家用鞋柜哪种最实用

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学号：

毕业设计（论文）

题目：家用智能存取鞋柜系统的设计

作者周家欢届别2021届

院别机械工程学院专业机械电子工程

指导教师李锶职称正高级实验师

完成时间2021年5月20日

2

诚信声明

我声明，所呈交的毕业设计（论文）是本人在老师指导下进行

的研究工作及取得的研究成果。据我查证，除了文中特别加以标注

和致谢的地方外，设计（论文）中不包含其他人已经发表或撰写过

的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位或证书而使用过

的材料。我承诺，设计（论文）中的所有内容均真实、可信。

毕业设计（论文）作者签名：年月日

毕业设计（论文）指导教师签名：年月日

3

摘要

为实现归放、安置和清洁鞋子的目的，本文提出一种智能护理存取鞋柜的设计。

本作品是一种基于可智能存取护理清洁鞋柜，为智能存取鞋和给鞋底清洁和给鞋子全

面杀菌消毒，本作品通过储存模块、存取模块、清洁模块、升降模块以及控制模块，

核心控制模块使用的是stm32单片机，单片机控制鞋柜的智能存取功能，然后清洁毛

刷运作给鞋底进行清洁，紫外线灯开启，给鞋子消毒杀菌。经过一段时间的试，本鞋

柜已经可以实现鞋子的存取智能功能和清洁功能和消毒杀菌功能。

关键字：单片机，智能鞋柜，stm32，紫外线杀菌

4

Abstarcat

Inordertorealizethepurposeofputting,placingandcleaningshoes,thispaper

rkisakindof

intelligentaccesscarecleaningshoecabinet,whichisusedforintelligentaccessshoes,sole

rkusesstoragemodule,access

module,cleaningmodule,econtrolmoduleuses

STM32singlechipmicrocomputer,whichcontrolstheintelligentaccessfunctionofshoe

cabinet,Thenthecleaningbrushoperatestocleanthesoles,andtheultravioletlightis

periodofdesignandtesting,theshoecabinethas

beenabletorealizetheaccessintelligentfunction,cleaningfunction,disinfectionand

sterilizationfunctionofshoes.

Keywords:SCM,intelligentshoecabinet,STM32,ultravioletsterilization

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目录

摘要............................................................................................................................................................3

Abstarcat........................................................................................................................................................4

1研究的背景及意义....................................................................................................................................6

1.1作品研究的社会背景.....................................................................................................................6

1.2作品研究的意义.............................................................................................................................7

2.总体设计说明...........................................................................................................................................7

2.1主要功能.........................................................................................................................................8

2.2总体设计方案构想.........................................................................................................................9

2.3传送方案选择.................................................................................................................................9

2.4电机的选择...................................................................................................................................10

3装置的工作原理及使用方法..................................................................................................................11

3.1装置的工作原理...........................................................................................................................11

3.2装置的使用方法...........................................................................................................................11

4机械理论设计部分..................................................................................................................................13

4.1储存模块........................................................................................................................................13

4.1.1鞋架....................................................................................................................................13

4.1.2V形鞋盒.............................................................................................................................13

4.2存取模块........................................................................................................................................14

4.2.1鞋盒换向机构.....................................................................................................................14

4.2.2鞋盒电磁取拿机构.............................................................................................................14

4.3清洁模块.......................................................................................................................................15

4.4升降模块.......................................................................................................................................17

5电路理论设计部分...................................................................................................................................18

5.1单片机最小系统............................................................................................................................18

5.2系统电源电路...............................................................................................................................19

5.3触摸屏电路...................................................................................................................................19

5.4紫外线灯杀菌模块.......................................................................................................................20

5.5A4988步进电机驱动模块电路....................................................................................................20

5.6摄像头模块...................................................................................................................................21

6家用智能鞋柜软件设计..........................................................................................................................22

6.1程序主流程设计...........................................................................................................................22

6.2鞋子的存放程序...........................................................................................................................22

6.3鞋子的清洁程序...........................................................................................................................23

6.4紫外线灯消毒杀菌程序................................................................................................................24

6.5鞋子的取出程序...........................................................................................................................25

7实物调试..................................................................................................................................................26

7.1实物整体测试...............................................................................................................................26

7.2控制部分测试...............................................................................................................................26

