一、项目需求

基本任务：

• 能够读取温度、湿度，并能够在屏幕中显示

额外任务参考：（可完成全部额外任务，或者其中部分，也可以自行扩展，参与大奖评选）

• 添加UI界面
• 自制箱体并设计结构：
• • 能够使箱内湿度降低到20%RH以下
  • 能够加热箱内温度至少40度以上并温度可控
  • 能够将湿润物体（如纸巾）烘干后，自动排出水汽并保持湿度在20%RH以下

二、项目设计思路：

1. 温湿度控制：
2. • 目标温度设定：用户可以通过控制面板（OLED屏，按键，电位器）设定目标温湿度。
   • 温湿度传感器：使用高精度的温湿度传感器（纳芯微电子NSHT30传感器）实时监测箱内温湿度。
   • 加热元件：使用加热片（230摄氏度）作为加热元件，确保温度均匀分布。
   • 除湿系统：采用加热除湿开孔，确保湿度达到设定值。
2. 用户界面：
3. • 显示屏幕：使用OLED显示屏，显示当前温度、湿度、设定值和工作状态。
   • 按键操作：提供简单的按键操作，方便用户设置和控制。

硬件电路搭建

1. 主控芯片：
2. • 使用乐鑫ESP32负责整个系统的控制和数据处理。
2. 温度控制电路：
3. • 温度传感器接口：连接NSHT30温度传感器的VCC、GND、SCL、SDA到乐鑫ESP32的引脚，读取温度数据。
   • 加热元件驱动：使用继电器驱动加热元件，根据温度传感器反馈调整加热功率。
3. 用户界面电路：
4. • 显示屏幕：连接LED显示屏到乐鑫ESP32，显示系统状态。
   • 按键接口：连接按键到乐鑫ESP32的GPIO引脚，实现用户操作。

基于纳芯微电子NSHT30传感器的温湿度传感器模块特写与实物照片

三、软硬件框图

软件层级框图

软件逻辑框图

硬件电气连接图

硬件通信连接图

四、主控及传感器模块的原理图和PCB

纳芯微电子NSHT30温湿度传感器模块的原理图

ESP32主控的原理图

纳芯微电子NSHT30温湿度传感器模块的PCB

ESP32主控的PCB

五、关键代码

//显示UI界面
void get_Display() {
  Humid();//显示箱内实时温湿度
  //  tft.setSwapBytes(true);             //使图片颜色由RGB->BGR
  showMyFonts(0, 5, "箱内温度", TFT_WHITE);  //在(0,5)处显示“箱内温度”
  showMyFonts(112, 5, "℃", TFT_WHITE);       //在(112,5)处显示“箱内温度”
  tft.setTextColor(TFT_WHITE, TFT_BLACK);
  tft.setCursor(70, 0, 4);  //设置起始坐标(70, 0)，4号字体
  tft.println(":");


  showMyFonts(0, 25, "箱内湿度", TFT_WHITE);  //在0,25)处显示“箱内湿度”
  tft.setTextColor(TFT_WHITE, TFT_BLACK);
  tft.setCursor(112, 25, 2);  //设置起始坐标(70, 70)，4号字体
  tft.println("%");
  tft.setTextColor(TFT_WHITE, TFT_BLACK);
  tft.setCursor(70, 20, 4);  //设置起始坐标(70, 20)，4号字体
  tft.println(":");


  showMyFonts(0, 55, "设置温度", TFT_WHITE);  //在(0，55)处显示“设置温度”
  showMyFonts(112, 55, "℃", TFT_WHITE);       //在(112,5)处显示“箱内温度”
  tft.setTextColor(TFT_WHITE, TFT_BLACK);
  tft.setCursor(70, 50, 4);  //设置起始坐标(70, 50)，4号字体
  tft.println(":");
  tft.setTextColor(TFT_WHITE, TFT_BLACK);
  tft.setCursor(85, 55, 2);  //设置起始坐标(70, 0)，1号字体
  tft.println(set_temp);


  showMyFonts(0, 75, "设置湿度", TFT_WHITE);  //在(0，75)处显示“设置湿度”
  tft.setTextColor(TFT_WHITE, TFT_BLACK);
  tft.setCursor(112, 75, 2);  //设置起始坐标(70, 70)，4号字体
  tft.println("%");
  tft.setTextColor(TFT_WHITE, TFT_BLACK);
  tft.setCursor(70, 70, 4);  //设置起始坐标(70, 70)，4号字体
  tft.println(":");
  tft.setTextColor(TFT_WHITE, TFT_BLACK);
  tft.setCursor(85, 75, 2);  //设置起始坐标(70, 0)，1号字体
  tft.println(set_humi);


