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编号：

T4962402M

设计简介：

本设计是基于单片机的智能家电控制系统，主要实现以下功能：

1. 通过温度传感器检测温度，通过光照传感器检测光照强度
2. 可以通过按键设置温度阈值和光照阈值，可以实现按键控制加热、制冷、窗帘和灯的开关
3. 可以自动控制加热和制冷
4. 当光照低于阈值，可以自动打开台灯，当光照高于阈值，可以自动关闭窗帘
5. 可以通过WiFi连接云平台，实现远程监测数据和远程控制

电源： 5V
传感器：温度传感器(DS18B20)，光照传感器（光敏电阻）
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：加热片（N-MOS），风扇（N-MOS），步进电机（28BYJ-48-5V），USB灯
人机交互：独立按键，WiFi模块（ESP8266）

标签：STM32、OLED12864、DS18B20、光敏电阻、ESP8266、ULN2003、28BYJ-48-5V

题目扩展：基于物联网的家居控制系统、基于单片机的教室环境监测系统、基于物联网的智能家居

基于 STM32 的智能家电控制系统设计与实现

一、主控部分

核心：STM32 单片机

功能：获取输入数据、内部处理、控制输出

二、输入部分

1. 温度采集模块：获取环境温度数据
2. 光敏电阻模块：获取环境光照强度
3. 独立按键：用于切换系统界面、设置参数阈值、开关家电设备等操作
4. 供电电路：为整个智能家电控制系统供电

三、输出部分

1. OLED 显示模块：显示传感器监测到的温度、光照强度等数据，以及参数阈值设置界面
2. MOS 管控制模块（两个）：分别控制加热设备和风扇的运行
3. LED 灯模块（阳台灯）：提供照明功能
4. 蜂鸣器报警模块：当监测数据异常时，触发蜂鸣器报警提醒
5. 步进电机模块：模拟窗帘开关动作，实现窗帘自动控制
6. WIFI 模块：通过 WIFI 网络将监测数据上传至手机，支持远程监控与家电控制

第 5 章 实物调试

5.1 整体实物构成

该设计主要硬件包括 STM32F103C8T6 单片机作为主控，负责数据处理与指令控制；Type - c 口电源电路及相关辅助电路，为系统提供稳定电源；光敏电阻用于光照检测，将光照强度变化转化为电压信号供单片机采集；ULN2003 芯片与电机配合，实现对电机的驱动控制。

焊接流程方面，首先要准备好焊接工具，如电烙铁、焊锡丝等。先焊接单片机最小系统，将单片机准确放置在焊盘上，使用合适温度的电烙铁，先固定对角引脚，确保芯片位置准确后再焊接其余引脚。接着焊接电源电路，注意电容、电阻等元件的极性和参数，依次焊接好 Type - c 接口、电容、电阻等。焊接光照检测模块的光敏电阻及分压电阻时，保证引脚焊接牢固，避免虚焊。最后焊接电机驱动电路，焊接 ULN2003 芯片时要小心，防止引脚连锡，再连接好电机接口。

注意事项上，焊接前要仔细检查元件是否完好，确认型号、参数与设计相符。焊接过程中，严格控制电烙铁温度，避免温度过高损坏元件。对于芯片等精密元件，可使用低温焊锡，焊接时间不宜过长。要注意静电防护，可佩戴防静电手环，防止静电击穿元件。焊接完成后，仔细检查焊点，确保无虚焊、连锡等问题，再进行通电测试。整体实物如图 5-1 所示：

图 5-1 整体实物图

5.2 手动控制测试

按下按键可对设备进行控制，能控制各项设备的开关。手动控制测试图如下图 5-2 所示。

图 5-2 手动控制测试图

5.3 自动模式功能测试

自动模式下，系统通过实时采集光照强度与温度数据，实现家电设备的智能化自动控制。当检测到光照强度小于设定阈值时，系统自动触发灯光开启，并控制窗帘打开，以利用自然光补充照明并提升室内亮度；若光照强度大于等于阈值，则自动关闭灯光和窗帘，减少不必要的能源消耗。在温度控制方面，当检测到环境温度低于设定阈值时，系统会关闭风扇，同时开启加热设备，以提升室内温度至舒适范围；若温度高于设定阈值，则自动打开风扇并关闭加热设备，通过通风降温维持适宜环境。整个过程无需人工干预，系统依据环境参数的实时变化自主完成设备调节，实现家居环境的自动化管理。自动模式功能测试如下图 5-3 所示：

图 5-3 自动模式功能测试图

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 手动控制测试

按下按键可对设备进行控制，能控制各项设备的开关。手动控制测试图如下图 6-2 所示。

图 6-2 手动控制测试图

6.3 阈值设置功能测试

阈值设置功能通过按键操作实现，按键 2 在界面 1 可增加温度最小值、界面 2 增加温度最大值、界面 3 增加光强最小值、界面 4 增加光强最大值；按键 3 在界面 1 可减少温度最小值、界面 2 减少温度最大值、界面 3 减少光强最小值、界面 4 减少光强最大值，以此完成温度和光强阈值的调整设置。阈值设置功能如下图 6-3 所示：

图 6-3 阈值设置功能图