基于STM32的智能衣柜系统设计与实现（全部资料）

基于STM32的智能衣柜系统设计与实现

摘要

为解决传统衣柜通风不良、温湿度失衡、衣物易受潮发霉、消毒不及时等问题，本文设计了一款基于STM32F103C8T6单片机的多功能智能衣柜系统。该系统集成温湿度检测、空气质量监测、光照感应、柜门状态识别等多种传感模块，通过继电器驱动加热、通风、消毒、照明等执行机构，实现衣柜内环境的自动调节与智能控制。同时支持手动/自动模式切换、蓝牙APP远程控制、参数阈值自定义调节等功能，可通过OLED屏幕实时显示环境数据与系统状态。本文详细阐述系统的硬件电路设计、软件逻辑架构、功能模块实现及系统测试过程，测试结果表明，该智能衣柜系统运行稳定、响应迅速、控制精度满足日常使用需求，能有效改善衣物储存环境，提升生活便捷性与智能化水平。

关键词：STM32F103C8T6；智能衣柜；环境监测；自动控制；蓝牙远程控制

第一章 引言

1.1 研究背景与意义

随着智能家居产业的快速发展，智能化产品逐渐渗透到日常生活的各个场景，传统家具的智能化升级成为趋势。衣柜作为家庭储存衣物的核心家具，其功能仍停留在基础收纳层面，难以满足现代用户对衣物储存环境的高品质需求。在潮湿季节，衣柜内温湿度失衡易导致衣物受潮、发霉、产生异味；长期存放的衣物易滋生细菌、螨虫，影响人体健康；传统衣柜缺乏主动通风、消毒、温度调节功能，需人工频繁打理，操作繁琐。

基于此，本文设计一款集环境监测、自动调节、远程控制、模式切换于一体的智能衣柜系统，通过传感器实时采集衣柜内温湿度、空气质量、光照强度等环境参数，结合STM32单片机的逻辑判断与控制能力，自动触发加热、通风、消毒、照明等功能，同时支持蓝牙APP远程控制与手动参数调节，实现衣物储存环境的智能化管理。该系统不仅能有效解决传统衣柜的痛点，提升衣物储存的安全性与舒适性，还能契合智能家居的发展趋势，具有较高的实用价值与推广前景。

1.2 国内外研究现状

在国外，智能家居产业起步较早，智能衣柜相关技术较为成熟。部分品牌推出的智能衣柜产品已实现温湿度调控、紫外线消毒、衣物护理等功能，且支持与家庭智能网关联动，实现多设备协同控制。例如，韩国某品牌智能衣柜集成了蒸汽护理、UV消毒、除湿通风功能，通过手机APP可远程设置工作模式与参数，但其产品价格较高，功能针对性较强，难以普及到普通家庭。

在国内，随着消费升级与智能家居概念的普及，智能衣柜逐渐成为研究热点。国内企业与科研机构多聚焦于性价比与功能集成化，推出的产品多以温湿度检测、消毒、通风为核心功能，部分产品加入了蓝牙或Wi-Fi远程控制模块。但现有产品仍存在一些不足：部分系统控制精度较低，环境参数调节响应滞后；功能模块兼容性较差，手动与自动模式切换逻辑复杂；部分产品缺乏空气质量监测与主动报警功能，难以全面保障衣物储存环境安全。因此，研发一款功能全面、控制精准、操作便捷、性价比高的智能衣柜系统具有重要的现实意义。

1.3 本文主要研究内容与结构安排

1.3.1 主要研究内容

本文以STM32F103C8T6单片机为核心，设计一款多功能智能衣柜系统，具体研究内容如下：

• 系统总体方案设计：明确系统功能需求，划分硬件与软件模块，搭建系统总体架构，确定各模块的协同工作逻辑。

• 硬件电路设计：基于STM32F103C8T6单片机，设计传感器模块（温湿度、空气质量、光敏、光电红外）、执行器模块（加热、通风、消毒、照明、步进电机）、显示模块（OLED）、通信模块（蓝牙）、按键控制模块的接口电路与驱动电路，确保各模块稳定工作。

