智能睡眠被窝微环境调节系统

一、 【项目名称】

二、 【开发简介】

1、背景
嵌入式与电子信息相关背景，具备扎实的数模电路基础及单片机系统开发能力，能够独立完成从方案设计到硬件调试的完整开发流程。

2、开发经历
主导并完成多个嵌入式系统项目，包括：

• 智能电热毯分区控温系统（PWM功率调节 + MOS驱动）

• 基于数模混合电路的心电信号监测系统

• 温湿度采集与闭环控制系统
  具备从需求分析 → 电路设计 → PCB实现 → 软件开发 → 调试优化的完整经验。

3、熟悉平台、擅长领域

• 平台：STM32 / 常见单片机系统

• 硬件：MOS驱动、电源设计、传感器接口、电路调试（示波器/串口）

• 软件：PWM控制、串口通信、传感器数据处理、闭环控制逻辑

• 方向：智能家居、睡眠科技、环境控制系统

三、 【项目亮点】

从“控电热”升级为“控被窝微气候”

不仅调节加热功率，而是围绕“人体睡眠舒适区”进行系统设计

多参数融合控制思路

温度不再单点控制，而是考虑：

被窝空气温度 + 床垫温度 + 人体热量影响

低成本实现闭环控温系统

使用单片机 + 温度传感器 + PWM控制，实现接近商业产品的体验

工程可落地性强

已完成实物系统搭建，可直接扩展为产品原型

四、 【作品简介】

1. 项目背景与目的

传统电热毯存在的问题：

• 温度控制粗糙（档位式）

• 局部过热或不均匀

• 无法根据人体状态动态调节

本项目目标是构建一个可感知 + 可调节 + 可优化的被窝微环境系统，提升睡眠舒适度。

2. 核心功能

• 被窝温度实时监测

• 加热功率PWM调节（连续控制）

• 分区控温（上半身/下半身可扩展）

• 温湿度闭环控制（目标温湿度稳定）

• 可扩展湿度/环境感知

3. 应用场景

• 智能电热毯 / 电热床垫

• 智能睡眠系统

• 高端家居环境控制

• 养老/健康监护辅助设备

4. 技术方案亮点

• PWM调功替代传统继电器控制

• MOS管驱动大功率加热片（24V系统）

• 温度反馈闭环控制（基础PID/阈值控制）

• 模块化设计（便于扩展AI或联网功能）

五、【系统构架】

系统主要由四个模块组成：

 
 

 
 

	
	
  
  

		
		
   
   

			
			
    
    

				
				
     
     

					
					
      
      

       

        

        
        

         

          

           

            

             温度采集模块 → 主控单片机 → PWM控制模块 → 加热执行模块 ↓ 用户设定/控制
            
           
          
         
        
       
      

				
     
     

			
    
    

			
    
    

				
				
     
     

					
				
     
     

			
    
    

		
   
   

	
  
  


 
 

数据流说明：

• 传感器采集被窝温湿度

• 单片机进行计算与决策

• 输出PWM信号控制MOS管

• 调节加热片功率，实现温湿度闭环

六、【硬件部分描述 】

1. 硬件组成

• 主控：STM32单片机

• 温度传感器：数字温度传感器（如DS18B20等）

• 功率驱动：MOS管驱动电路

• 加热模块：24V电热片（约3A）

• 电源模块：DC供电系统

2. 工作原理

系统通过温度传感器实时采集被窝内部温度，并将数据传输至单片机。
单片机根据设定温度与当前温度的偏差，计算输出PWM占空比。

PWM信号驱动MOS管导通比例，从而调节加热片的平均功率，实现：

   温度低 → 提高功率
   温度高 → 降低功率

最终实现稳定的闭环控温效果。

七、【主要器件】

STM32F4系列单片机

MOSFET功率管（用于加热控制）

温度传感器（DS18B20 / NTC）

电热片（24V）

电源模块（DC 24V）

基本外围电路（电阻、电容、驱动电路等）

八、【软件部分描述】

软件流程

1. 系统初始化（GPIO / PWM / 传感器）

2. 周期性读取温湿度数据

3. 温度滤波与处理

4. 与目标温度进行比较

5. 计算PWM占空比

6. 更新输出控制加热功率