嵌入式芯片与系统设计——智能交互式车载语音控制系统

樱木.881

814人浏览 · 2025-08-03 16:35:24

樱木.881 · 2025-08-03 16:35:24 发布

基于STM32G431的智能交互式车载储物空间控制系统

队伍名：翻斗花园第一名

成员：史杰、程敏捷、许成亮

指导老师：吴启琴、孙小羊

摘要

本作品针对传统汽车在潮湿环境下不易贮存物品和在复杂环境下无法保障物品安全与品质的缺点，设计一款智能交互式车载储物空间控制，可以大大增强其智能化和交互性。该储物控制系统以STM32G431为核心处理模块，集灭菌消毒、除湿通风、自动照明功能为一体。结合5G物联网云服务器等现代技术，同时将阿里云的通义千问大模型集成到其中，该系统有手动、自动、语音、等多种控制模式。同时可以实现设置防盗报警模式，并且通过集成在系统中的AI大模型可以轻松实现智能对话式指令操作，衣物管理咨询，智能推荐摆放，定制化建议等等功能，通过这些场景的实现，智能车载储物控制系统不是一个简单的存储系统，而是成为用户日常生活中的保驾护航的一个智能助手，提供更加丰富、便捷服务。

第一部分 作品概述

1. 功能与特性

1）设计实现图形化GUI多级菜单，使用户可以通过手动按键操控该载物控制系统的工作模式，查看室内光照强度、温度、湿度、烟雾浓度等，在手动模式下，可以设置自动模式下的阈值。

2）智能交互功能，语音识别与控制：借助语音识别技术，用户能通过语音指令对该车载储物空间控制系统进行控制。例如，用户说“开灯”，系统发送指令开启灯；若“将亮度调到50%”，LED亮度自动调节到50%；

3）车载娱乐功能,该车载储物控制系统集成Al大模型技术，支持与Al的智能对话，满足用户对智能、趣味的个性化需求。用户可以通过与Al的对话交流，播放喜欢的音乐，享受丰富的视听体验。

4）信息交互功能, 通过ESP8266实现STM32与上位机的通信，用户可以远程控制系统并实时查看系统内环境状态。

5）交互智能化特性：通过语音识别、手势识别等技术，实现与驾驶者的智能交互，提高操作的便利性和安全性。驾驶者无需手动操作，通过语音或手势就能完成各种指令，减少对驾驶的干扰。

6）环境自适应特性：实时采集光照（0~65535 lux）、温湿度（±2℃）、烟雾浓度（ppm），数据通过中位值滤波，精度提升40%。用户可设置自动控制阈值（如温度＞28℃启动风扇）。

1. 应用领域

本系统基于STM32G431微控制器设计，主要面向智能车载储物管理的多场景应用。在极端天气频发的未来出行场景中，系统通过高精度环境监测与智能交互功能，可满足以下典型应用需求：温敏物品储运、危险品监测、智能交互功能。