• 软件逻辑设计：基于Keil MDK开发环境，设计系统主程序、各功能模块子程序（环境参数采集、阈值判断、模式切换、远程控制、定时任务），实现自动模式下的环境自适应调节与手动模式下的精准控制，优化程序流程，提升系统响应速度。

• 系统集成与测试：搭建硬件实验平台，进行软件程序烧录与调试，对系统的环境监测精度、功能实现效果、远程控制稳定性、模式切换可靠性进行测试，分析测试结果并优化系统性能。

1.3.2 论文结构安排

本文共分为7章，各章节内容安排如下：

第1章 引言：阐述研究背景与意义，分析国内外研究现状，明确本文研究内容与论文结构。

第2章 系统总体设计：明确系统功能需求与设计目标，划分硬件与软件模块，搭建系统总体架构，设计各模块协同工作流程。

第3章 系统硬件电路设计：详细介绍各硬件模块的选型依据、接口电路设计、驱动电路原理，绘制整体电路原理图。

第4章 系统软件设计：阐述软件开发环境与开发工具，设计系统主程序流程与各功能模块子程序逻辑，说明关键功能的实现方法。

第5章 系统集成与测试：搭建测试平台，制定测试方案，对系统各项功能与性能进行测试，分析测试结果。

第6章 系统优化与展望：总结系统存在的不足，提出针对性的优化方案，对未来智能衣柜的发展方向进行展望。

第7章 结论：概括全文研究成果，总结系统设计的核心价值与应用前景。

1.4 本章小结

本章围绕智能衣柜的研究背景与意义展开，分析了国内外智能衣柜的研究现状与现有产品的不足，明确了本文的研究内容与论文结构，为后续系统的总体设计、硬件与软件开发奠定了基础。

第二章 系统总体设计

2.1 系统功能需求分析

基于用户需求与市场调研，本文设计的智能衣柜系统需实现以下功能，涵盖环境监测、自动控制、手动控制、远程控制、参数调节等多个维度：

2.2 系统设计目标

为确保系统满足实际使用需求，设定以下设计目标：

• 监测精度：温湿度检测误差≤±1℃、±5%RH；空气质量检测能准确识别超标状态；光照强度检测可区分强光、弱光、无光环境。

• 控制响应：传感器采集周期≤1s，执行机构响应延迟≤2s，模式切换与参数调节实时生效。

• 稳定性：系统连续运行24小时无故障，蓝牙通信距离≥5m，数据传输无丢失、无延迟。

• 操作性：按键布局合理，操作简洁；OLED屏幕显示清晰，参数直观；手机APP界面友好，远程控制便捷。

• 安全性：UV消毒灯仅在柜门关闭时工作，开门自动关闭；加热片、UV灯等执行机构通过继电器隔离驱动，避免短路风险。

2.3 系统总体架构设计

本系统采用“核心控制+传感采集+执行驱动+通信交互+显示控制”的架构，以STM32F103C8T6单片机为核心，各模块协同工作，系统总体架构分为硬件层与软件层，具体如下：

2.3.1 硬件层架构

硬件层分为核心控制模块、传感模块、执行器模块、显示模块、通信模块、按键控制模块、电源模块，各模块功能如下：

• 核心控制模块：以STM32F103C8T6为核心，负责接收各传感器采集的数据，执行逻辑判断与控制指令，协调各模块工作，处理蓝牙通信数据与按键指令。

• 传感模块：包括DHT11、MQ-135、光敏传感器、光电红外传感器，负责采集温湿度、空气质量、光照强度、柜门状态等环境参数，将模拟信号或数字信号传输至核心控制模块。

• 执行器模块：包括加热片、风扇、UV消毒灯、LED灯、步进电机、有源蜂鸣器，通过继电器或驱动电路接收核心控制模块的指令，执行相应动作（加热、通风、消毒、照明、升降、报警）。

