基于单片机的智能衣柜设计

摘 要：针对传统衣柜容易出现受潮发霉、滋生细菌等现象，设计了一款以STM32单片机为核心的智能衣柜。主要模块有单片机、照明模块、蓝牙模块、湿度传感器、除湿模块、消毒模块、显示器等。系统根据柜内湿度将数据显示在OLED显示屏上。当衣柜内部湿度达到上限值，则衣柜自动打开除湿功能。通过按键控制消毒功能的开关，在打开柜门时自动关闭消毒功能，且自动打开照明灯。通过蓝牙模块与手机连接，通过APP实时查看柜内状况，并且可以对衣柜的湿度上限进行设置，也可以控制消毒功能开关。结果表明智能衣柜具有辅佐人们管理衣物的特点。

关键词：智能衣柜；除湿杀菌；蓝牙传输；STM32单片机

中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2024）17-0019-05

0 引 言

当今信息化技术快速发展，我们生活中所使用的家具已经越来越完善，也更加智能化、现代化，这让人们的生活越来越快捷、方便、舒适。这种理论与方法的引入与应用，使高科技产品更加贴近和渗透到人们的生活与事业之中。“智能化”和人们以往的数字、无线等技术有所不同，它可以使人们的智能衣柜具备越来越强的能力，极大地增强了人们的生活品质。

智能衣柜是智能家居行业的一种产品，在功能定位方面，智能衣柜是一种创新性、实践性强的产品。现在市面上，要想找出一款合适的智能衣柜，还是一件比较困难的事情。所以，智能衣柜的新颖设计，一定会引起很多人的注意，一定会创造出一个庞大的市场。

根据市场调查的数据，在传统衣柜中，衣物经常会受潮发霉，这些都会对人们的身体健康造成威胁，而要想解决这类隐患，就必须要用人工的方式。智能衣柜是根据市场需求而开发的，它的目标是可以代替人们去管理衣柜中的衣物。所以，对智能衣柜系统的照明、除湿消毒、向手机发送衣柜数据等功能进行了研究[1]。

1 系统总体结构

智能衣柜控制系统采用STM32单片机作为主控制器。进入工作状态后，通过OLED12864显示屏实时显示出衣柜内部的湿度情况，并把所得到的数据传输给手机。当衣柜内部湿度超过标准值时，就会自动开启除湿功能。通过按键控制消毒模块的打开和关闭。系统在程序运行过程中通过蓝牙模块，以实现用户通过APP对智能衣柜的控制，设置湿度的上限参数，并且用户可以通过APP对消毒模块进行开关控制[2]。系统总体框图如图1所示。

2 智能衣柜系统硬件电路设计

智能衣柜系统主要包括主控模块、按键模块、湿度传感器模块、蓝牙模块、OLED12864显示模块、照明模块等组成。其中主控模块承担着对整个系统工作的控制任务，通过STM32F103C8T6单片机控制系统的运行。利用DHT11的高精准度和可靠的设计，可以自动检测衣柜内部环境的湿度值，设置湿度的上限值，从而实现超出上限值时自动打开除湿功能。通过连接到OLED12864显示器，我们就能够将经过单片机处理的数据实时呈现出来。系统通过蓝牙模块与手机端进行无线传输，通过手机可对系统进行控制。图2为硬件电路图。

3 系统总程序设计

系统在上电后，首先进行初始化，然后扫描按键，如果按下按键K1则进入按键子程序，如果按键K4按下则进入消毒子程序，如果湿度超限则执行除湿子程序，将数据传输给显示模块，显示在OLED显示屏上，如果通过蓝牙连接手机则执行蓝牙模块子程[3]。据此分析得到的系统总体工作流程如图3所示。

3.1 除湿模块程序设计

系统在上电后，首先初始化湿度传感器，然后采集当前衣柜内部环境的湿度信息，将环境湿度情况在显示屏上显示，如果检测到的湿度超过设置的上限值，则除湿模块开启，反之程序结束运行[4]。据此分析得到的除湿模块工作流7fJIeNZktFoJG6iwAzP1hHE6+JXmfYlNzwyqZS9BZU0=程如图4所示。

3.2 消毒模块程序设计

系统在上电后，首先初始化按键模块，然后读取按键模块信息，当检测到柜门打开则照明模块开启，当检测到柜门关闭则照明模块关闭，柜门关闭时按下K4按键，则消毒模块开启，再次按下K4按键结束消毒程序[5]。据此分析得到的消毒模块工作流程如图5所示。

4 实验智能衣柜运行测试

4.1 软件在线调试

使用Keil4软件编写了主程序以及各个模块功能的子程序。完成后进行编译，根据编译结果中提示的错误进行修改，直到没有警告和错误。然后利用“ST-Link”将程序下载到单片机。程序测试如图6所示[6]。

4.2 功能测试

智能衣柜系统在通电之后，可以有四种运行状态，分别是：正常运行状态、手动消毒状态、保护功能状态、蓝牙控制状态[7]具体内容如下：

1）正常运行。系统上电后，会自动进入正常运行状态。此时OLED显示屏显示内容如图7所示。

在正常工作条件下，可实现自动除湿功能。当湿度高于设定上限值的时候，单片机下达指令，控制继电器闭合，使除湿模块开启，如图8所示，红色灯模拟热风向里吹，同时绿色灯模拟向外排气，当湿度小于设定上限值的时候，除湿模块关闭[8]。