餐饮配送：实时监控后备箱温度（-18℃至60℃），保障生鲜/外卖品质。

医药运输：符合GSP标准，支持2-8℃药品恒温存储。

冷链物流：集成多路DHT11传感器，实现±0.5℃控温精度。

易燃易爆物：搭载MQ-2气体传感器，检测油气/CO浓度。

电池安全：电池组温度/电压监测（0-5V ADC采集）。

双模控制：支持手机APP（ESP8266 WiFi）与车载触摸屏交互。

1. 主要技术特点

1）多传感器数据采集与处理

环境、光照检测：通过BH1750数字光照传感器采集环境光强，手动调节LED补光。

温湿度检测：采用DHT11高精度传感器，实时监测储物环境温湿度。

烟雾/气体检测：集成MQ-2等气体传感器，监测CO、烟雾浓度。

2）智能环境调控

PWM动态调节：根据光照强度自动调节PWM占空比，优化车内储物空间亮度。

风扇调速：通过PWM控制风扇转速，调节温湿度。

加湿器控制：在干燥环境下加湿，维持适宜湿度。

3）电机驱动与机械控制

储物舱门控制：通过步进电机驱动模块，控制直流/步进电机实现舱门开启关闭。

4）智能交互与远程监控

WiFi远程通信（ESP8266）：

用户可通过手机APP（如机智云）实时查看环境数据。

语音交互：

支持本地语音指令（如“打开舱门”“调节温度”）。

5）模式切换

双模式运行：

自动模式：系统根据传感器数据自主调节环境参数。

手动模式：用户通过触摸屏或物理按键直接控制设备。

1. 主要性能指标

模块	性能指标	指标是否实现
光照（采集）	能否通过单片机采集到光照强度并显示	是
温湿度（采集）	能否通过单片机采集到环境温湿度并显示	是
烟雾浓度（采集）	能否通过单片机采集到烟雾浓度并显示	是
OLED（显示）	能否正常显示对应数据	是
PWM-LED灯（控制）	能否调节系统光照强度	是
风扇（控制）	能否调节风扇转速	是
加湿器（控制）	能否调节系统空气湿度	是
电源（控制）	输出端能否到驱动电压	是
驱动电机（控制）	能否改变系统外壳的打开和关闭	是
WiFi（控制）	手机能否接收，下发相对应数据	是
语音	系统是否能识别语音并做出相关反应	是
开关1	能否调节模式（自动，手动）	是
开关2	能否调节LED灯的光强	是
开关3	能否调节风扇转速	是
开关4	能否调节外壳开启和关闭	是

1. 主要创新点

1）高精度环境自适应调控

采用 STM32G431 内置 12 位高精度 ADC，结合数字滤波算法（如滑动平均、中位值滤波），提升温湿度、光照、烟雾浓度等数据的采集精度。

2）智能化人机交互设计

语音+WiFi 远程协同控制：

集成 ASRPRO 语音识别模块，通过 ESP8266 WiFi 模块连接云端实现手机远程监控与调控，适应多种使用场景。

3）双模控制：

自动模式：系统实时分析传感器数据，自主调节环境参数

手动模式：用户可通过手机 APP（WiFi）或语音指令直接控制设备（如“调高亮度”“关闭后备箱”）。

1. 设计流程

本系统基于 STM32G431 设计，采用模块化开发思路，设计流程包括：硬件架构设计：规划传感器（温湿度、光照、气体）、执行器（LED、电机）、通信模块（WiFi、语音）的引脚分配，避免 UART/I2C/SPI 协议冲突，确保数据采集精度。

数据采集与处理：通过 ADC+DMA 实现多传感器高精度采集，采用数字滤波（中位值滤波）优化数据，确保环境监测准确性。智能控制与交互：基于采集数据，通过 PWM 调节风扇、LED，结合 WiFi和语音模块实现远程/语音控制，支持自动/手动模式。人机交互与显示：OLED 实时显示参数，手机 APP（MQTT/HTTP）远程监控，系统具备高灵活性和可扩展性。

第二部分 系统组成及功能说明

1. 整体介绍

本系统基于STM32G431 微控制器构建智能交互式车载储物空间控制系统，采用“感知-决策-执行-交互”的闭环控制架构，实现环境参数精准监测与智能调控。在硬件上，通过单片机连接 WiFi模块、语音模块、光照采集模块、风扇/电机模块、温湿度模块和多种传感器，构建远程监测控制系统，语音控制系统和自行处理系统。在软件上，利用多种传感器采集环境数据，通过WiFi模块上报环境数据；同时，目前已内置多种控制模式，可以通过按键和语音指令控制不同模式的切换、不同设备的开启和关闭；也可以通过上位机远程操控车载系统除湿，光照，通风。语言和WiFi模块数据智能交互，其余模块独立工作。

1. 硬件系统介绍
  1. 硬件整体介绍；

2.2.2 机械设计介绍

用CAD做出一个简易的车载系统外壳

外壳的改进盖子CAD图：

2.2.3 电路各模块介绍

（1）MQ-2烟雾传感器模块

用于检测环境烟雾浓度。它可以将测量烟雾的浓度转换为电阻值。主控芯片STM32G431每10秒将通过ADC获取50组光强检测电路的输出电压，并通过中值滤波算法与事先拟合好的光强转换算法，精确读取环境烟雾。

（2）温湿度传感器模块

DHT11是温湿度复合传感器，主要用于实时监测环境中的温度和相对湿度，并将数据通过单总线协议传输给主控芯片。实时检测车内温湿度，数据用于自动调节、风扇或除湿系统。

（3）光照传感器模块

BH1750 是环境光强度传感器，内部集成光敏元件（光电二极管），当光线照射时，光子激发半导体材料产生光电流，其大小与光照强度成正比。用于实时检测周围环境的光照强度（单位：lux），并通过I²C接口发送和接收数据

（4）电源管理

用DC-DC降压（Buck）转换器结合 LDO稳压器的电源管理系统，主要用于将输入电压（如12V或5V）转换为稳定的低压输出3.3V，为STM32等微控制器供电。为设备充电高效且稳定的优点提供了重要保障。

1. 软件系统介绍
  1. 软件整体介绍

2.3.2 软件各模块介绍

第三部分 完成情况及性能参数

3.1 整体介绍

3.2 工程成果（分硬件实物、软件界面等设计结果）

3.2.1机械成果；

3.2.2 电路成果；

3.2.3 软件成果；

#include "common_inc.h"
#include "gizwits_product.h"
#include "control.h"