• 显示模块：采用OLED屏幕，实时显示环境参数（温湿度、空气质量、光照强度）、系统状态（工作模式、执行机构状态）、时间与定时信息。

• 通信模块：采用BT04A蓝牙模块，实现核心控制模块与手机APP的数据交互，上传环境参数，接收远程控制指令。

• 按键控制模块：设置多个功能按键，用于模式切换、参数调节、手动控制执行机构，实现本地操作。

• 电源模块：为整个系统提供稳定电源，将220V交流电转换为5V、3.3V直流电，满足各模块供电需求。

2.3.2 软件层架构

软件层基于嵌入式C语言开发，采用模块化设计思想，分为主程序模块、传感采集模块、逻辑控制模块、显示驱动模块、蓝牙通信模块、按键处理模块、定时任务模块，各模块功能如下：

• 主程序模块：负责系统初始化（GPIO、RTC、串口、ADC等），调用各功能模块子程序，实现系统整体流程控制。

• 传感采集模块：负责驱动各传感器工作，采集环境参数，对采集的数据进行滤波、校准处理，确保数据准确性。

• 逻辑控制模块：根据预设阈值与传感器数据，判断是否触发执行机构动作；处理模式切换指令，实现自动/手动模式下的控制逻辑切换；响应手动与远程控制指令，驱动执行器工作。

• 显示驱动模块：驱动OLED屏幕工作，将环境参数、系统状态、时间信息等格式化显示，支持参数实时刷新。

• 蓝牙通信模块：配置蓝牙模块参数，实现数据收发，将环境参数上传至APP，解析APP下发的远程控制指令并传输至核心控制模块。

• 按键处理模块：识别按键动作（短按、长按），解析按键指令，执行模式切换、参数调节、手动控制等操作，防止按键误触发。

• 定时任务模块：基于RTC实现实时时间同步，执行UV消毒定时任务，控制各执行机构的工作时长（如加热、消毒时长限制）。

2.4 系统工作流程设计

2.4.1 系统启动流程

系统通电后，首先进行初始化操作，包括STM32单片机GPIO、RTC、ADC、串口等外设初始化，蓝牙模块、OLED屏幕初始化，传感器初始化，参数初始化（加载默认温湿度阈值、消毒定时时间、报警阈值等）。初始化完成后，OLED屏幕显示系统启动界面，随后进入自动模式，传感器开始采集环境参数，系统根据参数与预设阈值判断是否触发执行机构动作，同时将参数上传至OLED屏幕与蓝牙APP，进入正常工作状态。

2.4.2 自动模式工作流程

自动模式下，系统自主完成环境监测与调节，流程如下：

2.4.3 手动模式工作流程

通过按键切换至手动模式后，系统停止自动调节功能，用户可通过按键或蓝牙APP控制各执行机构，流程如下：

2.5 本章小结

本章明确了系统的功能需求与设计目标，搭建了硬件层与软件层的总体架构，划分了各功能模块，设计了系统启动流程、自动模式与手动模式工作流程，为后续硬件电路设计与软件程序开发提供了整体框架与指导依据。

第三章 系统硬件电路设计

3.1 核心控制模块电路设计

3.1.1 核心芯片选型

本系统选用STM32F103C8T6单片机作为核心控制芯片，该芯片属于ST公司的STM32F1系列，基于ARM Cortex-M3内核，主频最高72MHz，具备丰富的外设资源与优异的性能，性价比高，适合嵌入式智能控制场景。其主要参数如下：

• Flash容量64KB，RAM容量20KB，可满足系统程序存储与数据处理需求。

• 具备3个16位定时器、2个ADC（12位精度）、多个UART、SPI、I2C通信接口，可连接蓝牙模块、OLED屏幕、传感器等外设。

• 工作电压3.3V，功耗低，适合便携式智能设备；封装为LQFP48，体积小，便于电路板布局。

相较于其他单片机（如51单片机、Arduino），STM32F103C8T6运算速度更快、外设资源更丰富，能同时处理多个传感器数据与执行机构控制指令，满足系统多任务协同工作的需求。