8创新点及其在当今的应用......................................................................................................................27

8.1智能鞋柜的创新点及其优点.......................................................................................................27

8.2应用...............................................................................................................................................27

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9结语..........................................................................................................................................................29

参考文献......................................................................................................................................................30

致谢..........................................................................................................................................................32

附录..............................................................................................................................................................33

1研究的背景及意义

1.1作品研究的社会背景

伴随着人文社会经济的发展，人们对生活质量的追求也变得越来越高，于是丰富

人们的穿着就显得很重要。因此，在我们的日常生活中，鞋子的数量和质量都在不断

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的增加和提高，因此鞋子就显得越来越重要。在现有的鞋柜产品是功能单一的鞋柜，

且大多是具有消毒灭菌功能的鞋柜。对于智能存取鞋他们只能智能存储鞋子，但是鞋

子不能智能取用，而且鞋柜价格昂贵，所以很难推广。

根据相关部门的分析，我国的鞋柜市场潜力巨大，其市场可达到千亿，根据有效

数据统计，在未来的四年内，每一年智能鞋柜的销售份额都可以达到两百亿以上。在

这里，我们可以大胆预测，智能鞋柜在市场的发展会和电子碗柜发展有点相似，即科

技的产物会代替木制的手工产物。即使到目前为止智能鞋柜依旧无法取代传统的木制

鞋柜，但是在我国的市场内，智能鞋柜的潜在市场是非常大的。

事实上，对传统鞋柜的年需求至少有两百万。外面这些鞋柜也适用于普通家庭，

也可用于酒店、足浴、办公室等场所，这些都是潜在的市场。并且现在随着人们的生

活水平提高，电子鞋柜也逐渐走进人们的生活，取代现在市场的传统木制鞋柜。在另

一方面，伴随着人们生活节奏和工作节奏的变快，人们对于鞋的护理要求变得越来越

高，故而说明家用智能鞋柜的出现时必然的，这是社会发展的产物，是人类生活质量

提高的表现。所以说家用智能鞋柜的设计发明会引起传统鞋柜和科技鞋柜的碰撞，从

而掀起一场关于智能存取鞋柜的革命。

1.2作品研究的意义

中国智能住房产业的发展起步较晚，到2000年与智能住房产业有关的专利数量

有所增加。从那时起2009年中国智能家庭技术专利数量迅速增长；2010年申请数量

大幅增长，达到135项，2012年为442项，这表明近年来国内技术发展迅速。许多家

用电器，如作为灯，空调，洗衣机，使互联网成为现实，鞋类壁垒也是国内工业的一

部分。而鞋类的智力障碍只决定了消毒和自动储存，但不能自动脱掉鞋子，只能让自

己穿上鞋子，全套的手鞋可以防止操纵鞋子的智能柜。同时，孩子们，可能会发现自

己的鞋子是很难的。在游戏中，他们刺激了鞋的工作，这对孩子的健康是危险的，如

果我们通常不能打开鞋柜，但只有在必要时才会发现，这种风险才会大大降低，减少

是必须的，我可以创建一个智能的自动访问鞋柜，我仍然可以。更重要的是，由于这

一流行病，公众对防毒面具问题的认识有所提高，在家里储存了防护器具，如：作为

面具和解药。人们对他们的健康状况的认识将大大提高，和我们的智能图板，建立了

照顾病人，目前，人们的基本需求得到满足。

2.总体设计说明

本课题组设计的智能护理通道鞋柜的主要功能是消毒鞋、清洁鞋和智能存取鞋。

本作品的设计灵感源自“智能家居”主题。本工作是一种基于单片机的智能存取鞋

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柜，它能对鞋进行消毒灭菌，对鞋进行智能清洗和智能存放鞋。其中包括存储部分、