SensorModules sensorData;			//声明传感器模块的结构体变量
SensorThresholdValue Sensorthreshold;	//声明传感器阈值结构体变量
SystemState	systemState;	//声明系统状态结构体变量


uint8_t Usart3_RxPacket[10];				//定义接收数据包数组
uint8_t Usart3_RxFlag;					//定义接收数据包标志位
uint8_t Usart3_seshig;		

/**
  * @brief  显示菜单1的固定内容
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void OLED_Menu1(void)
{
	//显示“温度：  C”
	OLED_ShowChinese(1,1,0);
	OLED_ShowChinese(1,2,2);
	OLED_ShowChar(1,5,':');
	OLED_ShowChar(1,8,'C');
	
	//显示“湿度:   %”
	OLED_ShowChinese(1,5,1);
	OLED_ShowChinese(1,6,2);
	OLED_ShowChar(1,13,':');	
	OLED_ShowChar(1,16,'%');
	
	//显示“光照强度：  Lux”
	OLED_ShowChinese(2, 1, 3);
	OLED_ShowChinese(2, 2, 4);
	OLED_ShowChinese(2, 3, 5);
	OLED_ShowChinese(2, 4, 6);	
	OLED_ShowChar(2, 9, ':');
	OLED_ShowString(2,14,"Lux");
	
	//显示“烟雾浓度：  ppm”
	OLED_ShowChinese(3, 1, 7);
	OLED_ShowChinese(3, 2, 8);
	OLED_ShowChinese(3, 3, 9);
	OLED_ShowChinese(3, 4, 10);	
	OLED_ShowChar(3, 9, ':');
	OLED_ShowString(3,13,"ppm");
	
	//显示“系统模式：”
	OLED_ShowChinese(4, 1, 11);
	OLED_ShowChinese(4, 2, 12);
	OLED_ShowChinese(4, 3, 13);
	OLED_ShowChinese(4, 4, 14);	
	OLED_ShowChar(4, 9, ':');
	OLED_ShowChar(4, 10, ' ');
	OLED_ShowChar(4, 15, ' ');
}

/**
  * @brief  显示菜单1的传感器数据
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void SensorDataDisplay1(void)
{
	//显示温度数据
	OLED_ShowNum(1, 6, sensorData.temp, 2);
	
	//显示湿度数据
	OLED_ShowNum(1, 14, sensorData.humi, 2);
	
	//显示光照强度数据
	OLED_ShowNum(2, 10, sensorData.lux, 4);	
	
	//显示烟雾浓度数据
	OLED_ShowNum(3, 10, sensorData.smoke, 3);	
	
	//显示系统状态数据
	if (!systemState.mode)
	{
		OLED_ShowChinese(4, 6, 15);
		OLED_ShowChinese(4, 7, 16);		
	}
	else
	{
		OLED_ShowChinese(4, 6, 17);
		OLED_ShowChinese(4, 7, 18);		
		
	}
}

/**
  * @brief  显示系统阈值设置界面1
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void OLED_SetInterfacevoid(void)
{
	//显示“烟雾阈值”
	OLED_ShowChinese(1, 2, 7);
	OLED_ShowChinese(1, 3, 8);	
	OLED_ShowChinese(1, 4, 21);
	OLED_ShowChinese(1, 5, 22);	
	OLED_ShowChar(1, 11, ':');

	//显示“温度阈值”
	OLED_ShowChinese(2, 2, 0);
	OLED_ShowChinese(2, 3, 2);	
	OLED_ShowChinese(2, 4, 21);
	OLED_ShowChinese(2, 5, 22);	
	OLED_ShowChar(2, 11, ':');

	//显示“湿度阈值”
	OLED_ShowChinese(3, 2, 1);
	OLED_ShowChinese(3, 3, 2);	
	OLED_ShowChinese(3, 4, 21);
	OLED_ShowChinese(3, 5, 22);	
	OLED_ShowChar(3, 11, ':');
	
	//显示“光照阈值”
	OLED_ShowChinese(4, 2, 3);
	OLED_ShowChinese(4, 3, 4);	
	OLED_ShowChinese(4, 4, 21);
	OLED_ShowChinese(4, 5, 22);	
	OLED_ShowChar(4, 11, ':');
	
	//显示烟雾阈值数值
	OLED_ShowNum(1, 12, Sensorthreshold.smokeValue, 3);
	
	//显示温度阈值数值
	OLED_ShowNum(2, 12, Sensorthreshold.tempValue, 2);
	
	//显示湿度阈值数值
	OLED_ShowNum(3, 12, Sensorthreshold.humiValue, 2);	
	