  showMyFonts(0, 105, "工作状态", TFT_WHITE);  //在(0，105)处显示“工作状态”
  tft.setTextColor(TFT_WHITE, TFT_BLACK);
  tft.setCursor(70, 100, 4);  //设置起始坐标(70, 100)，4号字体
  tft.println(":");
}
//显示设置界面
void get_SetDisplay()
{
  showMyFonts(0, 0, "选项设置", TFT_WHITE);  //在(0,0)处显示“选项设置”
  showMyFonts(20, 35, "温度", TFT_WHITE);  //在(0，55)处显示“设置温度”
  showMyFonts(85, 35, "℃", TFT_WHITE);       //在(112,5)处显示“箱内温度”
  tft.setTextColor(TFT_WHITE, TFT_BLACK);
  tft.setCursor(50, 30, 4);  //设置起始坐标(70, 50)，4号字体
  tft.println(":");
  tft.setTextColor(TFT_WHITE, TFT_BLACK);
  tft.setCursor(60, 35, 2);  //设置起始坐标(70, 0)，1号字体
  tft.println(set_temp);


  showMyFonts(20, 75, "湿度", TFT_WHITE);  //在(0，75)处显示“设置湿度”
  tft.setTextColor(TFT_WHITE, TFT_BLACK);
  tft.setCursor(85, 75, 2);  //设置起始坐标(70, 70)，4号字体
  tft.println("%");
  tft.setTextColor(TFT_WHITE, TFT_BLACK);
  tft.setCursor(50, 70, 4);  //设置起始坐标(70, 70)，4号字体
  tft.println(":");
  tft.setTextColor(TFT_WHITE, TFT_BLACK);
  tft.setCursor(60, 75, 2);  //设置起始坐标(70, 0)，1号字体
  tft.println(set_humi);
  showMyFonts(20, 115, "退出", TFT_WHITE);  //在(20, 115)处显示“工作状态”
  if(i==2){
  //显示标号1  
   tft.fillTriangle(0, 32, 0, 52, 15, 42, TFT_MAGENTA);//选择标号1
   tft.fillTriangle(0, 72, 0, 92, 15, 82, TFT_BLACK);//选择标号2
   tft.fillTriangle(0, 112, 0, 132, 15, 122, TFT_BLACK);//选择标号3
   set_temp= map(analogRead(potPin), 0, 4095, 30, 70);
  }
  else if(i==3){
  //显示标号2
   tft.fillTriangle(0, 32, 0, 52, 15, 42, TFT_BLACK);//选择标号1 
   tft.fillTriangle(0, 72, 0, 92, 15, 82, TFT_MAGENTA);//选择标号2
   tft.fillTriangle(0, 112, 0, 132, 15, 122, TFT_BLACK);//选择标号3
   set_humi= map(analogRead(potPin), 0, 4095, 10, 80);
  }
  else if(i>=4){
  //显示标号3 
   tft.fillTriangle(0, 32, 0, 52, 15, 42, TFT_BLACK);//选择标号1 
   tft.fillTriangle(0, 72, 0, 92, 15, 82, TFT_BLACK);//选择标号2
   tft.fillTriangle(0, 112, 0, 132, 15, 122, TFT_MAGENTA);//选择标号3
  }
}
//显示箱内实时温湿度
void Humid()
{
  if (sht3x.measure()) {
    Serial.print("Temperature: ");
    Serial.print(sht3x.temperature(), 1);
    Serial.print(" *C\tHumidity: ");
    Serial.print(sht3x.humidity(), 1);
    Serial.print(" %RH");
    Serial.println();
  } else {
    Serial.println("SHT3x read error");
  }
  delay(2000);
  temp=sht3x.temperature();
  humi=sht3x.humidity();
  tft.setTextColor(TFT_WHITE, TFT_BLACK);
  tft.setCursor(85, 5, 2);  //设置起始坐标(70, 0)，1号字体
  tft.println(temp);                                                      
  tft.setTextColor(TFT_WHITE, TFT_BLACK);
  tft.setCursor(85, 25, 2);  //设置起始坐标(70, 0)，1号字体
  tft.println(humi);
}
//中断
void ISR() {
  flag = true; 
}
 