清洗部分、访问部分、上升部分和控制系统。通过用手点击屏幕来操作智能存取和清

洗杀毒功能，通过单片机、步进电机、减速电机、舵机等控制设备的运动，对鞋子进

行清洗杀菌和存放。

储存部分包括：鞋柜和V形鞋盒；其鞋柜中间的鞋架能够左右移动，鞋架的每个

部分都有符合V形鞋盒倾斜存放的固定支架。

存取部分包括：鞋盒换向模块和鞋盒电磁取拿模块；鞋盒换向模块通过槽轮间歇

机构进行每次90度的精准换向；鞋盒电磁取拿模块，通过电磁铁的通断拿取和放下

V形鞋盒，再配合丝杆的运动实现在鞋架上取拿鞋盒。

升降部分包括：通过步进电机带动丝杆运动，实现对存取模块的升降和左右移动

和对中间鞋架的左右移动。

清洁模块由减速电机带动前转轮和后转轮转动，前转轮的传送带和后转轮的传送

带不在一条直线上，前转轮上的清洁毛刷清洁鞋底，后转轮上的清洁毛刷对前转轮清

洁不到的地方清洁，同时紫外线灯照射，对鞋进行消毒杀菌。

控制模块包括触摸屏、摄像头、步进电机、减速电机、舵机、继电器模块和a4988

电机驱动模块；摄像头实现对鞋照片的拍摄，通过单片机录入照片，在触摸屏上显示

照片，选择存储位置，通过单片机控制存取模块、清洁模块和升降模块的运动来进行

存储。存储之后，直接通过触摸屏上已录入的照片选取鞋，然后通过单片机控制存取

模块、清洁模块和升降模块的运动来进行取拿。

图2鞋柜整体线框图

2.1主要功能

本作品主要设计功能是：

（1）对鞋底进行清洁；

主视图

后视图

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（2）对鞋进行全面消毒杀菌；

（3）智能存取鞋；

2.2总体设计方案构想

该想法主要是在设计—种将清洁、智能存取、紫外线杀菌等功能集于一体的家用

智能鞋柜。考虑到所设计的装置不仅要满足日常的清洁消毒杀菌，而且要保证用户可

以按照自己的意愿存取鞋，我们在存取之前加了一个清洁装置；然后通过单片机控制

存取模块和升降模块，实现对鞋盒的取拿。该鞋柜具体包括储存模块、清洁模块、存

取模块、升降模块以及控制模块。储存模块包括左中右三个部分的鞋架和V形鞋盒；

清洁模块中我们用减速电机带动转轮转动，转轮带动传送带转动，传送带带动鞋向前

运动，通过往复运动的清洁毛刷清洁鞋底；存取模块包括鞋盒电磁取拿机构和鞋盒换

向机构；鞋盒电磁取拿机构通过电磁铁的通断取拿和放下V形鞋盒，配合丝杆的运动

在鞋架上取拿V形鞋盒；鞋盒换向机构通过槽轮间歇机构进行每次90度的精准换向；

升降模块采用滚珠丝杆滑台实现对存取模块的左右移动和升降，同时实现对中间鞋架

的左右移动；控制模块采用摄像头实现对鞋照片的拍摄，通过单片机录入照片，通过

单片机控制存取模块、清洁模块和升降模块的运动来进行存储。

2.3传送方案选择

查相关资料可知丝杆最主要的作用是把回转运动变成直线运动和把直线运动变

成回转运动，是符合我们要求的最理想结构。

丝杆最主要的俩大类就是梯形丝杆和滚珠丝杆，这其中滚珠丝杠的优点有：定位

的精度高，工作时所需要克服的阻力小，其所需要克服的阻力仅仅是梯形丝杠的五十

分之一。在运动时，在一定扭力下，梯形丝杠的所需要的电机驱动力比滚珠丝杠大，

滚珠丝杠是滚动摩擦，所以不会产生梯形丝杠的爬行现象，又由于滚珠丝杠启动所需

要的扭力比较小并且灵活，可以进行微小细节的操作。

通过比较可知，丝杆的传动效率比同步带高，丝杆传动的精度较好，适用于高精

度传送。因此选择丝杆传动。而丝杆中的滚珠丝杆的优点相对于梯形丝杆要多，传送

的精度更高，可微动调节，传送效率更高且无爬行现象。尽管滚珠丝杆的价格相对梯

形丝杆的要高的多，为了保证传动的平稳性和高效性，采用滚珠丝杆对存取模块进行

升降传送、左右移动和对中间鞋架的左右移动。

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图2.3丝杠

2.4电机的选择

根据电机的性价比，电源种类，工作时间，载荷的性质等条件来考虑电机的种类。

与丝杆连接的为42两相步进电机。步进电机适用于用单片机控制转动并用对应

驱动器驱动的无特殊要求的机械上。步进电机与其它相同控制用途的电机最大的区别

在于，它能够接受数字控制的信号并将其转化成直线位移或者角位移，当然这直线位

移和角位移时与数字信号相对应的，它自身在某种程度上就是一中完成数字信号转化

的执行元件。用步进电机可以精确控制丝杆的微动操作。