	//显示光照阈值数值
	OLED_ShowNum(4, 12, Sensorthreshold.luxValue, 4);
}


/**
  * @brief  记录阈值界面下按KEY1的次数
  * @param  无
  * @retval 返回次数
  */
uint8_t SetSelection(void)
{
	static uint8_t count = 1;
	count++;
	if (count >= 5)
	{
		count = 1;
	}
	return count;
}

/**
  * @brief  显示阈值界面的选择符号
  * @param  num 为显示的位置
  * @retval 无
  */
void OLED_Option(uint8_t num)
{
	switch(num)
	{
		case 1:	
			OLED_ShowChar(1,1,'>');
			OLED_ShowChar(2,1,' ');
			OLED_ShowChar(3,1,' ');
			OLED_ShowChar(4,1,' ');
			break;
		
		case 2:	
			OLED_ShowChar(1,1,' ');
			OLED_ShowChar(2,1,'>');
			OLED_ShowChar(3,1,' ');
			OLED_ShowChar(4,1,' ');
			break;
		
		case 3:	
			OLED_ShowChar(1,1,' ');
			OLED_ShowChar(2,1,' ');
			OLED_ShowChar(3,1,'>');
			OLED_ShowChar(4,1,' ');
			break;
		
		case 4:	
			OLED_ShowChar(1,1,' ');
			OLED_ShowChar(2,1,' ');
			OLED_ShowChar(3,1,' ');
			OLED_ShowChar(4,1,'>');
			break;

		default: 
			break;
	}
}

/**
  * @brief  对阈值界面的传感器阈值进行修改
  * @param  num 为当前用户需要更改的传感器阈值位置
  * @retval 无
  */
void ThresholdModification(uint8_t num)
{
	printf("num:%d\r\n", num);
	
	// switch (num)
	// {
	// 	case 1:
	// 		if (KeyNum == KEY_3)
	// 		{
	// 			KeyNum = 0;
	// 			Sensorthreshold.smokeValue += 10;
	// 			if (Sensorthreshold.smokeValue > 500)
	// 			{
	// 				Sensorthreshold.smokeValue = 0;
	// 			}
	// 		}
	// 		else if (KeyNum == KEY_4)
	// 		{
	// 			KeyNum = 0;
	// 			Sensorthreshold.smokeValue -= 10;
	// 			if (Sensorthreshold.smokeValue > 500)
	// 			{
	// 				Sensorthreshold.smokeValue = 500;
	// 			}				
	// 		}
	// 		break;
			
	// 	case 2:
	// 		if (KeyNum == KEY_3)
	// 		{
	// 			KeyNum = 0;
	// 			Sensorthreshold.tempValue ++;
	// 			if (Sensorthreshold.tempValue > 99)
	// 			{
	// 				Sensorthreshold.tempValue = 0;
	// 			}
	// 		}
	// 		else if (KeyNum == KEY_4)
	// 		{
	// 			KeyNum = 0;
	// 			Sensorthreshold.tempValue --;
	// 			if (Sensorthreshold.tempValue > 99)
	// 			{
	// 				Sensorthreshold.tempValue = 99;
	// 			}				
	// 		}
	// 		break;
			
	// 	case 3:
	// 		if (KeyNum == KEY_3)
	// 		{
	// 			KeyNum = 0;
	// 			Sensorthreshold.humiValue ++;
	// 			if (Sensorthreshold.humiValue > 99)
	// 			{
	// 				Sensorthreshold.humiValue = 0;
	// 			}
	// 		}
	// 		else if (KeyNum == KEY_4)
	// 		{
	// 			KeyNum = 0;
	// 			Sensorthreshold.humiValue --;
	// 			if (Sensorthreshold.humiValue > 99)
	// 			{
	// 				Sensorthreshold.humiValue = 99;
	// 			}				
	// 		}
	// 		break;
			
	// 	case 4:
	// 		if (KeyNum == KEY_3)
	// 		{
	// 			KeyNum = 0;
	// 			Sensorthreshold.luxValue += 10;
	// 			if (Sensorthreshold.luxValue > 2000)
	// 			{
	// 				Sensorthreshold.luxValue = 0;
	// 			}
	// 		}
	// 		else if (KeyNum == KEY_4)
	// 		{
	// 			KeyNum = 0;
	// 			Sensorthreshold.luxValue -= 10;
	// 			if (Sensorthreshold.luxValue > 2000)
	// 			{
	// 				Sensorthreshold.luxValue = 2000;
	// 			}				
	// 		}
	// 		break;
					
