基于STM32的小灵蛇智能冰箱设计
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本博客介绍了基于STM32的小灵蛇智能冰箱设计，涉及到的创作平台有ALTINUM、Keil5等等。如果想要实验报告、PPT、PCB原图以及详细代码，可私聊博主。（需支付一定金额，介意勿扰）
一. 设计背景
随着人们生活水平的提高和科技的不断进步，智能家居设备逐渐进入日常生活。冰箱作为家庭中使用频率极高的电器，其智能化和自动化需求也日益增强。然而，传统冰箱在使用过程中存在一些不足之处，例如冰箱门长时间未关、冷藏温度不稳定、以及食物储存时间过长导致变质等。这些问题不仅影响食品的安全与保鲜，还增加了能耗，造成资源浪费。
为了解决上述问题，本项目设计了一个智能冰箱控制系统，结合温度、颜色和距离传感器，实时监控冰箱内部环境，确保合理的温度控制、自动关闭冰箱门、并检测食物的新鲜度。该系统不仅能提升食品保鲜效果，减少食物浪费，还能够有效降低能耗，符合节能减排的绿色发展理念，为用户提供更加便捷、安全和智能的生活体验。
二. 设计目标
（1）冰箱温度监测与报警：实时监测冰箱内的温度，并将数据显示在液晶屏幕上。当冰箱门开启过久导致温度超出正常冷藏范围时，系统将自动强制关闭冰箱门，并点亮红色LED灯警示；在正常情况下，LED灯显示绿色。
（2）门框距离监测与自动关闭：系统使用距离传感器监测冰箱门与门框的距离，设定一个固定值作为阈值。当检测到的距离小于该固定值时，系统将自动关闭冰箱门，确保冰箱处于密封状态。
（3）食物新鲜度检测：通过颜色传感器定期检测冰箱内食物的颜色变化，判断食物的新鲜度。当传感器检测到颜色发生显著变化，提示可能存在食物腐烂的风险，以便用户及时处理。
三. 硬件设计
1）液晶屏：（可以显示四行内容）显示项目名字，实时冰箱内温度，显示强制关门状态，显示冰箱内食物状态（新鲜，临期，腐烂）
2）对冰箱内温度监测实时显示在液晶屏幕上，当冰箱打开过久，温度超过正常冷藏温度，会强制关门，代表高温LED灯亮红色，正常情况下亮绿灯。
3）不断检测冰箱门到门框的距离，提前设定一个固定值，若检测到的距离小于固定值，则会自动关闭冰箱门，并在显示屏上显示关门状态。
4）定期检测冰箱内的食物新鲜度，通过颜色检测来判断食物的腐烂状态（检测颜色绿色代表新鲜，黄色代表临期，黑色 代表腐烂）；结果显示在LED屏幕上，同时亮起代表代表食物状态的LED灯（绿色，黄色，红色）。
四. 实验方案
4.1 方案概述
利用温度传感器、颜色传感器、距离传感器实现一个智能冰箱的应用场景。使用温度传感器对冰箱内温度监测实时显示在液晶屏幕上，冰箱打开过久使温度超过正常冷藏温度，会强制关门，并且在温度异常时设置LED灯亮红色，正常情况下亮绿灯。同时距离传感器检测冰箱门到门框的距离，提前设定一个固定值，若检测到的距离小于固定值，则会自动关闭冰箱门。设定固定时间周期检测冰箱内的食物新鲜度，通过颜色检测来判断食物的腐烂状态。
4.2 硬件设计思路
4.2.1 整体器件框架
4.2.1.1 微控制器
在本次试验中，我们使用了STM32F103C8T6微控制器，其是一款基于ARM Cortex-M3内核的32位闪存微控制器，具备256KB的Flash存储器和48KB的SRAM。它拥有丰富的外设接口，包括51个可编程I/O端口、7个定时器、3个12位ADC、2个12位DAC、3个USART、2个SPI、2个I2C和1个CAN。该器件采用LQFP64封装，工作电压范围为2.0V至3.6V，支持多种低功耗模式。在项目中，STM32F103C8T6主要负责控制模块功能，其高性能、低功耗的特点为系统稳定运行提供了有力保障。
4.2.1.2 温度传感器
项目使用的DS18B20是一款精确的单线数字温度传感器，采用小巧的TO-92封装，能够在宽温度范围内（-55°C至+125°C）进行温度测量。它具有9位至12位的可编程分辨率，允许用户根据需求调整测量精度，最高可达0.0625°C。通过其独特的单线接口，DS18B20能够直接与微控制器进行通信，无需额外的接口电路，简化了设计和布线。内置的强大功能，如温度报警设定和寄生电源模式，使得DS18B20非常适合于各种环境监测、设备温度控制等应用，为项目提供了高性价比且可靠的温度监测解决方案。
4.2.1.3 距离传感器
HC-SR04超声波距离传感器利用回声定位原理，通过其内置的发射器和接收器发送和接收40kHz的超声波脉冲，能够精确测量2cm至15m范围内的距离，具有高达±1cm的分辨率。该传感器配备四个引脚，包括触发引脚（Trig）和接收引脚（Echo）用于与微控制器通信，以及Vcc和GND引脚用于供电，操作简单且易于集成。在机器人避障、液体水平检测、自动门控制等多种应用场景中，HC-SR04以其稳定的性能和低成本的特点，成为项目中实现非接触式距离测量的理想选择。
4.2.1.4 颜色传感器
在本项目中，STM32F103C8T6微控制器搭载了高性能RGB颜色传感器——TCS34725。TCS34725则利用其内置的16位ADC和先进的色彩传感器技术，提供了高精度的数字颜色数据，同时支持自动增益控制和集成光源驱动，确保了在不同光照条件下都能获得稳定可靠的测量结果。这两种传感器的结合使用，不仅极大地提升了系统的颜色识别能力，还为实现复杂环境下的色彩匹配与智能调控提供了强有力的技术支持。
4.2.1.5 显示屏
本项目中，我们采用了OLED显示屏作为信息展示界面。该显示屏通过I2C通信接口与微控制器进行连接，实现了数据的高效传输。OLED显示屏则提供了更高的对比度和更广的视角。支持通过I2C协议进行地址配置和指令发送，使得系统集成更为简便。通过这一接口，系统可以实时显示关键参数和操作状态，为用户提供了直观的操作反馈和信息监控。
4.2.1.6 LED
红色LED用于报警，绿色LED用于显示正常状态。
4.3 模块连接框架
微控制器控制所有传感器的数据读取和执行器的驱动，包括温度检测、自动关门和食物新鲜度检测。温度传感器DS18B20、超声波距离传感器HC-SR04和颜色传感器TCS3200分别连接到不同的GPIO引脚上，I2C通信则用于显示屏和其他器件。
4.4 原理图设计方案
略
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