在槽轮盘上放置一舵机，舵机连接连杆，带动连杆在连杆轨道内运动，舵机可以

精准的控制V形板鞋盒架的转动角度。

在清洁装置转轮旁有一减速电机，减速电机带动齿轮组转动，实现转轮转动以及

通过凸轮实现清洁毛刷的往返运动。

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3装置的工作原理及使用方法

3.1装置的工作原理

该装置具体包括储存模块、清洁模块、存取模块、升降模块以及控制模块。通过

用户点击触摸屏选择存取位置驱动摄像头拍照和清洁模块、存取模块、升降模块运行，

用单片机、步进电机、减速电机、舵机等控制设备的运动对鞋子进行消毒杀菌、清洁

鞋底和智能存取。

其系统工作原理流程图如下：

图3-1总流程图

3.2装置的使用方法

当用户想存鞋时，只需用手点击屏幕选定空白位置进行存储，摄像头会对鞋子进

行拍照，然后单片机会录入照片在屏幕上显示，之后用户在清洁装置入口放鞋即可，

之后清洁模块运行，对鞋子进行表面的清洗工作，清洗完毕后，升降模块与存取模块

开始运作，将鞋放入指定位置，最后存取模块恢复原位。

当用户想要取鞋时，用户只要点击屏幕上之前拍好的照片即可取鞋，点击提前拍

排好的照片后，升降模块和存取模块开始一起运作将装有鞋子的鞋盒从鞋架上移到出

口，然后用户将鞋子提出后，存取模块会将空鞋盒放回，最后存取模块恢复原位。

下图即是使用者使用家用智能鞋柜的使用流程图。

用户

控制界面

执行系统

鞋架

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/

触摸屏幕

点击图片框

存鞋

摄像头拍照

升降模块配合存

取模块取鞋盒

用户取鞋

升降模块配合存

取模块取鞋盒

清洁装置运作

升降模块配合存

取模块存鞋盒

存取模块

存取模块

回到原位置

存取模块

回到原位置

升降模块配合存

取模块存鞋盒

图3-2程序流程图

取鞋

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4机械理论设计部分

4.1储存模块

根据初步的社会数据调差，我们的储存模块包括：鞋架和V形鞋盒，其中中间部

分鞋架可以左右移动，每部分鞋架有契合V形鞋盒倾斜存放的支架。

4.1.1鞋架

在通过精密的计算之后发现，存放一双鞋子尺寸为254×280×20mm3,而当一个

鞋架254×280×1500mm3时，正常是最多能放7双。

所以我所设计的鞋架在254×368×1500mm3，这样不仅可以存放8双鞋子，而

且鞋盒之间的间隙很大，拥有足够的空间间隙，这样鞋架形式避免了鞋子之间相互挤

压，并且每个鞋盒是独立的单元。

4.1.2V形鞋盒

鞋盒配合鞋架支架的尺寸，尺寸规格为为22×18mm2，角度为40°。图4.1.2为

鞋盒的设计参数。

图4.1.2V型鞋盒实物图及其装配图

图4.1.2V形鞋盒结构图

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4.2存取模块

存取模块包括鞋盒换向机构和鞋盒电磁取拿机构；

4.2.1鞋盒换向机构

鞋盒换向机构包括：1.1—槽轮盘、1.2—槽轮间歇机构、1.3—槽轮间歇机构连杆、

1.4—轴承1、1.5—轴承2、1.6—支撑件、1.7—步进电机1。

鞋盒换向机构有一支承件穿过槽轮盘的孔，槽轮盘孔下有一轴承1，轴承1下有

槽轮间歇机构，槽轮间歇机构连杆一端连接一轴承2，轴承2在槽轮间歇机构的槽内，

槽轮间歇机构连杆另一端连接步进电机1，步进电机1运动带动驱动槽轮间歇机构连

杆运动，槽轮间歇机构连杆通过轴承2带动槽轮间歇机构运动，所述槽轮间歇机构带

动槽轮盘运动，从而实现鞋盒换向。步进电机每转一转，换向机构旋转90°，同时，

槽轮间歇机构和槽轮间歇机构连杆夹角呈90°，从而使鞋盒电磁取拿机构制动平稳。

图4.2.1-1鞋盒换向结构图

图4.2.1-2槽轮结构图

4.2.2鞋盒电磁取拿机构

鞋盒电磁取拿机构包括2—鞋盒电磁取拿机构、2.1—齿轮组1、2.2—步进电机2、

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2.3—连杆轨道、2.4—连杆、2.5—舵机、2.6—V形鞋盒、2.7—电磁铁支架、2.8—电