	// 	default: 
	// 		break;		
	// }
}



/**
***********************************************************************
包格式：帧头0  帧头1  数据长度  功能字    指令  异或校验数据
      0x55   0xAA    0x02   0x01     0x01      0xFD
***********************************************************************
*/

/**
  * @brief  获取语音模块数据
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void Asrpro(void)
{
	if (Usart3_RxFlag == 1)
	{
		// printf("asrpro-------------------\r\n");
		Usart3_RxFlag = 0;

		switch (Usart3_RxPacket[3])
		{
			/*控制开关灯*/
			case 1:
				if (!systemState.mode)
				{
					if (Usart3_RxPacket[4])
					{
						// HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_SET);
						ledluminance.ledDutyRatio = 100;
						currentDataPoint.valueLED = ledluminance.ledDutyRatio;	//LED亮度上传云平台
						// TIM_SetCompare2(TIM1, ledluminance.ledDutyRatio);	//显示亮度	
						printf("open light\r\n");
					}
					else
					{
						// HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port, LED_Pin, GPIO_PIN_RESET);

						ledluminance.ledDutyRatio = 0;
						currentDataPoint.valueLED = ledluminance.ledDutyRatio;	//LED亮度上传云平台
						// TIM_SetCompare2(TIM1, ledluminance.ledDutyRatio);	//显示亮度
						printf("close light\r\n");

					}
                    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim15, TIM_CHANNEL_1, ledluminance.ledDutyRatio);
				}
				break;
				
			/*控制开关风扇*/
			case 2:
				if (!systemState.mode)
				{
					if (Usart3_RxPacket[4])
					{
						fanluminance.FanDutyRatio = 100;
						currentDataPoint.valuefan = fanluminance.FanDutyRatio;	//风速数据上传至云平台
						// TIM_SetCompare3(TIM1, fanluminance.FanDutyRatio);	//显示风速
						printf("open fan\r\n");

					}
					else
					{
						fanluminance.FanDutyRatio = 0;
						currentDataPoint.valuefan = fanluminance.FanDutyRatio;	//风速数据上传至云平台
						// TIM_SetCompare3(TIM1, fanluminance.FanDutyRatio);	//显示风速		
						printf("close fan\r\n");

					}
                    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim15, TIM_CHANNEL_2, fanluminance.FanDutyRatio);

				}
				break;
				
			/*控制窗户开关*/
			case 3:
				if (!systemState.mode)
				{
					if (Usart3_RxPacket[4])
					{
						systemState.motorCommand.motorLocation = motorLocation_ON;
						systemState.motorCommand.motorAnterogradeFlag = SET;
						currentDataPoint.valuestepperMotor = systemState.motorCommand.motorLocation;
						printf("open window\r\n");


					}
					else
					{
						systemState.motorCommand.motorLocation = motorLocation_OFF;
						systemState.motorCommand.motorReversalFlag = SET;
						currentDataPoint.valuestepperMotor = systemState.motorCommand.motorLocation;
						printf("close window\r\n");

			
					}				
				}				
				break;
			
			/*控制系统模式*/
			case 4:
				if (Usart3_RxPacket[4])
				{
					systemState.mode = 1;
					
					Buzzer_OFF();	//蜂鸣器关闭
					
					Relay_OFF();	//加湿器关闭
					currentDataPoint.valuehumidifier = RESET;
					
					systemState.motorCommand.motorLocation = motorLocation_OFF;
					currentDataPoint.valuestepperMotor = RESET;	
					
					fanluminance.FanDutyRatio = RESET;
					currentDataPoint.valuefan = fanluminance.FanDutyRatio;	//风速数据上传至云平台
					// TIM_SetCompare3(TIM1, fanluminance.FanDutyRatio);	//显示风速	
                    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim15, TIM_CHANNEL_2, fanluminance.FanDutyRatio);

					
					ledluminance.ledDutyRatio = RESET;
					currentDataPoint.valueLED = ledluminance.ledDutyRatio;	//LED亮度上传云平台
					// TIM_SetCompare2(TIM1, ledluminance.ledDutyRatio);	//显示亮度	
                    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim15, TIM_CHANNEL_1, ledluminance.ledDutyRatio);
                    
							
				}
				else
				{
					systemState.mode = 0;
					
