一、设计背景与核心需求
在智能家居场景中，传统窗户、窗帘、晾衣架需人工操作，难以应对突发天气（如降雨）与光照变化，易导致衣物淋湿、室内光照不适等问题。基于STM32的智能检测控制系统，融合雨滴、光照传感器与执行器联动，借助STM32的高性能数据处理与外设驱动能力，可实现天气与光照的自动监测、设备智能调控，契合毕设课设中“多传感器融合+自动控制+场景化应用”的教学目标。
本系统以STM32F103C8T6为核心，核心需求明确：采用雨滴传感器检测降雨（灵敏度可调）、光照传感器检测环境光照强度（0-10000lux）；实现三大功能：降雨时自动关闭窗户与收回晾衣架，光照过强（＞8000lux）时自动闭合窗帘，光照不足（＜2000lux）时自动打开窗帘；支持手动/自动模式切换，手动模式下通过按键控制设备；LCD12864显示环境参数（雨滴状态、光照值）与设备状态（窗户/窗帘/晾衣架开关）；适配Proteus仿真环境，硬件抗干扰设计，程序逻辑稳定，满足毕设课设对功能性与可靠性的考核。
二、系统总体架构设计
系统采用“检测-控制-执行-显示-交互”五层模块化架构，以STM32F103C8T6为核心，各模块通过GPIO、I2C等接口协同形成功能闭环。
检测层包含雨滴传感器（接PA0，模拟信号输入）与光照传感器（BH1750，通过I2C接口接PB6-PB7），分别采集降雨信号与光照强度；控制层是核心，负责处理传感器数据、判断场景状态（降雨/光照强弱）、输出控制指令，通过定时器TIM2（100ms定时）实现传感器数据采样；执行层由三个步进电机（分别控制窗户、窗帘、晾衣架，接PC0-PC5，驱动模块ULN2003）组成，接收指令完成开关动作；显示层为LCD12864（I2C接口接PB10-PB11），实时展示“Rain: Yes/No”“Light: XXX lux”与设备状态；交互层设3个按键（“自动/手动切换”“设备控制”“参数设置”接PD0-PD2），实现模式切换与手动操作，同时配备蜂鸣器（PD3），降雨时触发提示。
三、核心模块设计与实现
（一）传感器检测与场景判断模块
传感器数据采集逻辑：雨滴传感器通过ADC1采集模拟电压信号（无雨时电压＞3.3V，有雨时电压＜1V），STM32将模拟信号转换为数字量（0-4095），设定阈值（数字量＜1000）判定为降雨；BH1750光照传感器通过I2C通信输出光照值（单位lux），STM32定时读取数据，与预设阈值（2000lux、8000lux）对比，判断光照强弱。
场景判断与指令输出：自动模式下，检测到降雨时，置位“降雨标志”，输出指令控制窗户电机反转（关闭）、晾衣架电机反转（收回），蜂鸣器短鸣2秒提示；光照＞8000lux时，控制窗帘电机正转（闭合）；光照＜2000lux时，控制窗帘电机反转（打开）；无降雨且光照正常时，保持设备当前状态。手动模式下，屏蔽传感器指令，通过“设备控制”键切换窗户/窗帘/晾衣架开关状态。
（二）执行器控制与显示交互模块
执行器控制逻辑：步进电机采用四相八拍驱动方式，STM32通过GPIO口输出脉冲信号至ULN2003驱动模块，控制电机转动角度（如窗户关闭需转动180°，对应320个脉冲）。电机启动时，先输出低频率脉冲（100Hz），逐步升至500Hz，实现软启动，避免启动电流过大损坏电机；动作完成后，输出停止信号，锁定电机位置。
显示与交互模块：LCD12864分区域显示信息，左上区域显示雨滴与光照状态，右上区域显示模式（“Mode: Auto/Manual”），下方区域显示三个设备状态（“Window: Open/Closed”“Curtain: Open/Closed”“Clothes Rack: Out/In”）；“自动/手动切换”键按下时，切换模式并更新显示；“参数设置”键可调整雨滴灵敏度与光照阈值（通过增减键复用PD4-PD5），设置后参数实时存储于STM32内部Flash，断电不丢失。所有状态更新通过定时器TIM3（500ms定时）触发，确保显示同步。
四、系统调试与验证
系统仿真基于Proteus 8.15搭建，构建STM32最小系统，接入雨滴传感器、BH1750、步进电机、LCD12864、按键与蜂鸣器，检查接线无误后调试。
功能测试中，模拟降雨（雨滴传感器电压降至0.8V），系统1秒内关闭窗户、收回晾衣架，蜂鸣器提示；模拟光照升至9000lux，窗帘自动闭合；光照降至1500lux，窗帘自动打开；切换至手动模式，按键可正常控制设备开关。稳定性测试连续运行6小时，频繁模拟降雨与光照变化，系统无检测错误、电机误动作问题，显示参数误差≤3%，模式切换流畅。仿真结果表明，系统功能完整、响应及时，符合毕设课设考核标准。
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