磁铁、2.9—V形板鞋盒架、2.10—丝杆1、2.11—轴承3。

鞋盒电磁取拿机构有一V形板鞋盒架，V形板鞋盒架的板上有一开槽，开槽一边

有一挡板，齿轮组1固定在该挡板上，开槽另一边有一固定铰支座，丝杆1通过齿轮

组1一齿轮与挡板连接，丝杆1通过轴承3与固定铰支座连接，所述电磁铁支架上有

一孔，电磁铁支架通过孔和丝杆1连接电磁铁支架穿过开槽，电磁铁固定在电磁铁支

架上，V形板鞋盒架上有一步进电机2放置在挡板右边，V形板鞋盒架有一连杆轨道

放在有开槽的板中间，舵机驱动使连杆在连杆轨道内滑动，从而实现对V形板鞋盒架

的平放和竖直状态的转变，步进电机2驱动齿轮组1转动，齿轮组1带动丝杆1运动，

丝杆1带动电磁铁支架左右移动实现对V形鞋盒的取拿。步进电机每转一转，电磁铁

支架移动2mm。

图4.2.1鞋盒电磁拿去结构实物图及其装配图

图4.2.2V形板鞋盒架结构图

4.3清洁模块

清洁模块包括5.1—清洁毛刷、5.2/5.8—转轮、5.3—传送带、5.4—轴承4、5.5—

清洁毛刷板、5.6—齿轮组2、5.7—轴承5、5.9—减速电机、5.8—紫外线灯。箱体地

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板上有支撑座，箱体两边的转轮通过轴承4与支撑座连接，箱体中间的转轮通过齿轮

