基于STM32的智能浴室除雾通风系统设计

引言

在日常生活中，浴室的湿度和温度容易因淋浴而迅速升高，导致镜面起雾、空气不流通，甚至影响墙面和浴室设备的寿命。智能浴室除雾通风系统可以自动检测浴室的温湿度情况，自动启动除雾风扇，调节通风状态，确保浴室空气清新、镜面保持清晰。本文设计了一个基于STM32的智能浴室除雾通风系统，集成温湿度监测、除雾、通风控制和远程监控功能。

环境准备 1. 硬件设备 STM32F103C8T6 开发板（或其他 STM32 系列）：用于系统控制和数据处理。温湿度传感器（如DHT22）：用于实时监测浴室的温度和湿度。风扇：用于加速空气流通，除去湿气。加热膜：用于保持镜面干燥，防止镜面起雾。继电器模块：用于控制风扇和加热膜的开关。OLED 显示屏：用于显示当前温度、湿度和系统状态。Wi-Fi 模块（如ESP8266）：用于实现远程监控和数据上传。蜂鸣器：用于报警提示，如湿度过高等情况。LED 指示灯：用于显示系统的运行状态。电源模块、杜邦线、面包板等基础电子元件。 2. 软件工具 STM32CubeMX：用于配置STM32的外设。Keil uVision 或 STM32CubeIDE：用于编写、调试和下载代码。ST-Link 驱动程序：用于烧录程序到STM32。 项目实现 1. 硬件连接 温湿度传感器连接：将温湿度传感器的数据引脚连接到STM32的GPIO（如PA0），用于读取温湿度数据。风扇连接：通过继电器模块连接到STM32的GPIO（如PA1），用于控制风扇的开关。加热膜连接：通过继电器模块连接到STM32的GPIO（如PA2），用于控制加热膜的开关。OLED显示屏连接：OLED显示屏的SDA和SCL引脚连接到STM32的I2C接口（如PB6、PB7），用于显示系统状态。Wi-Fi模块连接：Wi-Fi模块的TX/RX引脚连接到STM32的USART接口，用于远程监控和数据传输。蜂鸣器连接：蜂鸣器的控制引脚连接到STM32的GPIO（如PA3），用于报警提示。 2. STM32CubeMX 配置 GPIO：配置多个GPIO引脚，用于连接温湿度传感器、继电器、蜂鸣器、LED等外设。I2C：用于OLED显示屏的数据通信。USART：用于Wi-Fi模块的通信，实现数据上传和远程监控。系统时钟：使用外部高速时钟HSE，提高系统响应速度和性能。

生成代码后，在Keil uVision或STM32CubeIDE中进行开发。

3. 主程序设计

智能浴室除雾通风系统的核心功能是通过温湿度传感器监测浴室环境，并根据温湿度数据自动控制风扇和加热膜的开启和关闭，确保浴室保持通风和镜面清晰。当湿度过高或温度过高时，系统会报警并通过Wi-Fi提醒用户。以下是系统的代码示例：

#include "stm32f1xx_hal.h"

#include "humidity_sensor.h"

#include "oled.h"

#include "relay.h"

#include "wifi.h"

#include "gpio.h"

// 定义温度和湿度阈值

#define HUMIDITY_THRESHOLD 70 // 湿度超标阈值（单位：%）

#define TEMPERATURE_THRESHOLD 30 // 温度超标阈值（单位：℃）

// 函数声明

void System_Init(void);

void Measure_Environment(void);

void Control_Ventilation(void);

void Control_Defogger(void);

void Display_Status(void);

void Send_Data_Remotely(void);

void Alarm_Control(void);

// 全局变量

float temperature = 0; // 当前温度

float humidity = 0; // 当前湿度

uint8_t alarm_triggered = 0; // 报警状态

void System_Init(void)

{

HAL_Init();

SystemClock_Config();

MX_GPIO_Init();

MX_I2C1_Init();

MX_USART1_UART_Init();

HumiditySensor_Init();

OLED_Init();

Relay_Init();

WiFi_Init();

OLED_ShowString(0, 0, "Bathroom Air System");

}

// 测量环境数据

void Measure_Environment(void)

{

HumiditySensor_Read(&temperature, &humidity);

}

// 控制通风系统

void Control_Ventilation(void)

{

// 如果湿度高于阈值，打开风扇通风

if (humidity > HUMIDITY_THRESHOLD)

{

Relay_Fan_On(); // 打开风扇

}

else

{

Relay_Fan_Off(); // 关闭风扇

}

}

// 控制镜面除雾

void Control_Defogger(void)