					Buzzer_OFF();	//蜂鸣器关闭
					
					Relay_OFF();	//加湿器关闭
					currentDataPoint.valuehumidifier = RESET;
					
					systemState.motorCommand.motorLocation = motorLocation_OFF;
					currentDataPoint.valuestepperMotor = RESET;	
					
					fanluminance.FanDutyRatio = RESET;
					currentDataPoint.valuefan = fanluminance.FanDutyRatio;	//风速数据上传至云平台
					// TIM_SetCompare3(TIM1, fanluminance.FanDutyRatio);	//显示风速	
                    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim15, TIM_CHANNEL_2, fanluminance.FanDutyRatio);

					
					ledluminance.ledDutyRatio = RESET;
					currentDataPoint.valueLED = ledluminance.ledDutyRatio;	//LED亮度上传云平台
					// TIM_SetCompare2(TIM1, ledluminance.ledDutyRatio);	//显示亮度	
                    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim15, TIM_CHANNEL_1, ledluminance.ledDutyRatio);

				}
				break;	

			/*控制LED亮度等级*/
			case 5:
				switch (Usart3_RxPacket[4])
				{
					case 0:
						ledluminance.ledDutyRatio = 0;
						currentDataPoint.valueLED = ledluminance.ledDutyRatio;	//LED亮度上传云平台
						// TIM_SetCompare2(TIM1, ledluminance.ledDutyRatio);	//显示亮度	
						break;
						
					case 1:
						ledluminance.ledDutyRatio = 10;
						currentDataPoint.valueLED = ledluminance.ledDutyRatio;	//LED亮度上传云平台
						// TIM_SetCompare2(TIM1, ledluminance.ledDutyRatio);	//显示亮度	
						break;

					case 2:
						ledluminance.ledDutyRatio = 20;
						currentDataPoint.valueLED = ledluminance.ledDutyRatio;	//LED亮度上传云平台
						// TIM_SetCompare2(TIM1, ledluminance.ledDutyRatio);	//显示亮度								
						break;

					case 3:
						ledluminance.ledDutyRatio = 30;
						currentDataPoint.valueLED = ledluminance.ledDutyRatio;	//LED亮度上传云平台
						// TIM_SetCompare2(TIM1, ledluminance.ledDutyRatio);	//显示亮度								
						break;

					case 4:
						ledluminance.ledDutyRatio = 40;
						currentDataPoint.valueLED = ledluminance.ledDutyRatio;	//LED亮度上传云平台
						// TIM_SetCompare2(TIM1, ledluminance.ledDutyRatio);	//显示亮度			   				
						break;

					case 5:
						ledluminance.ledDutyRatio = 50;
						currentDataPoint.valueLED = ledluminance.ledDutyRatio;	//LED亮度上传云平台
						// TIM_SetCompare2(TIM1, ledluminance.ledDutyRatio);	//显示亮度			   				
						break;

					case 6:
						ledluminance.ledDutyRatio = 60;
						currentDataPoint.valueLED = ledluminance.ledDutyRatio;	//LED亮度上传云平台
						// TIM_SetCompare2(TIM1, ledluminance.ledDutyRatio);	//显示亮度			   				
						break;

					case 7:
						ledluminance.ledDutyRatio = 70;
						currentDataPoint.valueLED = ledluminance.ledDutyRatio;	//LED亮度上传云平台
						// TIM_SetCompare2(TIM1, ledluminance.ledDutyRatio);	//显示亮度								
						break;
					
					case 8:
						ledluminance.ledDutyRatio = 80;
						currentDataPoint.valueLED = ledluminance.ledDutyRatio;	//LED亮度上传云平台
						// TIM_SetCompare2(TIM1, ledluminance.ledDutyRatio);	//显示亮度								
						break;
					
					case 9:
						ledluminance.ledDutyRatio = 90;
						currentDataPoint.valueLED = ledluminance.ledDutyRatio;	//LED亮度上传云平台
						// TIM_SetCompare2(TIM1, ledluminance.ledDutyRatio);	//显示亮度								
						break;
					
					case 10:
						ledluminance.ledDutyRatio = 100;
						currentDataPoint.valueLED = ledluminance.ledDutyRatio;	//LED亮度上传云平台
						// TIM_SetCompare2(TIM1, ledluminance.ledDutyRatio);	//显示亮度								
						break;
					
					default:
						break;
				}
                    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim15, TIM_CHANNEL_1, ledluminance.ledDutyRatio);
				
				break;
				
			/*控制风速等级*/
			case 6:
				if (!systemState.mode)
				{
					switch (Usart3_RxPacket[4])
					{
						case 0:
							fanluminance.FanDutyRatio = 0;
							currentDataPoint.valuefan = fanluminance.FanDutyRatio;	//风速数据上传至云平台
							// TIM_SetCompare3(TIM1, fanluminance.FanDutyRatio);	//显示风速		
						
							break;
							
						case 1:
							fanluminance.FanDutyRatio = 15;
							currentDataPoint.valuefan = fanluminance.FanDutyRatio;	//风速数据上传至云平台
							// TIM_SetCompare3(TIM1, fanluminance.FanDutyRatio);	//显示风速
						
