电源： 5V
传感器：温度传感器（DS18B20）、人体热释电传感器（D203S）、PM2.5粉尘颗粒传感器、甲醛传感器（KQ-281）
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：风扇（N-MOS）、加热片、紫外灯
人机交互：独立按键
移动通信：WIFI模块

标签：STM32、OLED12864、D203S、DS18B20、KQ-281、PM2.5

题目扩展：基于单片机的智能车载环境检测系统、基于单片机的智能排车辆风扇系统、新能源汽车车载环境协同系统

基于 STM32 的多功能车载摆件系统设计

一、主控部分

核心：STM32F103 单片机

功能：获取输入数据、内部处理、控制输出

二、输入部分

温湿度传感器模块：监测车载环境的实时温湿度数据
甲醛与二氧化碳传感器模块：同时检测车载环境中的甲醛浓度和二氧化碳浓度
PM2.5 检测模块：精准检测车载环境的 PM2.5 颗粒物浓度
人体红外传感器模块：检测车辆周边或车内是否有人闯入
震动传感器模块：通过监测震动信号辅助判断是否有人非法闯入
时钟模块：获取精准的网络时间，为系统提供时间基准
独立按键模块：用于切换系统界面、设置各项参数阈值、修改系统时间等操作
供电电路：为整个多功能车载摆件系统稳定供电

三、输出部分

OLED 显示模块：显示温湿度、甲醛浓度、二氧化碳浓度、PM2.5 浓度等传感器检测数据，以及参数阈值设置界面
MOS 管控制模块（四个）：分别控制加湿器、降温设备、通风风扇、加热装置的运行
蜂鸣器报警模块：当检测到气体浓度超标、有人闯入等异常情况时，触发蜂鸣器报警提醒
紫外灯模块：提供照明功能，同时可辅助实现杀菌消毒作用
WIFI 模块：将车载环境监测数据上传至云平台，连接手机 APP 实现远程监控与设备控制

第 5 章实物调试

5.1 整体实物构成

该设计的主要硬件包括 STM32F103C8T6 单片机最小系统，作为主控单元处理各类数据与控制指令；温湿度、PM2.5、甲醛、D203S 人体红外、SW402 震动等多种传感器，负责采集环境及状态信息；加热片、两个风扇、加湿器、紫外灯、蜂鸣器、继电器等执行器件，用于实现环境调节与报警等功能；还有外设按键、OLED 显示屏用于交互，蓝牙模块用于和手机 APP 通信，以及 Type-c 接口与供电控制、指示模块提供电源。

焊接流程上，先准备好焊接工具，如电烙铁、焊锡丝等。从电源电路开始焊接，确保 Type-c 接口、自锁开关、电容、电阻及 LED 灯等焊接牢固，保证供电正常。接着焊接晶振电路，注意晶振与电容的位置准确。然后依次焊接单片机最小系统，确保芯片引脚焊接良好无虚焊。再焊接各类传感器，要留意引脚对应关系。之后焊接执行器件和交互模块，最后焊接蓝牙模块。

注意事项方面，焊接前需检查元器件有无损坏，确认型号、参数是否正确。焊接时控制好电烙铁温度和焊接时间，避免温度过高损坏元器件，尤其对芯片等敏感元件。注意静电防护，可佩戴防静电手环。焊接完成后，仔细检查焊点，避免出现虚焊、短路等情况，确保硬件电路正常工作。整体实物如图 5-1 所示：

图 5-1 整体实物图

5.2 按键功能测试

该设计的阈值设置功能通过 7 个按键实现多参数调节与设备控制。键值 1 用于循环切换 9 个界面（界面 0-8），分别对应不同功能；键值 2 和 3 为增减调节键，根据当前界面不同，可对温度、湿度、空气质量（CO₂/ 甲醛、PM2.5）等阈值进行 ±10 或 ±1 的调整，也可设置定时开关的小时 / 分钟及修改年月日时分秒星期；键值 4-6 分别控制加热、通风、灯光的开关状态；键值 7 则用于手动控制时间设置。系统通过这种按键组合方式，实现了温湿度、空气质量等环境参数的个性化阈值设定，以及设备的便捷控制，满足用户对车内环境的多样化需求。按键功能测试图如下图 5-2 所示。