{

// 如果湿度高于阈值且温度适宜，则打开加热膜

if (humidity > HUMIDITY_THRESHOLD && temperature < TEMPERATURE_THRESHOLD)

{

Relay_Defogger_On(); // 打开加热膜

}

else

{

Relay_Defogger_Off(); // 关闭加热膜

}

}

// 显示系统状态

void Display_Status(void)

{

OLED_Clear();

OLED_ShowString(0, 0, "Temp: ");

OLED_ShowFloat(64, 0, temperature, 2);

OLED_ShowString(0, 1, "Humidity: ");

OLED_ShowFloat(64, 1, humidity, 2);

}

// 发送数据到远程服务器

void Send_Data_Remotely(void)

{

char buffer[100];

sprintf(buffer, "Temp:%.1f Humidity:%.1f", temperature, humidity);

WiFi_SendData(buffer); // 通过Wi-Fi发送数据

}

// 控制报警

void Alarm_Control(void)

{

if (humidity > HUMIDITY_THRESHOLD) // 湿度超标

{

HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_SET); // 打开蜂鸣器

alarm_triggered = 1;

}

else

{

HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_RESET); // 关闭蜂鸣器

alarm_triggered = 0;

}

}

int main(void)

{

System_Init();

while (1)

{

Measure_Environment(); // 读取环境数据

Control_Ventilation(); // 控制通风系统

Control_Defogger(); // 控制镜面除雾

Display_Status(); // 显示系统状态

Send_Data_Remotely(); // 上传数据

Alarm_Control(); // 控制报警

HAL_Delay(5000); // 每5秒更新一次

}

}

4. 各模块代码 温湿度传感器读取

#include "humidity_sensor.h"

void HumiditySensor_Init(void)

{

}

void HumiditySensor_Read(float *temp, float *hum)

{

*temp = 28.0;

*hum = 75.0;

}

继电器控制

#include "relay.h"

// 初始化继电器模块

void Relay_Init(void)

{

// 配置继电器引脚

}

// 打开风扇

void Relay_Fan_On(void)

{

HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET); // 打开风扇继电器

}

// 关闭风扇

void Relay_Fan_Off(void)

{

HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET); // 关闭风扇继电器

}

// 打开加热膜

void Relay_Defogger_On(void)

{

HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_SET); // 打开加热膜继电器

}

// 关闭加热膜

void Relay_Defogger_Off(void)

{

HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_2, GPIO_PIN_RESET); // 关闭加热膜继电器

}

OLED显示

#include "oled.h"

void OLED_Init(void)

{

}

void OLED_ShowString(uint8_t x, uint8_t y, const char *str)

{

}

void OLED_ShowFloat(uint8_t x, uint8_t y, float num, uint8_t decimal_places)

{

}

void OLED_Clear(void)

{

}

Wi-Fi数据发送

#include "wifi.h"

void WiFi_Init(void)

{

}

void WiFi_SendData(char* data)

{

}

系统工作原理 湿度控制通风：当湿度超标时，系统自动开启风扇加速空气流通，降低湿度。温湿度控制除雾：当镜面有雾且温度适宜时，系统自动开启加热膜，保持镜面清晰。报警功能：系统在湿度过高或温度超标时，通过蜂鸣器发出报警，并通过Wi-Fi提醒用户。实时显示与远程监控：OLED显示屏实时显示温度和湿度数据，同时系统将数据上传到服务器，用户可远程监控。 常见问题与解决方法 1. 湿度检测不准确 问题原因：温湿度传感器故障或安装位置不当。解决方法：定期清洁传感器，并将传感器安装在通风位置，避免直接接触水汽。 2. 风扇无法正常工作 问题原因：继电器故障或电源问题。解决方法：检查继电器和电源连接，确保风扇正常通电。 3. Wi-Fi连接不稳定 问题原因：Wi-Fi信号差或模块配置错误。解决方法：确保Wi-Fi信号覆盖良好，并正确配置连接参数。 扩展功能 空气净化功能：增加空气净化模块，过滤空气中的杂质和异味，提升浴室空气质量。定时通风：增加定时功能，使系统在指定时间段内进行通风，保持浴室空气新鲜。智能学习：通过历史数据分析，自动学习用户的习惯，智能调整通风和除雾时间。 结论

本项目设计的基于STM32的智能浴室除雾通风系统，通过温湿度监测和自动通风除雾功能，为用户提供了舒适、清新的浴室环境。系统具备自动化、远程监控和报警功能，适用于家庭、酒店等场景。未来可以通过增加空气净化和智能学习等功能，进一步提升系统的智能化水平和用户体验。

网址：基于STM32的智能浴室除雾通风系统设计 https://www.yuejiaxmz.com/news/view/77807

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