简介：一套基于STM32单片机的智能晾衣架源码，面向高校课程设计与期末大作业场景，适合有一定C语言基础、正在学习STM32外设应用的入门至中级开发者。项目包含完整的工程文件，代码注释详尽，从硬件初始化、传感器数据采集到电机控制与晾衣逻辑均清晰可读，新手也能快速理解并二次修改部署。资源包共51个文件，以c源文件、h头文件为核心，另有uvproj工程文件、hex烧录文件、lst及obj编译中间文件、m51映射文件等，方便直接打开工程或烧录运行，压缩包仅133KB，轻量易用。目前已有261人学习下载，作为高分课设范例，能帮助读者快速搭建智能晾衣架系统原型，学习STM32的GPIO、定时器、ADC、PWM等常见外设的综合使用方法，是期末答辩与项目实战的实用参考。
1. 天气突变时，晾衣架的反应速度就是课设的分水岭
一个实际下雨场景里，雨滴传感器从第一滴雨落到模拟输出变化，可能只需要几十毫秒，但如果你让单片机在主循环里用延时函数等待电机转完，整套系统可能卡在收衣过程中，雨已经打湿半边衣服。基于STM32单片机的智能晾衣架源码，核心不是“有没有雨滴传感器”，而是把传感器、电机、限位开关、模式切换整理成一套可靠的状态机。高分课设和普通仿真的差别，通常就落在中断处理、按键消抖、传感器去抖、电机逻辑互斥这些容易被忽略的细节上。
这篇博文会按硬件选型、源码结构、CubeMX工程搭建、关键功能实现、答辩验证五部分展开。面向正在做STM32单片机课设的学生，也适合想用智能晾衣架项目入门嵌入式状态机设计的开发者。内容里出现的代码和参数都能直接复现，只要你有一块STM32F103C8T6最小系统板，外加常见传感器模块和电机驱动，就能在两天内跑通。
2. 智能晾衣架的STM32硬件设计：传感器选型与外设分配
一个带“高分课设”标签的智能晾衣架系统，首先要让评审老师看到硬件选型有明确依据，而不是把淘宝模块堆在一起。常见方案里，雨滴传感器用LM393比较器输出的数字量或模拟量，光线用光敏电阻模块，温度和湿度用DHT11，电机用5V步进电机或带减速箱的直流电机。需要说明的是，我一般不建议用DHT11做晾衣场景的主力传感器，因为它响应偏慢且精度一般，但它便宜、串口调试方便，用于课设答辩完全够用。如果你手头有SHT30，精度和通信方式都会更好。
2.1 雨滴、光照、温湿度传感器的选型与接线差异
雨滴传感器的核心是PCB上交叉排列的裸露铜箔，通过水滴改变电极间阻抗，再由LM393比较器输出数字信号。检测灵敏度和防水处理是两个重点，传感器板本身不防水，长期暴露在室外会氧化，所以实际部署时需要在板子表面喷一层三防漆，或者在结构上设计一个防雨罩。接线方面，数字量DO输出可以直接接STM32普通GPIO，模拟量AO接ADC通道。为了让源码更稳定，建议数字量采用“雨天为低电平”的接线逻辑：干燥时DO输出高，水滴落下时输出低。
光照模块一般也是LM393输出，接收光强变化。晾衣架里它的作用是“白天且光线充足时允许自动晾出”，避免夜间误动作。温湿度用DHT11单总线即可，但注意DHT11的1秒采样间隔，不能放在高频中断里。如果你用的是ESP8266做远程控制，DHT11数据还能顺便上传，但课设源码建议先把本地逻辑做完整。
2.2 STM32单片机外设资源分配与引脚映射表
以最常见的STM32F103C8T6为例，它有两个I2C、三个USART、两个SPI，加上足够多的定时器，做晾衣架绰绰有余。引脚映射表是课设文档中必须出现的部分，它体现你对GPIO复用功能清楚。下面是我在F103C8T6上常用的分配方式：
| 功能模块 | 信号 | STM32引脚 | 配置模式 |
|---|---|---|---|
| 雨滴传感器 | DO | PA0 | 输入上拉 |
| 雨滴传感器 | AO | PA1 | ADC1_IN1 |
| 光敏传感器 | DO | PA2 | 输入上拉 |
| DHT11温湿度 | DATA | PA3 | 开漏输出/输入 |
| OLED（I2C） | SCL | PB6 | 复用开漏 |
| OLED（I2C） | SDA | PB7 | 复用开漏 |
| 按键模式切换 | KEY1 | PB12 | 输入上拉 |
| 手动收回按键 | KEY2 | PB13 | 输入上拉 |
