【代码开源】基于 STM32 的智能空气加湿器设计与实现

篱也不篱
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【代码开源】基于 STM32 的智能空气加湿器设计与实现

随着智能家居的普及，空气加湿器不再只是“能喷雾”的简单设备，而是逐步走向自动化、可视化和联网化。本文将带你完整了解一个基于 STM32 的智能空气加湿器的设计过程，包括传感检测、自动控制、显示交互、电路方案和软件逻辑。项目简单易上手，适合入门与进阶开发者参考。

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源码分享

直接放到之前写的文章里了，免费开源，下载学习即可。

blog.csdn.net/weixin_5290…

一、项目概述

本项目基于 STM32F103C8T6 微控制器，通过温湿度传感器实时检测室内环境湿度，结合雾化模块实现加湿功能，并借助 OLED 显示屏与按键实现人机交互。同时，搭载风扇调速、电量监测、自动模式、定时加湿等实际可用的功能，让整个加湿器更具智能属性。

二、系统功能设计

1. 自动湿度控制

  • 使用 DHT22 / SHT30 / AHT20 等温湿度传感器采集数据。
  • 用户可设置目标湿度（如 50%–60% RH）。
  • 当空气湿度低于设定值时自动开启雾化器，高于设定值则自动停止。

2. PWM 雾化片驱动

  • 24V 超声波雾化片（常见加湿器核心）使用 MOS 管进行开关控制。
  • 支持 PWM 调节雾化强度（弱、中、强三挡）。

3. 风扇风量调节

  • 12V 风扇用于气流扩散，通过 TIM PWM 实现三档风速：低速、中速、强力模式。

4. OLED 信息显示

显示内容包括：

  • 当前湿度 / 温度
  • 加湿器工作模式
  • 风速档位
  • 定时剩余
  • 电量（可选锂电池版）

5. 按键控制 / 旋钮输入

  • 短按切换模式
  • 长按进入设置
  • 旋钮调节湿度目标值
  • 定时功能：1h / 2h / 4h 自动关闭

6. 多重安全保护

  • 缺水保护：水位开关检测水箱液位不足自动停止。
  • 过温保护：雾化片温度异常立即停止工作。
  • 电源监测：电压异常自动提示并关机。

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三、硬件设计方案

1. 主控：STM32F103C8T6

32 位 ARM Cortex-M3，资源充足、性价比高，非常适合做家电控制。

外设占用：

功能外设
温湿度检测I2C / GPIO
OLED 显示I2C/SPI
风扇调速PWM (TIMx_CHx)
按键输入GPIO + 外部中断 EXTI
水位检测GPIO
雾化控制PWM + MOS 管
供电检测ADC 输入

2. 雾化模块驱动

常用驱动拓扑如下：

STM32 PWM → MOSFET → 24V 雾化片 + 驱动板

注意事项：

  • 加大 MOSFET 散热，选 IRLZ44N 等低压大电流 MOS 管。
  • 雾化模块与 MCU 电源必须隔离，使用独立 24V+5V 降压模块。

3. 温湿度传感器

推荐 SHT30（I2C 接口、稳定、适合家电使用），布置在远离水雾的进风口位置。

4. 显示模块

0.96 寸或 1.3 寸 OLED（I2C/SPI） 节能、显示效果好，适合此类消费电子项目。

5. 水位检测

方案可选：

  • 磁簧开关 + 浮球（可靠、便宜）
  • 电容式水位检测（更高端）

6. 散热风扇

常见 12V 大风量风扇，通过 PWM 调速实现三档模式。

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四、软件框架设计

软件整体采用 FreeRTOS 或裸机都可，这里以任务划分说明逻辑。

1. 主任务划分

模块功能
传感器任务读取温湿度数据
控制任务湿度控制、风扇控制、定时逻辑
显示任务OLED 刷新 UI
输入任务按键扫描、旋钮解码
保护任务水位、温度、电压保护

2. 自动加湿逻辑

if (湿度 < 目标湿度 - HYSTERESIS) {
    开启雾化器();
    风扇进入中档；
}
else if (湿度 > 目标湿度 + HYSTERESIS) {
    关闭雾化器();
}

其中 HYSTERESIS 为回差控制，避免反复开关。

3. 风扇 PWM 控制

风速等级 0 → PWM = 0%
风速等级 1 → PWM = 30%
风速等级 2 → PWM = 60%
风速等级 3 → PWM = 100%

4. 定时功能实现

定时器每秒递减计时，归零则关闭系统。

5. OLED UI 设计

显示布局示例：

湿度： 48%      模式：自动
温度： 21.4℃
雾化：中档     风速：2档
定时：剩余 1:45

五、项目亮点

  1. 全自动环境感知调节 不需要用户频繁控制，加湿效率更高。

  2. 多重安全保护 适合长期运行在家庭环境中。

  3. 功率可控、能耗可控 不同模式对应不同雾化频率，节能效果明显。

  4. 可跨平台扩展 可拓展 WiFi（ESP8266 / ESP32）实现手机远程调节。

六、可选拓展功能

  • APP 控制 + MQTT 联网 实现手机实时监控和远程操作。

  • 空气质量检测（PM2.5） 与空气净化器协同工作。

  • 环境语音交互 集成 LD2450 声源定位 + TTS。

  • 加湿量闭环控制 使用雾化输出流量传感器精准控制。

七、结语

这个智能空气加湿器项目能够完整覆盖 STM32 的 ADC、PWM、I2C、定时器、按键扫描、显示、保护逻辑等常用开发技能，是一个非常适合作为课程设计、毕业设计或业余 DIY 的硬件项目。

本项目通过STM32单片机构建了一款智能空气加湿器，实现了温湿度自动监测与调控、智能显示以及远程控制等功能。在硬件方面，系统整合了湿度传感器、温度传感器、超声波雾化模块以及OLED显示屏，实现了环境数据的实时采集和直观展示。在软件方面，基于STM32的控制程序通过PID调节算法对加湿器进行精确控制，同时支持定时和手动模式，提高了使用灵活性与舒适度。

整个项目展示了嵌入式开发在智能家居领域的应用潜力，STM32的高性能与丰富外设接口，使得系统响应速度快、稳定性高。未来，该智能加湿器还可以结合物联网技术，实现手机远程控制与数据分析，进一步提升用户体验和系统智能化水平。

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