
1 项目概述
传统浴室环境潮湿密闭,湿度过高容易滋生霉菌,高温、高湿环境存在安全隐患。本智能浴室系统以 STM32 作为主控单元,实时采集浴室内部温度、湿度、光照强度环境参数。 系统分为自动模式与手动模式:
- 自动模式:单片机根据阈值自动判断,湿度超标启动除湿器,温度过高启动散热风扇;环境参数异常触发蜂鸣器报警。
- 手动模式:按键直接控制风扇、除湿器启停,不受环境阈值限制。
数据可以在 OLED 屏幕本地显示,同时通过串口虚拟终端打印环境信息,预留 WIFI 模块接口,可拓展联网数据上报功能。
2 系统硬件电路设计
整体 Proteus 仿真电路主要分为:主控最小系统、传感器采集模块、按键输入模块、执行驱动模块、显示通信模块。
2.1 STM32 主控最小系统
包含复位电路、晶振振荡电路,为单片机提供时钟与复位功能,作为整个系统的控制核心,接收传感器数据、扫描按键、输出控制信号驱动外设。
注意:图中同时画出 STC89C52,本项目实际使用 STM32 作为主控。
2.2 环境采集模块
- DHT11 温湿度传感器 单总线数字传感器,直接输出温度、湿度数值,连接单片机 IO 口,完成浴室温湿度采集。OLED 屏幕实时刷新温度、湿度读数。
- 光照强度检测电路 光敏电阻 LDR1 搭配分压电路,接入 ADC 模数转换芯片,将光照模拟量转换为数字信号送入单片机,实现光照强度采集。
2.3 按键控制模块
- 开关按键:控制设备总开关;
- 切换控制按键:切换风扇、除湿器设备;
- 手动 / 自动模式按键:切换系统工作模式。
2.4 执行机构驱动电路
采用三极管 + 继电器驱动方案,单片机 IO 输出高低电平,三极管导通驱动继电器吸合,控制风扇、除湿器通断。二极管 D1、D4 作为续流二极管,吸收继电器线圈反向电动势,保护三极管。
- 风扇 RL1:浴室高温通风散热;
- 除湿器 RL2:湿度过高开启,降低浴室湿度。
2.5 报警模块
蜂鸣器 BUZ1 由三极管 Q2 驱动,当检测温湿度超出设定安全阈值,IO 输出高电平,三极管导通,蜂鸣器响起报警。
2.6 显示与通信模块
- OLED 显示屏:本地实时显示温度、湿度、光照强度三项环境数据;
- Virtual Terminal 虚拟串口终端:串口输出打印环境参数、当前工作模式;
- WIFI 模块预留接口:可拓展将环境数据上传上位机。
3 系统工作逻辑
- 系统上电初始化,OLED、串口初始化,读取 DHT11 温湿度、ADC 光照数据;
- 判断手动 / 自动模式按键状态;
- 自动模式 单片机对比采集数据和预设阈值:湿度大于阈值启动除湿器;温度过高启动散热风扇;环境参数异常开启蜂鸣器报警。传感器数据持续刷新,实时更新 OLED 与串口输出。
- 手动模式 屏蔽阈值判断,通过按键直接控制风扇、除湿器开启关闭。
- 循环采集环境数据,循环扫描按键,持续更新外设状态。
仿真运行效果:虚拟终端持续打印温度:30湿度:50光照:35、自动模式、智能浴室系统,OLED 同步展示三组环境数据。
4 仿真调试说明
- DHT11 传感器注意时序,单片机 IO 严格遵守单总线通信时序,否则温湿度读取失败;
- ADC 采集光敏电阻分压值,注意参考电压配置,保证光照数值读取准确;
- 继电器驱动电路,单片机 IO 驱动能力有限,必须经过三极管放大,不能直接 IO 驱动继电器;
- 串口虚拟终端波特率要和程序代码保持一致,否则会出现乱码。
5 项目拓展方向
- WIFI 模块接入,把温湿度光照数据上传云平台,手机 APP 远程查看浴室环境;
- 增加阈值可调按键,用户可以自行修改温湿度报警阈值;
- 增加水位检测,实现浴室溢水检测报警;
- 增加人体红外传感器,实现人来自动开灯、人离开延时关闭设备。
6 总结
本智能浴室系统基于 STM32 完成多传感器环境采集,继电器控制家电外设,Proteus 仿真完整实现手动自动双模式,集采集、显示、报警、控制于一体。电路结构清晰,代码逻辑易懂,适合单片机课程设计、毕业设计学习参考。
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