| 电机正转 | IN1 | PB14 | 推挽输出 |
| 电机反转 | IN2 | PB15 | 推挽输出 |
| 限位开关（晾出到位） | SW1 | PA4 | 输入上拉 |
| 限位开关（收回到位） | SW2 | PA5 | 输入上拉 |
| 蜂鸣器 | BEEP | PB0 | 推挽输出 |
| 状态LED | LED | PC13 | 推挽输出 |
这里要特别说明，PA0、PA1、PA2、PA3这几个引脚在F103上也是RTC、ADC、串口等功能的复用引脚，如果同时使用串口1，需要避免TX/RX引脚冲突。常用做法是把串口1的TX和RX放到PA9和PA10，这个表格里为了给传感器节省空间，串口日志就走PA9/PA10，完全不影响ADC。
2.3 电源设计与必加的去耦电容
电源是整个智能晾衣架课设最容易翻车的地方。STM32F103C8T6运行电流在几十毫安，但直流电机启动瞬间电流可能到500mA甚至更高，如果使用同一个5V USB供电，电机一转，单片机就会复位。常见做法是用AMS1117-3.3将5V降到3.3V供给MCU，电机驱动模块直接吃5V，并且单独从USB口分一路给电机驱动。在电机驱动电源两端并联100uF电解电容和0.1uF陶瓷电容，去耦位置要尽量靠近驱动芯片。另外一个容易忽略的点是，步进电机驱动板（比如ULN2003）的使能信号不需要外部上拉，但直流电机驱动芯片L298N的逻辑电源需要和电机电源共地，否则输入引脚无法形成回路。
提示：凡是涉及电机的课设，复位按钮不能省。电机制动时会产生反向电动势，如果主板没有复位按钮，测试时反复插拔USB会非常痛苦。
3. 智能晾衣架源码结构与CubeMX初始化工程搭建
源代码的好坏不是看有多少行，而是看模块边界是否清晰。一个能拿高分的STM32智能晾衣架源码，通常包括main.c、bsp_sensor.c、bsp_motor.c、bsp_oled.c、bsp_key.c、app_tasks.c和state_machine.c。评审老师翻代码时，最先看的是头文件中的函数命名和宏定义。下面就是一套可直接套用的目录结构。
3.1 高分课设源码目录结构：模块化比注释更重要
smart_drying_rack/ ├── Core/ │ ├── Inc/ │ │ ├── main.h │ │ └── state_machine.h │ ├── Src/ │ │ ├── main.c │ │ ├── state_machine.c │ │ └── app_tasks.c ├── Drivers/ │ ├── BSP/ │ │ ├── bsp_sensor.c │ │ ├── bsp_sensor.h │ │ ├── bsp_motor.c │ │ ├── bsp_motor.h │ │ ├── bsp_oled.c │ │ └── bsp_oled.h │ └── ... └── User/ └── debug_uart.c每个模块只做一件事：bsp_sensor.c负责读传感器原始值，state_machine.c负责状态迁移，app_tasks.c负责把传感器值喂给状态机。这样的好处是后期换传感器时，只改bsp层，不动状态机。
3.2 用STM32CubeMX初始化智能晾衣架的时钟与GPIO
现在即使是课设，也不建议手写寄存器初始化。STM32CubeMX生成代码后，再在Keil5里添加业务代码是效率最高的方式。CubeMX里需要配置的内容如下：
- 系统时钟：RCC选择HSE外部晶振，HCLK设为72MHz，APB1总线设为36MHz，APB2为72MHz。
- 调试接口：SYS选Serial Wire，否则烧录一次后仿真器可能无法连接。
- GPIO：按上文引脚表将PA0、PA2、PA4、PA5、PB12、PB13配置为输入上拉，PA1配置为模拟输入，PB14、PB15、PB0配置为推挽输出。
- ADC1：使能IN1，采样周期设为55.5周期，扫描模式关闭。
- I2C1：用于OLED，标准模式，速率100kHz。
- 定时器TIM2：用于传感器状态机轮询，配置为1ms中断。
生成工程后，在main.c的while(1)外面，记得关闭所有未使用外设的时钟。CubeMX默认会把所有时钟都打开，这对低电压场景不友好，高分的说法是“低功耗优化”。
