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编号：

T4752402M

设计简介：

本设计是基于单片机的智能储物柜控制系统，主要实现以下功能：

1. 通过红外传感器检测储物柜有无物品
2. 通过光敏电阻检测光照强度，当光照较弱时，打开柜门会自动打开灯光
3. 通过矩阵键盘可以选择储物柜号码，设置密码，存物、取物等操作
4. 通过舵机实现柜门的开关
5. 当存放物品时，通过语音模块提示请设置密码；当去物品时，通过语音模块提示请输入密码
6. 当密码输入错误时，语音提示：密码错误，请重新输入

电源： 5V
传感器：红外对管，光照传感器
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：LED灯，舵机，语音播报
人机交互：矩阵键盘

标签：STM32、OLED12864、光敏电阻、SU-03T、SG90、红外对管

题目扩展：基于单片机的超市存储柜，基于单片机的智能密码箱

基于 STM32 的智能储物柜设计与实现

一、主控部分

核心：STM32 单片机

功能：获取输入数据、内部处理、控制输出

二、输入部分

1. 光敏电阻模块：检测储物柜周围环境的光照强度
2. 红外对管模块：检测储物柜柜门的开关状态或物品存取情况
3. 矩阵键盘模块：用于切换系统操作界面、输入解锁密码、执行删除操作、选择储物柜编号、确认操作等
4. 供电电路：为整个智能储物柜系统供电

三、输出部分

1. OLED 显示模块：显示系统操作界面、各储物柜的占用 / 空闲状态等信息
2. 舵机模块（四个）：分别模拟四个储物柜柜门的开关动作，实现解锁与闭锁功能
3. LED 灯模块：当检测到环境光线较弱时，柜门开启后自动点亮补光
4. 蜂鸣器报警模块：当密码输入错误次数达到三次时，触发蜂鸣器报警提醒
5. 语音模块：通过语音播报提供操作引导、解锁结果等提示信息

第 5 章 实物调试

5.1 整体实物构成

该智能储物柜控制系统设计的主要硬件包含 STM32F103C8T6 单片机作为控制核心，用于处理各种指令和数据；红外对管传感器，负责检测柜内物品的有无；SG90 舵机，用以实现柜门的开合控制；SU-03T 语音识别模块，实现语音交互功能，如语音提示、语音指令识别等。此外，还有复位电路保障单片机稳定运行，以及电源电路为各硬件提供合适的工作电压。

焊接流程方面，首先准备好焊接工具，如电烙铁、焊锡丝、镊子等。接着对照电路图，在 PCB 板上确定各元件的焊接位置。先焊接较小且不易移动的元件，像电阻、电容等，再焊接较大的芯片和模块，如单片机、语音模块等，最后焊接舵机等连接部件。焊接时，先在焊盘上涂上少量助焊剂，用烙铁加热焊盘后放上元件引脚，再送焊锡丝，待焊锡熔化并包裹引脚后移开烙铁。

注意事项上，焊接前要确保元件引脚清洁，去除氧化层，提高焊接质量。焊接单片机等芯片时，要注意引脚顺序，避免插反。电烙铁温度要合适，过高易损坏元件，过低则会导致虚焊。焊接过程中要避免短路，尤其在焊接密集引脚的元件时。焊接完成后，要仔细检查焊点，确保无虚焊、漏焊等问题，并用万用表测试各电路是否导通正常。整体实物如图 5-1 所示：

图 5-1 整体实物图

5.2 存储柜状态监测测试

智能储物柜控制系统借助红外对管传感器监测柜子状态。传感器发射与接收红外光，无物品遮挡时，接收端获稳定信号，单片机判定柜子空闲，显示模块呈现 “无”；有物品放入，遮挡光线使接收信号改变，单片机识别为 “有” ，显示模块更新状态。物品取出后，信号恢复，状态重置为空闲并同步显示与语音反馈 。存储柜状态监测图如下图 5-2 所示。

图 5-2 存储柜状态监测图

5.3 设置阈值功能测试

该智能储物柜系统具备设置光敏阈值功能，由光敏传感器采集环境光线，按键触发、屏幕显示配合实现。用户通过按键进入阈值设置模式，增减数值时屏幕实时呈现 “设置光强阈值” 及动态变化的数值（如图中显示 30 ），确认后单片机存储阈值。后续系统依据此阈值判断光线强度，超阈值或低于阈值时，触发自动调节 LED 照明、切换工作模式等联动操作，让储物柜适配不同光线环境，保障存、取物等功能稳定智能运行，提升环境适应性与体验。设置阈值功能测试如下图 5-3 所示：

图 5-3 设置阈值功能测试图

第 6 章 软件调试

6.1 软件介绍

Proteus 8.15 是一款由 Labcenter Electronics 开发的电子设计自动化（EDA）软件。它集电路仿真、PCB 设计和微控制器调试于一体，广泛应用于嵌入式系统开发等领域。该软件拥有丰富元件库，包含超 50000 种元器件，支持模拟 / 数字电路协同仿真，集成逻辑分析仪等虚拟仪器。它还内置 8051、ARM 等微控制器模型，支持与 Keil 等编译器联调。此外，Proteus 8.15 可实现从原理图到 PCB 的自动布局布线，并生成 3D 模型。其界面直观，支持工具栏和快捷键个性化定制，还提供电压探针等调试工具，方便用户分析电路行为。软件界面如图 6-1 所示：

图 6-1 软件界面图

6.2 存件功能测试

在该智能储物柜控制系统中，存件时，用户先通过 4X4 矩阵键盘选择目标储物柜号码，此时若有存放需求，系统通过语音模块提示 “请设置密码” 。用户设置密码后，红外传感器检测储物柜内有无物品，确认可存放 。同时，光敏电阻检测光照强度，若光照弱，打开柜门时自动开灯。最后，舵机动作实现柜门打开，用户存入物品，完成存件操作。存件功能监测图如下图 6-2 所示。

图 6-2 存件功能监测图

6.3 显示内容测试

显示屏可显示剩余物品数量、光照强度、系统工作状态等信息，如 “剩余 4 光照：80” 这类内容，让使用者能直观了解智能储物柜相关情况，辅助存、取物等操作。显示内容如下图 6-3 所示：

图 6-3 显示内容图