选题契机

随着智能家居设备的普及，用户对日常物品的管理和收纳提出了更高的要求。传统的收容箱虽然功能简单、使用便捷，但在物品查找、管理等方面存在较大不足，特别是在管理贵重物品时，用户希望获得更安全、便捷的解决方案。如何实现智能化管理，便捷掌控收纳物品，成为亟待解决的问题。

针对这一痛点，本项目设计了一种基于STM32微控制器的智能化收容箱系统，结合物联网技术实现远程监控和管理。用户可以通过配套的小程序实时查看收容箱的状态，管理箱内物品，甚至可以设定箱子开关的权限和安全措施。该系统不仅能够实现自动化管理，还支持告警功能，保障物品的安全性。

本项目的目标是通过设计智能化收容箱，提升物品收纳与管理的效率，并通过小程序实现便捷的远程控制与安全监控，为用户提供更加智能的生活体验。

主要模块

  1. 箱体状态监测模块：实时监测箱子的开关状态、物品存放情况，并通过传感器检测箱子内部的环境参数如温湿度。
  2. 身份验证与开锁模块：支持多种身份验证方式，如密码或手机小程序远程开锁，提升物品的安全性。
  3. 物品管理模块：用户可通过小程序记录和管理箱内物品，帮助分类和追踪物品的存放位置。
  4. 告警系统：当箱子遭遇非法开启或环境参数异常时，系统会自动发送告警信息给用户，确保箱内物品安全。
  5. 远程控制与监控：用户通过小程序可以远程查看收容箱状态，并控制箱子的开锁或管理权限设置。
  6. 历史记录管理：记录箱子的开关历史、物品的存取信息，方便用户查询和跟踪物品的使用情况。
  7. 数据可视化平台：通过小程序展示箱子的状态、环境参数和历史记录，用户可以一目了然地查看和管理箱子信息。
  8. 低功耗设计：箱体系统采用低功耗设计，支持长时间稳定运行，减少频繁充电或更换电池的麻烦。

技术选型

  • 硬件

    • STM32 微控制器： 优势：低功耗、高性能，适用于嵌入式控制系统。 特点：支持多种传感器与外设接口，便于系统扩展。
    • 温湿度传感器： 优势：实时监测收容箱内部环境，保障物品存储条件。 特点：低功耗、高精度，适用于智能监控场景。
    • 电动锁： 优势：自动控制开锁与关锁，支持远程开锁。 特点：小型化设计，适合嵌入式应用。

  • 软件

    • 嵌入式开发：
      • STM32CubeMX： 优势：简化STM32外设配置，自动生成代码框架，提升开发效率。 特点：提供图形化开发界面，适合嵌入式项目快速开发。
      • Keil MDK： 优势：集成开发环境强大，支持多种嵌入式开发工具和调试功能。 特点：支持多平台，易于调试和代码优化。
    • 小程序开发：
      • 微信小程序： 优势：开发便捷，易于推广，用户体验好。 特点：支持多平台接入，用户可以通过手机方便管理收容箱。
      • Vue.js： 优势：前端框架灵活，适合构建动态的交互界面。 特点：组件化开发结构，易于维护和扩展。
    • 后端开发：
      • Flask： 优势：轻量化Web框架，支持快速构建API服务。 特点：扩展性强，便于与前端和物联网设备进行数据交互。
      • MySQL： 优势：数据存储与管理性能好，适合收容箱物品管理系统。 特点：支持复杂查询和数据管理功能。

  • 通信与网络

    • Wi-Fi 模块： 优势：支持远程监控和控制，用户可以随时查看收容箱状态。 特点：传输稳定，适合智能家居产品的无线连接。
    • 蓝牙模块： 优势：支持近距离无线通信，便于手机与收容箱的直接连接和控制。 特点：低功耗设计，适合长时间持续运行。

  • 电源管理

    • 锂电池： 优势：为系统提供持续电力支持，适合小型化设备使用。 特点：支持USB充电，方便日常使用。
    • 太阳能板（可选）： 优势：在户外环境下提供绿色能源，减少电池更换频率。 特点：环境适应性强，支持长期独立运行。

  • 安全与权限管理

    • AES 加密： 优势：对用户数据和开锁信息进行加密，确保通信安全。 特点：保证远程通信和物品管理中的隐私安全。
    • JWT 认证： 优势：支持用户身份验证，确保远程管理的安全性。 特点：轻量化认证，便于用户权限控制。

  • API与服务

    • RESTful API： 优势：标准化接口设计，支持多种设备和平台的集成。 特点：便于实现前后端分离，支持系统扩展。

  • 容器化与部署

    • Docker： 优势：通过容器化技术简化系统部署与更新，保证系统稳定运行。 特点：确保开发和生产环境一致，降低维护成本。