3.1.2 STM32最小系统电路设计

STM32F103C8T6最小系统电路是保障芯片正常工作的基础，包括电源电路、复位电路、时钟电路，具体设计如下：

（1）电源电路

系统采用5V外部电源供电，通过AMS1117-3.3V稳压器将5V电压转换为3.3V，为STM32单片机及其他3.3V外设（蓝牙模块、OLED屏幕）供电。电源电路中加入10μF与0.1μF电容，用于滤波，稳定输出电压，防止电压波动对芯片造成影响。AMS1117-3.3V稳压器具备过流保护、过热保护功能，可提升电源电路的可靠性。

（2）复位电路

采用上电复位与手动复位相结合的复位电路，复位引脚（NRST）通过10KΩ电阻接3.3V电源，通过0.1μF电容接地，同时连接一个手动复位按键至地。上电时，电容充电，NRST引脚保持低电平一段时间，实现上电复位；按下手动复位按键时，NRST引脚接地，产生低电平，实现手动复位，复位后系统重新初始化并开始运行。

（3）时钟电路

STM32F103C8T6单片机需外部晶振提供时钟信号，分为高速外部晶振（HSE）与低速外部晶振（LSE）。HSE选用8MHz晶振，通过两个22pF电容接地，为系统提供高速时钟信号，经倍频后可达到72MHz主频；LSE选用32.768KHz晶振，配合两个22pF电容，为RTC实时时钟提供时钟信号，确保时间计时准确。

3.2 传感模块电路设计

3.2.1 DHT11温湿度传感器电路

DHT11是一款低成本、高精度的数字温湿度传感器，采用单总线通信方式，仅需一根数据线即可实现与STM32单片机的数据传输，接口简单，适合嵌入式系统使用。其测量范围为温度0~50℃（误差±1℃），湿度20%~90%RH（误差±5%RH），满足衣柜内温湿度检测需求。

DHT11引脚包括VCC、GND、DATA，电路设计如下：VCC引脚接5V电源（兼容3.3V），GND引脚接地，DATA引脚通过10KΩ上拉电阻接3.3V，再连接至STM32单片机的GPIO引脚（如PA0）。上拉电阻用于保证总线空闲时为高电平，确保通信稳定性。DATA引脚为双向I/O口，STM32通过该引脚发送起始信号，DHT11响应后发送温湿度数据，单片机接收并解析数据。

3.2.2 MQ-135空气质量传感器电路

MQ-135传感器是一款半导体空气质量传感器，可检测甲醛、CO、苯、烟雾等有害气体，适合用于衣柜内空气质量监测。该传感器输出模拟信号，需通过ADC转换为数字信号后传输至STM32单片机，其工作电压为5V，加热电压为5V，加热后传感器才能稳定工作。

电路设计如下：MQ-135的VCC引脚接5V电源，GND引脚接地，HEATER引脚接5V电源（加热引脚），AOUT引脚（模拟输出）通过1KΩ电阻连接至STM32单片机的ADC输入引脚（如PA1），同时通过0.1μF电容滤波，减少信号干扰。为保护传感器，加热回路中可串联一个限流电阻，防止电流过大烧毁传感器。STM32通过ADC采集AOUT引脚的模拟电压，根据电压值判断空气质量是否超标（电压越高，有害气体浓度越高）。

3.2.3 光敏传感器电路

光敏传感器采用光敏电阻与分压电路组成，用于采集衣柜内光照强度，输出模拟信号。光敏电阻的阻值随光照强度变化而变化，光照越强，阻值越小；光照越弱，阻值越大，通过分压电路可将阻值变化转换为电压变化，再通过ADC转换为数字信号。

电路设计如下：光敏电阻一端接3.3V电源，另一端与10KΩ定值电阻串联后接地，串联节点连接至STM32单片机的ADC输入引脚（如PA2），同时并联一个0.1μF电容滤波。光照强度变化时，光敏电阻阻值变化，导致串联节点电压变化，STM32通过ADC采集该电压值，解析得到光照强度信息，判断是否需要开启LED灯。