组2、轴承5与支撑座和减速电机连接，清洁毛刷板通过齿2和轴承5和支撑座连接，

清洁毛刷板上放有清洁毛刷，紫外线灯放置在箱体顶板上，传送带放在转轮上，减速

电机带动前转轮和后转轮转动，前转轮的传送带和后转轮的传送带不在一条直线上，

前转轮上的清洁毛刷清洁鞋底，后转轮上的清洁毛刷对前转轮清洁不到的地方清洁，

同时紫外线灯照射，对鞋进行消毒杀菌。

图4.3-1清洁模块实物图及其结构组成

图4.3-2轴承

图4.3-3步进电机

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4.4升降模块

升降模块包括滑轨、900mm丝杆、两根500mm丝杆，丝杆连接件、滑块、滑轮、

轴承座、直线轴承、步进电机3、联轴器。900mm丝杆上有一丝杆连接件，丝杆连接

件与鞋盒换向机构连接，丝杆连接件连接滑块，滑块在滑轨上滑动，900mm丝杆与

轴承座连接，900mm丝杆上端有联轴器，联轴器上有一步进电机，丝杆滑台的顶端

与低端各有一根500mm丝杆，通过电机的运作，整体通过滑轮在导轨上运动。升降

模块通过步进电机带动丝杆运动，实现对存取模块的升降和左右移动和对中间鞋架的

左右移动。其中轴承座的设计参数如图4.4.1所示。

图4.4.1轴承座

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5电路理论设计部分

控制模块包括单片机最小系统模块、触摸屏模块、摄像头模块、a4988电机驱动

模块和紫外灯杀菌模块。触摸屏与单片机连接，单片机控制摄像头、紫外灯杀菌模块

和a4988电机驱动模块，摄像头实现对鞋照片的拍摄，通过单片机录入照片，在触摸

屏上显示照片，通过单片机控制存取模块、清洁模块和升降模块的运动来进行存储。

存储之后，直接通过触摸屏上已录入的照片选取鞋，然后通过单片机控制存取模块、

清洁模块和升降模块的运动来进行取拿。

主要控制模块分为上位和下位,都是让STM32单片机作为主要控制模块。下位达

到对鞋刷﹑继电器和电机的控制,通过串口和上位进行通信,并接收上位的控制信息,对

控制的信息进行判断并执行与之相对应的操作。上位接收来自终端的操作命令,将操作

命令转化为控制的信息并传递给下位机。

5.1单片机最小系统

通过对家用智能鞋柜功能的分析，以及芯片引脚的分配，基于单片机的家用智能

鞋柜采用STM32F103C8T6作为主控芯片。STM32F103C8T6单片机是基于ARM

Cortex-M3内核的微控制器，主要作用是程序的执行和外部电路的控制。最小系统电

路原理图如图5.1所示。

图5.1最小系统电路原理图

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5.2系统电源电路

由于紫外线灯正常运行所需要的电压是12V，即整个系统电路的初始提供电压是

12V，而单片机系统的正常运行电压是3.3V和5V，所以需要电压转换芯片把12V电

压转换成5V和3.3V，先是用LM7805把12V的电源降为5V，然后用的是

LD1117S50TR把5V的电压转化为3.3V，给单片机的主控芯片供电。我们分别在输

入端和输出端添加了电容，其中输入端电容的作用是降低电压的脉冲程度，输出端的

电容的作用是能够增强输出电压的稳定性。

图5.2系统电源

5.3触摸屏电路

TFT即薄膜场效应晶体管，它可以“主动地”对屏幕上的各个独立的像素进行控制，

这样可以大大提高反应时间。其触摸屏电路如图所示

图4.5.2-2触控屏

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5.4紫外线灯杀菌模块

当使用者存放鞋子时，将鞋子放上清洁模块上，当鞋盒运行到指定位置时，清洁

模块上传送带运作时，单片机发出指令使得三极管导通，此时继电器内部的线圈通电

产生电磁力，然后开关在电磁的作用下闭合，此时紫外线灯正常工作，给鞋子进行消

毒杀菌。

图5.4紫外灯杀菌模块

5.5A4988步进电机驱动模块电路

A4988是用于控制二相步进电机的步进电机驱动器。STEP引脚每收到一个脉冲

信号，都会驱动电机运行一步，无须进行复杂的编程和拍数相位记算。该驱动器的微

步进有五个分辨率，分别是全步、半步、1/4步、1/8步、1/16步，由MS1、MS2、

MS3的控制。该驱动器操作简单，只需要两个引脚就可以控制步进电机的运行.