图 5-2 按键功能测试图

5.3 风扇工作功能测试

在自动模式下，系统实时监测温度与空气质量（甲醛 / PM2.5）数据。当温度超过预设阈值时，自动触发降温逻辑，打开降温风扇进行散热；当甲醛或 PM2.5 浓度高于设定标准时，启动通风程序，开启通风风扇加速空气流通。在手动模式下，用户可通过按键直接控制风扇的开关状态，实现个性化操作。两种模式相互补充，确保车内环境既满足智能化调节需求，又具备灵活的手动干预能力。风扇功能如下图 5-3 所示：

图 5-3 风扇工作功能测试图

5.4 加湿器工作测试

系统在自动模式下，持续监测车内湿度数据，当检测到湿度低于预设阈值时，自动触发加湿逻辑，启动加湿器增加车内湿度，以维持舒适的环境；当湿度回升至阈值范围后，系统自动关闭加湿器。在手动模式下，用户可通过按键直接控制加湿器的开关，实现个性化湿度调节需求。两种模式结合，既保证了车内湿度的智能化管理，又提供了灵活的手动干预能力，提升了用户体验。加湿器工作调试如下图 5-4 所示。

图 5-4 加湿器测试图

第 6 章软件调试

6.1 软件介绍

Proteus 8.15 是一款由 Labcenter Electronics 开发的电子设计自动化（EDA）软件。它集电路仿真、PCB 设计和微控制器调试于一体，广泛应用于嵌入式系统开发等领域。该软件拥有丰富元件库，包含超 50000 种元器件，支持模拟 / 数字电路协同仿真，集成逻辑分析仪等虚拟仪器。它还内置 8051、ARM 等微控制器模型，支持与 Keil 等编译器联调。此外，Proteus 8.15 可实现从原理图到 PCB 的自动布局布线，并生成 3D 模型。其界面直观，支持工具栏和快捷键个性化定制，还提供电压探针等调试工具，方便用户分析电路行为。软件界面如图 6-1 所示：

图 6-1 软件界面图

6.2 按键功能测试

该设计的阈值设置功能依靠 7 个按键来实现多参数调节与设备控制。其中键值 1 可循环切换 9 个不同功能的界面，键值 2 和 3 作为增减调节键，会依据当前界面情况，对温度、湿度、空气质量等阈值进行相应增减调整，还能设置定时开关以及修改时间等，键值 4 至 6 分别控制加热、通风、灯光的开关，键值 7 用于手动控制时间设置。通过这样的按键组合，系统能实现环境参数的个性化阈值设定及设备便捷控制，满足用户对车内环境的多样化需求。按键功能测试图如下图 6-2 所示。

图 6-2 按键功能测试图

6.3 串口通信功能测试

该系统的串口通信功能可将温湿度、PM2.5、二氧化碳、甲醛等环境数据，以及相关状态信息实时传输到虚拟终端显示，使用户能直观且及时地掌握车内环境状况，为后续基于这些数据的分析、设备控制等操作提供依据。串口通信功能如下图 6-3 所示：

图 6-3 串口通信功能测试图

设计说明书部分资料如下

设计摘要：

随着汽车保有量的激增和出行时间的延长，车内微环境质量对驾乘人员健康与舒适性的影响日益凸显。当前车载环境管理产品存在功能单一、联动性不足等问题：多数摆件仅具备单一检测或装饰功能，缺乏对温湿度、空气质量、安全防盗等多维度的综合管控；部分智能设备虽能检测参数，但在自动调节和人机交互方面存在短板，难以满足用户对车内环境“健康、安全、智能”的综合需求。

本研究基于STM32F103C8T6单片机设计多功能车载摆件系统，整合环境感知、智能控制、安全预警等功能，实现对车内温湿度的自动调节、空气质量的实时监测与净化、紫外杀菌的场景化管理及防盗预警。该设计通过多传感器联动与移动端交互，解决现有产品功能分散、响应滞后的问题，提升车内环境管理的智能化与集成化水平，对保障驾乘健康、增强用车安全性具有重要实践意义，为车载智能摆件的多功能集成应用提供参考方案。

关键词：车载摆件；单片机；防盗预警