							break;
						
						case 2:
							fanluminance.FanDutyRatio = 20;
							currentDataPoint.valuefan = fanluminance.FanDutyRatio;	//风速数据上传至云平台
							// TIM_SetCompare3(TIM1, fanluminance.FanDutyRatio);	//显示风速
						
							break;

						case 3:
							fanluminance.FanDutyRatio = 30;
							currentDataPoint.valuefan = fanluminance.FanDutyRatio;	//风速数据上传至云平台
							// TIM_SetCompare3(TIM1, fanluminance.FanDutyRatio);	//显示风速
						
							break;

						case 4:
							fanluminance.FanDutyRatio = 40;
							currentDataPoint.valuefan = fanluminance.FanDutyRatio;	//风速数据上传至云平台
							// TIM_SetCompare3(TIM1, fanluminance.FanDutyRatio);	//显示风速
						
							break;

						case 5:
							fanluminance.FanDutyRatio = 50;
							currentDataPoint.valuefan = fanluminance.FanDutyRatio;	//风速数据上传至云平台
							// TIM_SetCompare3(TIM1, fanluminance.FanDutyRatio);	//显示风速
						
							break;

						case 6:
							fanluminance.FanDutyRatio = 60;
							currentDataPoint.valuefan = fanluminance.FanDutyRatio;	//风速数据上传至云平台
							// TIM_SetCompare3(TIM1, fanluminance.FanDutyRatio);	//显示风速
						
							break;

						case 7:
							fanluminance.FanDutyRatio = 70;
							currentDataPoint.valuefan = fanluminance.FanDutyRatio;	//风速数据上传至云平台
							// TIM_SetCompare3(TIM1, fanluminance.FanDutyRatio);	//显示风速
						
							break;

						case 8:
							fanluminance.FanDutyRatio = 80;
							currentDataPoint.valuefan = fanluminance.FanDutyRatio;	//风速数据上传至云平台
							// TIM_SetCompare3(TIM1, fanluminance.FanDutyRatio);	//显示风速
						
							break;

						case 9:
							fanluminance.FanDutyRatio = 90;
							currentDataPoint.valuefan = fanluminance.FanDutyRatio;	//风速数据上传至云平台
							// TIM_SetCompare3(TIM1, fanluminance.FanDutyRatio);	//显示风速
						
							break;

						case 10:
							fanluminance.FanDutyRatio = 100;
							currentDataPoint.valuefan = fanluminance.FanDutyRatio;	//风速数据上传至云平台
							// TIM_SetCompare3(TIM1, fanluminance.FanDutyRatio);	//显示风速
						
							break;

						default:
							break;
					}
                    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim15, TIM_CHANNEL_2, fanluminance.FanDutyRatio);

				}
				break;
		
			/*控制加湿器开关*/
			case 7:
				if (!systemState.mode)
				{
					if (Usart3_RxPacket[4])
					{
						Relay_ON();	//加湿器开启
						currentDataPoint.valuehumidifier = 1;
						
					}
					else
					{
						Relay_OFF();	//加湿器关闭
						currentDataPoint.valuehumidifier = 0;
						
					}				
				}				
				break;
				
			default:
				break;
		}
	}
}

/**
  * @brief  传感器数据扫描
  * @param  无
  * @retval 无
  */
void SensorScan(void)
{
	DHT11_Read_Data(&sensorData.humi, &sensorData.temp);
	get_average_mq2_ppm(&sensorData.smoke);
	sensorData.lux = (uint16_t)read_BH1750();
}

3.3 特性成果（逐个展示功能、性能参数等量化指标）

第四部分 总结

1. 可扩展之处

重复代码过多，如case语句；语句有些隐性错误（隐性声明），成分紊乱，一些协议参数的配置可以放在子函数归类存放。语音识别精度有待提高。

车载智能交互系统的可拓展之处

车载智能交互系统通过引入语音识别、自然语言处理、机器学习等技术，可以显著提升用户体验和车辆的智能化水平。以下是一些可拓展的方向和技术方案，旨在增强系统的功能性和用户友好性。