2）手动消毒。在正常运行状态下，按动K4按键，系统进入手动消毒状态，如图9所示，绿色灯模拟消毒模块的打开。在手动消毒状态下，再次按动按键K4，则系统返回到正常运行状态[8]。

3）保护功能。为防止柜门打开后，紫外线灯对人体造成伤害，设计了一个方案，在柜门打开的时候，消毒模块关闭，此时按动K4按键无效，柜门合上后，系统恢复正常运行。如图10所示，白色LED灯为照明模块，绿色LED 灯模拟柜门打开状态。

4）蓝牙控制。利用蓝牙模块，通过APP对衣柜下达指令，当用户想要设置湿度上限，只需在软件中发送H：n（n为湿度值）加回车键，点击SEND即可下达指令；当用户想要打开消毒模块，只需在软件中发送ON加回车键，点击SEND即可，如图11所示；当用户想要关闭消毒模块，只需在软件中发送OFF加回车键，点击SEND即可[9]。

4.3 智能衣柜系统实验数据结果与分析

为了测试智能衣柜系统对测量湿度的准确程度，利用第三方湿度检测器，测试系统是否与之测试结果相同[6]，如图12、图13所示。

为了测试智能衣柜系统除湿模块的稳定性，分别用了8种不同的湿度环境对除湿功能进行了测试，经过测试得到的除湿实验数据如表1所示。

为了测试智能衣柜系统消毒模块的安全稳定性，分别用了4种操作状态对消毒模块进行了测试，经过测试得到的消毒模块测试数据如表2所示[5]。

5 结 论

按照智能衣柜系统的设计步骤，实现了智能衣柜系统的制作，并通过实验证明了智能衣柜各个功能的可行性。首先，初始化智能衣柜参数设置，并设置除湿上限为50 %RH。然后，智能衣柜可以根据实时的湿度状况进行判断，若当前湿度值超过50 %RH的上限湿度值，那么智能衣柜将会自动进行防潮除湿。之后，通过按键模块来控制杀菌消毒，当衣柜门打开时，照明灯自动亮起，杀菌消毒工作自动结束。最后，通过蓝牙模块，在手机APP上实现对智能衣柜的控制。功能基本稳定，整体测试良好，是一款新型的智能衣柜系统。

智能衣柜的研究还有很多不足的方面，功能设计可以更加完善，比如可以根据环境推荐穿搭等。智能衣柜作为一种智能家居产品，其在未来的发展前景非常广阔。智能化程度不断提高，随着人工智能、物联网等技术的不断发展和应用，智能衣柜的智能化程度将会不断提高，可以实现更加智能化的衣物管理等功能。智能衣柜可以为用户提供更加智能化、便捷化、个性化的衣物管理服务，同时也可以与其他行业进行合作，实现更加全面的智能化服务。

参考文献：

[1] 毛毅.智能衣柜的研究与设计 [D].长沙：中南林业科技大学，2011.

[2] 于聪聪，叶晓勇.我国定制家具行业趋势研究 [J].中国人造板，2023，30（5）：7-10.

[3] 王旭.智能衣柜监控系统的设计 [D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2018.

[4] 朱林峰，杨一帆，梅术龙.一种智能衣柜的设计与研究 [J].轻工科技，2022，38（4）：73-75.

[5] 徐松华.基于阿里云的物联网多功能衣柜 [J].科技创新与应用，2022，12（15）：52-55.

[6] 宋雨情，周稼辉，杨陈浩，等.基于单片机STM32的多功能智能衣柜设计 [J].电工技术，2022（10）：25-27.

[7] MANSUR A，HIROSHI S，BRAHIM B，et al.Calibration Cost Reduction of Indoor Localization Using Bluetooth Low Energy Beacon [J].jaciii，2022，26（1）：97-106.

[8] 黄艺聪.基于物联网的家电远程控制系统设计 [J].电子制作，2021（17）：62-65.

[9] 徐颖，何家铮，陈驰，等.一种基于stm32f4的吊装式衣柜控制系统 [J].机械工程与自动化，2020（5）：138-139+142.

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2024.17.005

作者简介：张浩（1976—），男，汉族，山东德州人，讲师，本科，研究方向：大数据、信息工程；韩祥森（1994—），男，汉族，山东淄博人，讲师，本科，研究方向：电子与通信技术、智能控制。

课题项目：横向课题（HX-2023-103）

Intelligent Wardrobe Design Based on Single-chip Microcomputer

ZHANG Hao， HAN Xiangsen

（Shandong Huayu University of Technology， Dezhou 253034， China）

Abstract： In view of the phenomenon that traditional wardrobe is prone to become damp， go mouldy and breed bacteria， this paper designs an intelligent wardrobe with an STM32 single-chip microcomputer as its core. The main modules are single-chip microcomputer， lighting module， Bluetooth module， humidity sensor， dehumidification module， disinfection module， display device and so on. The system displays the data on the OLED display screen according to the humidity in the wardrobe. When the internal humidity of the wardrobe reaches the upper limit value， the wardrobe automatically opens the dehumidification function. The switch of the disinfection function is controlled by the pushbutton and the disinfection function is automatically closed when the wardrobe door is opened， and the lamp is automatically turned on. The Bluetooth module is connected to the mobile phone， and the status of the wardrobe is checked in real time through the APP， and the humidity upper limit of the wardrobe can be set， and the disinfection function switch can also be controlled. The results show that the intelligent wardrobe has the characteristics of assisting people to manage clothes.

Keywords： intelligent wardrobe; dehumidification and sterilization; Bluetooth transmission; STM32 single-chip microcomputer