3.2.4 光电红外传感器电路

光电红外传感器采用反射式红外传感器，用于检测柜门状态（开启/关闭），输出数字信号（高电平/低电平），接口简单，响应迅速。当柜门关闭时，红外光被柜门反射，传感器接收反射光，输出低电平；当柜门开启时，红外光无法反射，传感器输出高电平。

电路设计如下：传感器VCC引脚接5V电源，GND引脚接地，OUT引脚（输出）连接至STM32单片机的GPIO引脚（如PA3）。为防止传感器输出信号干扰单片机，可在OUT引脚与GPIO引脚之间串联一个1KΩ限流电阻。STM32通过检测OUT引脚的电平状态，判断柜门是否关闭，为UV消毒灯、LED灯的控制提供依据。

3.3 执行器模块电路设计

3.3.1 继电器驱动电路

加热片、风扇、UV消毒灯、LED灯等执行机构工作电压多为220V交流电或12V直流电，而STM32单片机GPIO引脚输出电压为3.3V，无法直接驱动这些执行机构，需通过继电器实现电平转换与隔离驱动，防止高压电路对单片机造成损坏。

本系统选用5V继电器，采用NPN三极管（S8050）驱动继电器工作，电路设计如下：STM32单片机GPIO引脚（如PB0）通过1KΩ限流电阻连接至S8050三极管基极，三极管发射极接地，集电极连接至继电器线圈一端，继电器线圈另一端接5V电源。为保护三极管与单片机，在继电器线圈两端反向并联一个续流二极管（1N4007），用于吸收线圈断电时产生的反向电动势。继电器的常开触点连接执行机构与220V/12V电源，当单片机输出高电平时，三极管导通，继电器线圈通电，常开触点闭合，执行机构工作；输出低电平时，三极管截止，继电器断电，执行机构停止工作。每个执行机构对应一个继电器驱动电路，确保独立控制。

3.3.2 各执行机构具体电路

（1）加热片与风扇电路

加热片选用12V低压加热片，功率50W，适合衣柜内低温加热；风扇选用12V直流风扇，用于通风散热、降低湿度。两者均通过继电器驱动，继电器常开触点一端接12V电源，另一端接加热片/风扇，加热片/风扇另一端接地。当继电器闭合时，12V电源接通，加热片/风扇工作；断开时停止工作。为防止过载，电路中可串联一个保险丝（1A）。

（2）UV消毒灯与LED灯电路

UV消毒灯选用12V低压UV-C消毒灯，波长254nm，具备杀菌消毒功能；LED灯模块选用12V大功率LED灯，提供照明。两者通过继电器驱动，电路设计与加热片一致，需注意UV消毒灯仅在柜门关闭时开启，通过光电红外传感器信号联动控制，确保用户安全。

（3）有源蜂鸣器电路

有源蜂鸣器内置振荡电路，通电即可发出报警声音，工作电压5V，无需额外驱动电路。电路设计如下：STM32单片机GPIO引脚（如PB1）通过1KΩ限流电阻连接至有源蜂鸣器正极，蜂鸣器负极接地。当空气质量超标时，单片机输出高电平，蜂鸣器通电报警；恢复正常后，输出低电平，报警停止。

（4）步进电机驱动电路

步进电机用于驱动挂衣架升降，选用42步进电机，工作电压12V，扭矩适中，精度高，适合精准升降控制。步进电机需通过驱动模块（如ULN2003）驱动，ULN2003是一款高耐压、大电流达林顿管阵列，可直接驱动步进电机，且能与STM32单片机直接接口。

电路设计如下：ULN2003的VCC引脚接5V电源，GND引脚接地，IN1~IN4引脚分别连接至STM32单片机的GPIO引脚（如PB2~PB5），OUT1~OUT4引脚连接至步进电机的四相绕组。步进电机的VCC引脚接12V电源，GND引脚接地。STM32通过IN1~IN4引脚输出脉冲信号，控制ULN2003驱动步进电机转动，通过改变脉冲频率调节电机转速，通过改变脉冲顺序控制电机正反转（实现挂衣架升降），通过控制脉冲数量控制升降高度，确保升降到位后精准停止。