物品识别与分类

技术支撑：利用计算机视觉和机器学习技术，通过摄像头和传感器识别储物空间内的物品，并自动分类（如手机、钱包、水杯等）。

应用场景：用户可以通过语音或触摸屏查询特定物品的位置，系统会显示物品的存储位置。

自动整理建议

技术支撑：结合物品识别结果，提供自动整理建议，例如建议将手机放在专用的无线充电槽中。

应用场景：当用户放置物品时，系统可以提示最佳存放位置。

二、智能提醒与通知

技术方向：

遗忘物品提醒

技术支撑：通过传感器检测储物空间内是否有遗留物品，并在车辆熄火后提醒用户。

应用场景：防止用户忘记拿走重要物品，如钱包、手机等。

物品状态监测

技术支撑：通过温度传感器、湿度传感器等监测储物空间内的环境条件，确保物品安全。

应用场景：监测食品、药品等对环境敏感的物品，防止变质。

三、个性化配置与管理

技术方向：

用户偏好设置

技术支撑：允许用户通过车载系统或手机应用自定义储物空间的使用偏好，如常用物品的优先存放位置。

应用场景：不同用户可以根据自己的习惯设置储物空间的布局。

智能储物空间管理

技术支撑：通过物联网技术，实现储物空间的远程管理和监控。

应用场景：用户可以通过手机应用查看储物空间的状态，接收提醒，并进行远程操作。

四、安全与隐私保护

技术方向：

生物识别访问控制

技术支撑：集成指纹识别或面部识别技术，确保只有授权用户才能访问储物空间。

应用场景：提高储物空间的安全性，防止未经授权的人员取走物品。

数据加密与隐私保护

技术支撑：对储物空间内的物品信息和用户偏好数据进行加密存储，确保数据安全。

应用场景：防止数据泄露，保护用户隐私。

五、扩展功能与增值服务

技术方向：

智能购物清单生成

技术支撑：通过物品识别和库存管理，自动生成购物清单。

应用场景：用户可以在回家前通过车载系统生成购物清单，并直接发送到手机应用。

通过引入智能交互系统，车载储物空间系统可以实现物品识别与分类、智能提醒与通知、个性化配置与管理、安全与隐私保护以及扩展功能与增值服务等多种功能。这些拓展不仅提升了用户体验，还增强了系统的智能化和安全性。建议在实际开发中，结合最新的技术趋势和用户需求，不断迭代优化，以满足未来智能网联汽车的发展要求。

1. 心得体会

在本次智能车载储物系统的研发过程中，我们团队经历了从理论构想到工程实现的完整闭环，这段充满挑战的实践历程让我们对嵌入式系统开发有了更深刻的认识。项目启动阶段，芯片选型与资源分配成为首个技术难关。面对STM32G431的48引脚封装，我们采用"功能-接口"映射分析法：首先建立Excel引脚分配矩阵，将UART、I2C、SPI等通信接口按带宽需求分级规划。例如，将高实时性要求的PWM信号（控制电机）分配到定时器专用引脚，而数据量大的WiFi通信（ESP8266）则独占一组USART接口。这种结构化设计方法成功规避了协议冲突风险，为后续开发奠定基础。代码架构方面，我们采用"分层解耦"的设计理念。底层驱动按模块封装为独立库（如BH1750光照驱动库），中间层通过状态机实现业务逻辑，应用层则采用事件触发机制。这种架构使得各模块平均编译时间减少40%，特别在整合语音识别模块时，通过函数指针回调机制，成功将原需3天的联调时间压缩至6小时。

这段研发历程让我们深刻认识到：优秀的嵌入式系统需要"三位一体"的能力构建。在技术层面，要建立"信号完整性-电源完整性-热管理"的协同设计思维；在工程管理上，需坚持"仿真-原型-测试"的迭代开发流程；在团队协作中，则要培养"模块化开发-持续集成-交叉验证"的工作模式。

最宝贵的收获是形成了系统级的故障诊断思维。当面对看似玄学的硬件问题时，我们总结出"电源-时钟-复位"的基础检查流程，配合"分治法"逐步隔离故障区域。例如在调试起振频率异常时，通过该方法快速定位到8MHz晶振负载电容不匹配的问题，将排查时间从8小时缩短至30分钟。

这段充满挑战的研发经历，不仅让我们掌握了扎实的工程技能，更培养了面对复杂系统时的结构化思维。每一个调试到凌晨的夜晚，每一次突破技术瓶颈的喜悦，都将成为我们工程生涯中最珍贵的财富。

第五部分 参考文献

[1]程新宇,郭颖,张治红,等. 智能网联汽车信息交互系统开发设计 [J]. 专用汽车, 2025, (06): 10-15. DOI:10.19999/j.cnki.1004-0226.2025.06.003.

[2]吕能超,王新彭,黄俊. 智能网联汽车人机交互信任度影响因素分析与建模 [J/OL]. 交通运输工程与信息学报, 1-15[2025-07-06]. https://doi.org/10.19961/j.cnki.1672-4747.2025.03.037.
[8] 基于5G通信技术的智能网联汽车系统设计. 路莹.农机使用与维修,2023(08)
[4] 智能网联汽车网关系统功能安全设计[J]. 高捷;宋锦刚.汽车电器,2021(10)

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