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2024年3月13日发(作者：count在excel怎么用)
ELECTRONICS WORLD
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技术交流
基于STC89C51单片机的智能杀菌除臭鞋柜设计
天津职业技术师范大学 李嘉宁 成 丹 董 璐 李 昂 何祝媛
本文设计了一款基于单片机的智能杀菌除臭鞋柜。选用STC89C51
单片机作为系统主控芯片，采用DHT11温湿度传感器采集柜内环
境数据，由LCD1602液晶模块实时显示鞋柜内部的温湿度。控制
继电器驱动风扇模块转动，达到去除异味的目的。紫外线杀菌模
块则利用紫外线在波长为253.7nm时杀菌作用最强的原理，实现
杀菌功能。与传统鞋柜相比，该鞋柜不仅具有合理收纳的功能，
还加入了测量显示温湿度、杀菌除臭等功能，成本低廉，实用性
强，具有广阔的应用前景。
随着人们对家居环境和鞋类护理的日益重视，一个巨大的鞋收
纳和鞋护理市场由此形成。传统鞋柜每年的
需求量至少在200万台以上，这些鞋柜除了
在普通家庭使用外，还用于宾馆、游泳馆、
足浴堂等各种场所。传统的鞋柜功能单一，
容易滋生各种细菌，杀菌消毒较为困难，远
远无法满足现代社会环境下的疫情防控、杀
菌消毒、智能显示等需求。与此同时，人们
生活质量越来越高，足部医疗护理及卫生防
控的需求不断增加，智能鞋柜也开始逐步进
入家庭，代替现有的传统鞋柜，不仅家庭需
要，医院、游泳馆等公共场所也亟需更适合
大众需求的多功能智能鞋柜，这些场所都是
智能鞋柜潜在的市场，前景十分广阔。国内
外已有一些创意除臭鞋柜出现，但价格昂贵，在结构设计和功能的
多样化上仍然有进一步优化的需求和空间。
本文设计了一款智能杀菌除臭鞋柜，采用单片机为核心控制
器件，分模块进行控制，可实时显示柜内温湿度环境，进行杀
菌除臭，保持柜内良好的空气环境，可以有效的对真菌的传播
进行抑制，满足人们对鞋柜多方面的需求的同时，成本低廉，
实用性强。
图2 降温通风模块电路图
图1 系统总体设计框图
2 系统结构设计
2.1 主控模块选择
设计模块的选择有单片机系列与FPGA控制两种。FPGA属于可
编程阵列，可以进行多线程处理，运行速度特别快，设计思路很清
晰，但价格成本比较高昂。与FPGA相比，单片机也可以满足本设
计要求，指令编写比较简单，最小系统和外围电路搭建相对比较容
易，对IO口的操作和程序少些也方便，价格比较低廉，可以降低成
1 系统总体设计
智能杀菌除臭鞋柜采用STC89C51单片机作为核心微控制单
元，其余单元由降温通风模块、温湿度采集模块、液晶显示模块和
紫外线杀菌模块组成。风扇可以进行通风除臭；温湿度采集模块采
集鞋柜内部温湿度数据，经过单片机处理完数据后发送给显示模
块；显示模块不仅可以实时显示内部温湿度环境，还可以显示当前
时间，起到时钟功能；紫外线杀菌模块定时给鞋柜内部杀菌消毒。
系统总体设计框图如图1所示。
图3 温湿度模块管脚连接图
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图4 温湿度采集及显示模块电路图
图5 紫外线杀菌模块电路图
本。通过对两种控制模块进行充分的对比，在完成设计要求的基础
上，为了进一步降低成本和提高设计效率，选择使用单片机作为控
制模块，最终确定的型号为STC89C51。
2.2 降温通风模块设计
降温通风模块电路图如图2所示。该模块采用ULN2003，该模
块设计简单，容易上手学习使用，同时应用范围广，使用非常方
便。降温通风模块在整体设计中起通风降温除湿的作用，与此同时
可以净化柜内空气。当鞋柜中有异味产生时，单片机可控制继电器
开启风扇，进行除臭。在检测到温湿度数据异常时，亦可以打开风
扇进行降温通风。
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2.3 温湿度采集及液晶显示模块设计
温湿度采集模块选用DHT11，该模块具有体积小，功耗低的优
点。在设计中，温湿度模块DHT11第三管脚悬空放置，其余管脚连接
情况如图3所示。该模块可实时采集显示鞋柜内部温湿度，当鞋柜内
部温湿度值超过设置的最大阈值时，指示灯亮起，提醒使用者及时开
启风扇降温通风，不仅方便智能，为鞋类护理也提供了良好的环境。
具体的温湿度采集及显示模块电路图如图4所示。选用LCD1602液
晶显示屏作为显示模块，此模块在系统应用中最为普遍且控制较易，
价格低廉。LCD1602的外围电路相对简单，采用软件译码动态显
示。若使用串行传输数据进行显示，其更新数据显示的速度就会变
得特别慢，不符合本设计的要求。因此采用并行数据传输显示，此
方法具备的优点为：若是单片机的使用端口仅需增加一组I/O口，
通过RS、RW、EN进行控制液液晶屏的显示状态，并行数据显示传
输速度快，数据更新快，同时功耗较低。
2.4 紫外线杀菌模块设计
紫外线杀菌模块电路图如图5所示。
紫外线杀菌模块具有手动、自动两种调节模式。当电路处于手
动模式下时，使用者按下相应按钮，手动控制紫外线灯开、关，在
紫外线灯开启后，若检测到鞋柜门打开，光敏电阻可控制调节灯变
暗，以防有人经过鞋柜时，受到紫外线的强光照射。当电路处于自
作者简介：李嘉宁（1999—），女，山西晋中人，现就读于天
津职业技术师范大学电子信息工程专业。
通讯作者：成丹（1981—），女，湖南宁乡人，博士，研究方
向为天线与微波电路。
动模式下时，特别设计HC-SR501红外感应模块，该传感器能对人
进行实时监测，采集数据，发送给单片机，单片机通过反馈的距
离参数来判断是否有人经过，进而达到控制紫外灯开关的目的，从
而避免紫外线对于人体的伤害。人体红外传感器有两种触发模式，
本设计选用可重复触发模式，感应输出高电平后，检测到人体红
外，会保持当前状态，直到检测人体离开才变为低电平。
结论：本文实现了基于STC89C51单片机的杀菌除臭鞋柜的设
计与制作。通过测试，该鞋柜可以可靠地实现柜内环境温湿度的
测量与显示、杀菌除臭和通风报警等功能，完成了最初的设计目
标。与传统的鞋柜相比，本设计更加智能便捷，为用户提供更好
的生活体验，有广阔的应用前景。
基金项目：天津市大学生创新训练计划项目《旋转式智能清洁
除臭鞋柜设计》（No.2），天津职业技术师范大学校
级科研项目（1913）。
（上接第150页）
总结：随着无线通信技术的越来越成熟，可见光通信以其诸多
优势逐渐成为当下研究的热点。本文提出了一种基于可见光通信的
光控电子锁系统，针对传统机械锁弊端，具有很大的使用价值和发
展空间。该项目成品可以让用户使用起来更灵活，也方便了用户更
加安全高效的使用电子锁来保证空间的安全，值得推广。
基金项目：南京工程学院高等教育研究课题（2018YB20）。
作者简介：王晓艳（1999—），女，河南安阳人，大学本科，
现就读于南京工程学院光电信息科学与工程专业。
图8 不同环境光下的系统性能
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