3.3 Keil5编译烧录的最小验证命令
在Keil5中首次编译前，必须检查三个地方：Target里选择STM32F103C8，Output页勾选Create HEX File，Magic Wand里把Debugger改为ST-Link或J-Link。用ST-Link烧录时，常用命令是：
ST-LINK_CLI.exe -c SWD UR -P build/dev.hex -Rst参数说明：-c表示连接，SWD指定连接方式，UR表示热复位，-P指定hex文件路径，-Rst指定烧录后复位运行。如果你更习惯用图形界面，直接在Keil5里按F8编译，再按F5下载。烧录后先别急着接传感器，打开串口助手看复位日志是否打印，这一步能排除焊接和电源问题。
4. 关键功能模块实现：状态机、传感器滤波与电机保护
智能晾衣架的“智能”二字，全部体现在状态机里。很多课设源码喜欢用if(rain == 1) motor_reverse()，这种写法在只有一个触发条件时能跑，但一旦加入“手动模式”、“收回到位”、“电机堵转”，代码就变成一团乱麻。用显式状态机，是代码质量提升最明显的一步。
4.1 用状态机组织晾衣架的核心逻辑
晾衣架可以拆成四个稳定状态：已缩回、晾出中、已晾出、缩回中。再加上两个辅助状态：故障停止、手动暂停。状态迁移条件如下：
- 已缩回 + 自动模式 + 无雨且光照充足 -> 晾出中
- 晾出中 + 限位开关SW1触发 -> 已晾出
- 已晾出 + 自动模式 + 有雨 -> 缩回中
- 缩回中 + 限位开关SW2触发 -> 已缩回
- 任意状态下切换到手动模式 -> 手动暂停
在state_machine.c中，用枚举定义状态，用函数指针或switch执行迁移，下面是一种可读性高的写法：
typedef enum { STATE_RETRACTED, STATE_EXTENDING, STATE_EXTENDED, STATE_RETRACTING, STATE_FAULT, STATE_MANUAL } ClothesRackState; ClothesRackState g_state = STATE_RETRACTED; void state_machine_run(input_t *input) { switch (g_state) { case STATE_RETRACTED: if (input->auto_mode && !input->rain && input->light) { motor_extend_start(); g_state = STATE_EXTENDING; } break; case STATE_EXTENDING: if (input->limit_extend) { motor_stop(); g_state = STATE_EXTENDED; } else if (input->rain) { motor_retract_start(); g_state = STATE_RETRACTING; } break; case STATE_EXTENDED: if (input->auto_mode && input->rain) { motor_retract_start(); g_state = STATE_RETRACTING; } break; case STATE_RETRACTING: if (input->limit_retract) { motor_stop(); g_state = STATE_RETRACTED; } break; default: motor_stop(); g_state = STATE_FAULT; break; } }这段代码的逻辑说明：input_t结构体保存着本次轮询周期内所有传感器的有效状态；limit_extend和limit_retract分别来自两个限位开关。STATE_EXTENDING状态下如果突然下雨，需要立刻反向收回，这是晾衣架和普通门禁电机最大的不同。在这里，限位开关是最后一层保护，不能省略。
4.2 雨滴与光线传感器的输入滤波和采样参数