// 显示ui加状态
void get_DisplayStatus() {
    if (i==0)
    {
      if(k==1)
      {
            tft.fillScreen(TFT_BLACK);  // 清屏
            k=2;
      }
  get_Display();
  showMyFonts(80, 105, "待机中", TFT_WHITE);  //在(80，105)处显示“工作状态”
    //关闭风扇
  digitalWrite(relayPin2, LOW); // 继电器高电平关闭
  Serial.println("风扇关闭");
    // 关闭发热片
  digitalWrite(relayPin1, LOW); // 继电器低电平关闭
  Serial.println("发热片关闭");
    }
  else
  {
  if (humi>set_humi)
  {
          if(k==2)
      {
            tft.fillScreen(TFT_BLACK);  // 清屏
            k=3;
      }
  get_Display();
  showMyFonts(80, 105, "工作中", TFT_WHITE);  //在(80，105)处显示“工作状态”
  //开启风扇
  digitalWrite(relayPin2, HIGH);  // 继电器触发
  Serial.println("风扇开启");
  }
  if(temp<=set_temp)
  {
  // 开启发热片
  digitalWrite(relayPin1, HIGH);  // 继电器触发
  Serial.println("发热片开启");
  //开启风扇
  digitalWrite(relayPin2, HIGH);  // 继电器触发
  Serial.println("风扇开启");
  }
  else{
  // 关闭发热片
  digitalWrite(relayPin1, LOW); // 继电器低电平关闭
  Serial.println("发热片关闭");
  }
  if (humi<=set_humi) {
    if(k==3)
      {
            tft.fillScreen(TFT_BLACK);  // 清屏
            k=1;
      }
  get_Display();
   //关闭风扇
  digitalWrite(relayPin2, LOW); // 继电器高电平关闭
  Serial.println("风扇关闭");
    // 关闭发热片
  digitalWrite(relayPin1, LOW); // 继电器高电平关闭
  Serial.println("发热片关闭");  
  showMyFonts(80, 105, "完成", TFT_WHITE);  //在(80，105)处显示“工作状态”
  showMyFonts(80, 125, "烘干", TFT_WHITE);  //在(80，125)处显示“工作状态”
//返回待机状态进行下一次工作
    if (flag) {
    unsigned long start = micros();
    unsigned long delayTime = 500000; // 0.5 秒
    while (micros() - start < delayTime) {
      // 按键消抖
    }
    i=0,set_temp=40,set_humi=20;
    flag = false; 
  }
  } 
  } 


}

六、箱体结构展示

七、心得感悟

（一）技术方面

1.硬件与软件的协同

1.在这个项目中，深刻体会到了硬件和软件协同工作的重要性。硬件是软件的基础，软件是硬件功能的体现。只有硬件设计合理，软件才能充分发挥其作用；反之，软件的优化也能够弥补硬件的一些不足。例如，在解决传感器数据不准确的问题时，不仅需要对硬件电路进行改进，还需要调整软件中的采集和处理程序。

2.新技术的学习与应用

1.ESP32作为一款新兴的微控制器，具有很多先进的功能。在项目过程中，不断学习和掌握ESP32的相关知识，如Wi - Fi和蓝牙功能的使用、不同通信协议的实现等。

（二）项目管理方面

1.规划与执行

1.在项目开始之前，制定详细的项目计划是非常必要的。明确项目的各个阶段、任务和时间节点，有助于合理安排资源和控制项目进度。然而，在项目执行过程中，也需要根据实际情况对计划进行调整。例如，在遇到硬件调试问题时，可能会导致软件开发的延迟，此时就需要重新评估项目进度，调整任务的优先级。

2.团队合作

1.团队成员之间的沟通和协作是项目成功的关键。不同成员可能负责不同的模块，如硬件设计、软件开发、测试等，只有保持良好的沟通，才能确保各个模块之间的接口兼容，避免出现互相推诿责任的情况。在本项目中，通过定期的团队会议和即时通讯工具，及时解决了项目中出现的各种问题。

总的来说，基于ESP32的干燥箱项目是一次非常有意义的实践经历。通过这个项目，不仅提高了自己在硬件设计、软件开发和项目管理方面的能力，也对物联网技术在实际产品中的应用有了更深入的了解。在未来的项目中，将继续积累经验，不断提升自己的综合素质。