3.4 显示与通信模块电路设计

3.4.1 OLED屏幕电路

本系统选用0.96英寸OLED屏幕，分辨率128×64，采用I2C通信方式，接口简单，功耗低，显示清晰，可显示多行文本与图形，适合用于环境参数与系统状态显示。OLED屏幕工作电压3.3V，兼容STM32单片机的I2C接口。

电路设计如下：OLED屏幕的VCC引脚接3.3V电源，GND引脚接地，SDA引脚（数据线）连接至STM32单片机的I2C1_SDA引脚（如PB7），SCL引脚（时钟线）连接至STM32单片机的I2C1_SCL引脚（如PB6）。为提高通信稳定性，SDA与SCL引脚可分别通过4.7KΩ上拉电阻接3.3V。STM32通过I2C总线发送控制指令与显示数据，驱动OLED屏幕显示温湿度、空气质量、光照强度、时间、工作模式、执行机构状态等信息，实现数据实时刷新。

3.4.2 BT04A蓝牙模块电路

BT04A是一款基于HC-04蓝牙模块的无线通信模块，支持蓝牙2.0协议，采用UART通信方式，可实现与手机APP的数据交互，工作电压3.3V，通信距离可达10m，满足家庭场景下的远程控制需求。

电路设计如下：BT04A的VCC引脚接3.3V电源，GND引脚接地，TXD引脚（发送端）连接至STM32单片机的UART1_RX引脚（如PA10），RXD引脚（接收端）连接至STM32单片机的UART1_TX引脚（如PA9）。为实现双向通信，需确保TXD与RXD交叉连接。BT04A默认波特率为9600bps，可通过AT指令配置波特率、设备名称等参数，STM32通过UART接口与蓝牙模块收发数据，将环境参数上传至手机APP，接收APP下发的远程控制指令。

3.5 按键控制模块电路设计

本系统设置6个功能按键，分别为模式切换键、确认键、加键、减键、菜单键、返回键，用于实现模式切换、参数调节、菜单导航等功能。按键采用独立按键设计，接口简单，抗干扰能力强。

电路设计如下：每个按键一端连接至STM32单片机的GPIO引脚（如PC0~PC5），另一端接地，同时每个GPIO引脚通过10KΩ上拉电阻接3.3V。无按键按下时，GPIO引脚为高电平；按键按下时，GPIO引脚接地，变为低电平。STM32通过检测GPIO引脚的电平变化，识别按键动作，为防止按键抖动（机械按键按下与松开时电平不稳定），软件中需加入延时消抖处理，确保按键指令准确识别。

3.6 电源模块电路设计

系统各模块供电需求不同，需设计多输出电压的电源模块，将220V交流电转换为5V、3.3V、12V直流电，具体设计如下：

• 220V转12V：选用12V/1A开关电源模块，将220V交流电转换为12V直流电，为加热片、风扇、UV消毒灯、LED灯、步进电机供电。

• 12V转5V：通过LM7805稳压器将12V电压转换为5V直流电，为继电器、有源蜂鸣器、MQ-135传感器加热回路供电。LM7805具备过流、过热保护功能，输出电流可达1.5A，满足供电需求。

• 5V转3.3V：通过AMS1117-3.3V稳压器将5V电压转换为3.3V直流电，为STM32单片机、蓝牙模块、OLED屏幕、DHT11传感器、光敏传感器、光电红外传感器供电。

各电源输出端均加入电容滤波电路，确保输出电压稳定，减少电压波动对各模块的影响。

3.7 系统整体电路原理图

基于上述各模块电路设计，绘制系统整体电路原理图，将核心控制模块、传感模块、执行器模块、显示模块、通信模块、按键控制模块、电源模块整合，确保各模块接口匹配、布线合理，避免信号干扰。整体电路原理图以STM32F103C8T6为核心，各模块通过GPIO、ADC、UART、I2C等接口与单片机连接，实现数据传输与控制指令交互。