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图5.5A4988步进电机驱动器

5.6摄像头模块

OV7670是一种图像传感器，他有着体积小，工作电压低的优点，并且能够提供

单片VGA摄像头和影像处理器的所有功能。通过SCCB总线控制，可以输入整帧、

子采样、取窗口等方式的各种分辨率8位影像数据。该产品VGA图像最高达到30

帧/秒。用户可以完全控制图像质量、数据格式和传输方式。

图5.6OV7670摄像头

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6家用智能鞋柜软件设计

6.1程序主流程设计

前一节描述了家用智能鞋柜的电路部分设计，但是单片机的控制部分光有电路部

分是不够的，还得有一定的软件部分设计，软件部分的设计可以将各个模块的功能链

接起来。软件部分主要由鞋子的存放程序，鞋子的取出程序，紫外线灯消毒杀菌程序

和鞋子的清洁程序。

图6.1程序主流程

6.2鞋子的存放程序

当使用者想要存放鞋子时，使用者只需要按下存放键，将鞋子放到清洁模块的传

送带上，随后单片机接受此信号，然后发出命令将空闲的鞋盒从鞋架上移到存放初始

位置，随后摄像头拍照并且将照片存入单片机以方便取鞋，鞋盒到达指定位置，清洁

模块开始运作，鞋子的清洁程序运行，传送带开始运作，鞋子的消毒杀菌程序运行，

紫外线灯开启；随后鞋子由传送带送入鞋盒，之后鞋子随着鞋盒进入鞋架。

是否存放鞋

开始

Y

N

是否取鞋

鞋子的取出程序

Y

鞋子的存放程序

鞋子的清洁程序

紫外线灯消毒杀菌程序

结束

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图6.2鞋子的存放程序

6.3鞋子的清洁程序

当单片机收到鞋子的取出或者存放程序后，清洁毛刷板上有鞋的信息，系统会对

清洁模块发出运行的指令，然后清洁模块运作，传送带开始转动，清洁毛刷版上的清

洁毛刷开始对鞋子的底部进行清洁；鞋子进入鞋盒后，减速电机运作使得传送带停止

运行，清洁模块随之运行结束。

开始

初始化

按下存放键

是否检测到有鞋？

摄像头拍照并将照

片存入单片机

紫外线灯开启

清洁模块运作

否

是

否

鞋子进入鞋盒并且鞋

盒移动到鞋架上

鞋盒从鞋架上移

动到传送带末端位置

结束

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图6.3鞋子的清洁程序

6.4紫外线灯消毒杀菌程序

当存放鞋的程序运行并且鞋子进入传送带时，单片机会发送指令，使得紫外线灯

开启，对鞋子进行消毒杀菌；时间一直持续到鞋子进入到鞋盒。

开始

鞋子放置在传送带上

清洁毛刷清洁鞋

传送带运作

鞋子离开传送带

减速电机运行

传送带停止传送

结束

开始

鞋子是否在传送带中

紫外线灯开启

紫外线灯关闭

结束

Y

N

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图6.4紫外线灯消毒杀菌程序

6.5鞋子的取出程序

当使用者需要取出自己想要的鞋时，使用者只需要在触摸屏上点击自己存放鞋时

摄像头拍的照片即可，然后单片机收到信息，随后发出指令，使取拿装置到达指定位

置取鞋盒，然后将鞋送入传送带，在被传送带送出来。

图6.5鞋子的取出程序

开始

初始化

按下取鞋键

取拿装置到达指定

位置取鞋盒

否

鞋盒通过升降装置到

达底部

在触摸屏上选择照片

结束

用户取鞋

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7实物调试

7.1实物整体测试

经过将近两个月时间对图纸的设计、对实物论证与制作工作，最终制作出来了一

台家用智能鞋柜，经过调试家用智能鞋柜已经实现了预期的各项功能。鞋柜能够进行

正常的存取功能，并且在存放鞋的时候，紫外线会开启，会对鞋子进行消毒杀菌，鞋

柜实物图如图所示。

图5.1鞋柜实物图

7.2控制部分测试

如图5.2.1所示，当使用者想要存鞋时，使用者只需要将鞋放上清洗模块，然后

点击存放即可。清洗模块运作，存取模块配合升降模块一起运作，如图5.2.2所示，

鞋子进入鞋盒，随后存取模块与升降模块一起运作将鞋子放到指定位置。

图5.2.1存放鞋时触摸屏显示图5.2.2鞋子进入鞋盒图5.2.3取鞋时鞋盒状态

当使用者需要在鞋柜中取出自己之前存好的鞋时，使用者只需要在触摸屏上点击

自己提前存好的图片，控制模块发出指令，随后电机带动丝杆使电磁铁运动，图5.2.3

可以看出其运动方式，然后丝杆滑台带动鞋盒下降，之后转向机构和舵机运作，将鞋

盒转到指定方向的指定位置，然后使用者可以将其取出。

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8创新点及其在当今的应用

8.1智能鞋柜的创新点及其优点

对于传统鞋柜出现的问题，我们有一下优点：

1.运用滚珠丝杆式滑台传送存取模块，通过自动控制精准的完成V形鞋盒的存储。