STM32的GPIO输入引脚悬空时极易受到电机干扰，雨滴传感器输出出现毛刺是常态。如果直接读取，一次抖动就会让状态机误切换。常见做法是在ADC和GPIO读函数里加滤波。我一般用软件防抖：连续读到10次同一电平才确认有效。ADC值则需要做中值滤波，取5次采样排序后取中间值，能够滤掉水滴溅射的尖峰。
#define RAIN_SAMPLE_TIMES 10 #define ADC_SAMPLE_NUM 5 uint8_t rain_digital_filtered(void) { uint8_t stable_cnt = 0; for (uint8_t i = 0; i < RAIN_SAMPLE_TIMES; i++) { if (HAL_GPIO_ReadPin(RAIN_DO_PORT, RAIN_DO_PIN) == GPIO_PIN_RESET) { stable_cnt++; } else { stable_cnt = 0; } HAL_Delay(1); } return (stable_cnt >= RAIN_SAMPLE_TIMES); }这里读取10次是为了滤除雨滴传感器上的水膜抖动，但如果每次都阻塞10毫秒，状态机就会卡顿。正确做法是把采样放进定时器中断里，每毫秒采样一次，再在200毫秒后做累计判断。ADC部分类似，不要在主循环里做while等待。
4.3 电机正反转与限位保护必须做的互斥逻辑
直流电机驱动模块如果同时收到正转和反转指令，轻则电机嗡嗡响，重则烧毁驱动。源码里必须加一个motor_dir变量，在motor_extend_start和motor_retract_start内部检查当前方向：
void motor_retract_start(void) { if (motor_dir == MOTOR_RETRACT) return; motor_dir = MOTOR_RETRACT; HAL_GPIO_WritePin(MOTOR_IN1_PORT, MOTOR_IN1_PIN, GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(MOTOR_IN2_PORT, MOTOR_IN2_PIN, GPIO_PIN_SET); }电机的限位开关接到中断引脚更好，但为了源码更直观，也可以放在10ms轮询里。要注意的是，电机在到达限位后瞬间停止，会有惯性，电机轴可能滑过限位位置，所以源码中限位触发后还要再给一个50ms的停止保护期，避免紧接着再次启动。
5. 智能晾衣架源码的进阶验证：串口模拟传感器与答辩展示
课设源码写完，最怕评委现场问“如果传感器坏了怎么办”。这个时候，利用STM32的串口做一个调试命令入口，比临时改代码重新烧录要专业得多。在debug_uart.c里实现一个简单的指令协议，rain_on模拟下雨，rain_off模拟雨停，light_on模拟光照充足。命令通过USART1接收，在主循环中解析并覆盖input_t结构体的值。
void debug_parse(char *cmd) { if (strcmp(cmd, "rain_on") == 0) { input_override.rain = 1; } else if (strcmp(cmd, "rain_off") == 0) { input_override.rain = 0; } }解析完成后，把override_enable位置1，状态机在读取真实传感器前，先检查input_override，被覆盖后，状态机就会按模拟数据动作。这个能力在答辩现场就是“模块化测试”的最好证据：不需要对着晾衣架倒水，只需要串口敲一条命令，就能看到电机动作。这也是我在调课时最常用到的验证方法，比反复拆接线省时间。
另一个加分点是异常恢复测试，故意拨动限位开关让它停在半路，然后发送rain_off和light_on，观察状态机是否能从卡住的状态恢复。如果能在源码里加入“限位开关10秒无响应就自动停止并鸣叫蜂鸣器”的逻辑，那就成了整个课设的亮点，答辩论据也足够完整。智能晾衣架源码的高分关键从来不是代码行数，而是用最少的资源把不该发生的动作全部挡在了状态机之外。
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