3.8 本章小结

本章详细设计了系统各硬件模块的电路，包括核心控制模块的最小系统电路、各传感模块的接口电路、执行器模块的驱动电路、显示与通信模块的接口电路、按键控制模块电路及电源模块电路，明确了各模块的选型依据与电路原理，绘制了整体电路原理图，为系统硬件搭建与后续软件开发提供了硬件基础。

第四章 系统软件设计

4.1 软件开发环境与工具

4.1.1 开发环境

本系统软件基于Keil MDK-ARM V5开发环境开发，Keil MDK是一款针对ARM Cortex-M系列单片机的集成开发环境，支持C语言、汇编语言编程，具备代码编辑、编译、链接、调试等功能，集成了丰富的库文件与工具链，可快速实现嵌入式程序开发与调试。

4.1.2 开发工具与资源

• 编译器：ARM Compiler 5，支持C99标准，编译效率高，生成的代码体积小、运行速度快。

• 调试工具：ST-Link V2仿真器，通过SWD接口与STM32单片机连接，实现程序下载、在线调试、断点设置、变量监控等功能，便于排查程序错误。

• 库文件：STM32F103系列标准外设库，提供了GPIO、ADC、UART、I2C、RTC等外设的驱动函数，简化程序开发流程，提高开发效率。

• APP开发工具：蓝牙调试助手APP（手机端），用于接收蓝牙传输的环境参数，发送远程控制指令，无需额外开发专用APP，降低开发成本。

4.2 系统软件总体设计

系统软件采用模块化设计思想，以主程序为核心，调用各功能模块子程序，实现系统的整体功能。软件总体流程如下：系统通电初始化完成后，进入自动模式，循环采集环境参数，解析按键与蓝牙指令，根据工作模式与参数阈值控制执行机构动作，更新OLED屏幕显示，实现各功能的协同工作。

软件模块分为主程序模块、传感采集模块、逻辑控制模块、显示驱动模块、蓝牙通信模块、按键处理模块、定时任务模块，各模块相互独立又相互协作，通过函数调用实现数据交互与指令传递，便于程序的编写、调试、修改与扩展。

4.3 主程序设计

主程序是系统软件的核心，负责统筹各功能模块的工作，实现系统的整体流程控制，主程序流程如下：

• 调用传感采集模块子程序，采集温湿度、空气质量、光照强度、柜门状态数据，对数据进行滤波、校准处理。

• 调用蓝牙通信模块子程序，将采集的环境参数上传至手机APP，接收APP下发的指令并解析。

• 调用按键处理模块子程序，检测按键动作，解析按键指令（模式切换、参数调节、手动控制）。

• 调用逻辑控制模块子程序，根据工作模式、环境参数、用户指令，判断是否触发执行机构动作，驱动相应执行器工作。

• 调用显示驱动模块子程序，更新OLED屏幕显示的环境参数、系统状态、执行机构工作状态。

• 调用定时任务模块子程序，检查是否到达UV消毒定时时间，执行定时消毒任务；控制各执行机构的工作时长，防止长时间工作导致故障。

主程序通过无限循环实现任务的持续执行，各子程序执行周期短，确保系统响应迅速，满足实时控制需求。

4.4 各功能模块子程序设计

4.4.1 传感采集模块子程序

传感采集模块子程序负责驱动各传感器工作，采集环境参数，对数据进行处理，确保数据准确性，子程序流程如下：

4.4.2 逻辑控制模块子程序

逻辑控制模块子程序是系统功能实现的核心，根据工作模式、环境参数、用户指令，驱动执行机构动作，分为自动模式控制与手动模式控制，子程序流程如下：

（1）自动模式控制

（2）手动模式控制

4.4.3 显示驱动模块子程序

显示驱动模块子程序负责驱动OLED屏幕工作，将环境参数、系统状态等信息格式化显示，子程序流程如下：

显示数据每1秒刷新一次，确保信息实时准确，同时避免频繁刷新导致屏幕闪烁。

4.4.4 蓝牙通信模块子程序

蓝牙通信模块子程序负责STM32单片机与手机APP的数据交互，实现环境参数上传与远程指令接收，子程序流程如下：