2.在鞋盒取拿部分，我们通过电流的通断使得电磁铁通电和断电，实现鞋盒的取

拿。

3.在鞋盒换向机构中，我们通过槽轮间歇机构，对鞋盒实现精准换向。

4.在存储空间上，我们用倾斜的相互交叉的结构来存放鞋盒，可以实现更多，鞋

盒的存放。

5.放鞋部分和取放鞋执行器使用十分特别的机械结构，在使用者存鞋和取鞋的同

时会感到十分方便，在另一方面还可以节省物品的损耗，降低鞋柜的使用造价。

6.我们通过摄像头拍照来录入照片，通过显示屏可以选择鞋盒存放的具体位置，

方便在众多鞋子中找到我们要穿的鞋。

8.2应用

本作品具有较好的推广价值。随着供给侧结构性改革的深入,传统家具产业应乘势

而动,向智能化方向转型。我们将逐步进入全面智能家居时代,对于各种家具的智能化

都会一步步提升上来。这款智能鞋柜的设计系统操作简便具有较高的实用性，且对鞋

子的保养比较全面，可以满足人们对于现阶段智能家居用品性能的需求。据国家有关

部门统计，智能家具市场上可达千亿以上，而且这个数字每年都在持续增加,这个市场

的前景是十分客观的。在未来5年，每年的销售份额将达到350亿以上。我们在这里

可以大胆可以预测，家用智能鞋柜在市场上的发展历程将会和我们家中的电子鞋柜会

很相似，所以未来我们的智能鞋柜会代替传统的家用木制鞋柜，智能的并且更与人的

生活更加贴近的鞋柜会代替传统的跟不上时代发展的鞋柜。即使在目前市场中，智能

鞋柜还无法完全碾压传统的木制鞋柜，但是智能鞋柜的潜在市场很大。而且在市场上

已知的鞋柜产品中，市场上的鞋柜大都是功能单一，大部分都是消毒杀菌功能的鞋柜，

而对于智能存取的鞋柜，在已知的市场中，通常使用者只能用鞋柜智能的将鞋存入而

不能智能将鞋取出。目前家用智能鞋柜在家庭和相关领域的缺失，和现代人体健康需

求相结合产生的市场空白使得家用智能鞋柜的潜在市场变得巨大。

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更为重要的是，由于疫情的原因，人们对自己的人身安全的注重程度有所提高，

人们在卫生安全意识有所提升，现在人们家中时不时也会备用口罩或者酒精等能够消

毒防护的东西，人们对健康意识的水平会有很大提高，而我们设计的智能护理存取鞋

柜正符合当下人们的急切需求。

该智能护理存取鞋柜稳定性高，安全可靠，具有消毒杀菌、清洁鞋底和智能存取

的功能，且可以有效利用空间，通过机械结构解放劳动力，便利生活，可广泛用于家

居。

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9结语

本毕业设计通过与STM32单片机相关的技术，结合了多个模块，并且在传统木

制鞋柜上进行创新和改造，在一方面，我们不但实现了对鞋子的清洁工作，在一定程

度上提高了鞋的使用寿命，这给使用者的足部健康卫生提供了一定程度上的保障；在

另一方面，我们增加了鞋柜的一些其他功能，这让我们的服务变得更加人性化。在如

今随着二网络技术的飞速发展，我们智能家居行业也普遍的情况下，智能鞋柜代替传

统鞋柜已经是大势所趋了，而本设计的功能能够运行稳定，并且操作简单且选择多样，

而且外观精美，设计的成本较低，非常符合当前市场用户的消费方面的需求，故而有

很高的实用价值。

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致谢

本毕业设计是在李锶导师细心的指导下完成的。导师具有渊博的专业知识、严谨的治学态度，

精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严于律己、宽以待人的崇高风范，而且他朴实无华、

平易近人的魅力对本人影响深远。不仅仅使本人树立了远大的学习目标、掌握了一定程度上的研

究方法，还让本人明白了许多为人处事的道理。在毕业设计期间，李老师不仅给予了本人细心的

指导，还注重培养个人独立思考和独立完成的能力，而且为我在软件和硬件方面提供了良好的学

习和设计环境。这让我的毕业设计可以及时完成，而且这为我毕业之后的工作奠定了坚实的基础。

当然，能够独立完成毕业设计肯定少不了学校领导和其他老师的辛苦付出。在会议上，领导教导

我们，给我们传授先进的思想，教导我们要做一个有社会责任心的人，要有社会责任感，才能对

社会做贡献；懂感恩的人，懂得了感恩，才是个人品德的升华。在课堂上，我们的老师们会给我

们传授与专业相关的知识，为我们将来工作做更多的准备。负责任的老师我们也会感恩一辈子的。

大学这四年，让我学会了做人的道理，让我了解知识的广阔。这四年，老师的教导，同学的

相处，家人的帮扶，朋友的支持，历历在目。这四年，拥有你们的陪伴，这是我最难忘的四年，

有你们的四年，这是我最美好的四年。最后献上我由衷的感谢，感谢学校为我们提供发展的大舞

台，感谢老师为我们上课的日日夜夜；致此，祝愿我们的母校发展的越来越好，祝愿老师和同学

们身体健康！

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附录

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