基于STM32的智能书架管理系统设计

目录

1. 引言
2. 系统设计
   1. 硬件设计
   2. 软件设计
3. 系统功能模块
   1. 图书分类与存储模块
   2. 环境监测与保护模块
   3. 数据显示与用户交互模块
   4. 远程管理与书籍推荐模块
4. 控制算法
   1. 图书分类与存储管理算法
   2. 环境监测与保护算法
   3. 数据记录与推荐算法
5. 代码实现
   1. 图书分类与存储代码
   2. 环境监测与保护代码
   3. 数据显示与远程管理代码
6. 系统调试与优化
7. 结论与展望

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1. 引言

智能书架管理系统通过结合环境监控、书籍分类存储和远程管理技术，提升了图书管理的便利性和书籍保护效果。传统书架缺乏书籍信息管理和环境保护功能，而智能书架可以高效管理图书信息，保护书籍免受湿度、温度等环境因素的损害，同时提供个性化的书籍推荐服务。本文设计了一款基于STM32的智能书架管理系统。

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2. 系统设计

2.1 硬件设计

1. 主控芯片：STM32F103，用于逻辑控制和数据处理。
2. 传感器模块：
   • 温湿度传感器（如DHT22）：监测书架环境温湿度。
   • RFID模块：记录和管理书籍信息。
3. 显示模块：OLED或LCD屏，用于显示图书信息和环境参数。
4. 通信模块：Wi-Fi或蓝牙模块，用于远程管理和书籍推荐。
5. 用户交互模块：按键或触摸屏，用于书籍查询和系统设置。
6. 调节模块：风扇和除湿机，用于调节书架环境。

2.2 软件设计

1. 图书管理模块：通过RFID记录和管理书籍信息。
2. 环境监测模块：实时监测温湿度数据，防止书籍受潮或霉变。
3. 数据交互模块：显示书架状态和书籍信息，支持用户通过按键查询。
4. 远程管理模块：实现书籍管理、状态监控和推荐服务。

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3. 系统功能模块

3.1 图书分类与存储模块

• 通过RFID识别书籍信息（如书名、作者、分类等）。
• 按分类存储书籍，用户可快速查询指定书籍位置。

3.2 环境监测与保护模块

• 实时监测书架环境温湿度。
• 超过设定阈值时，自动启动风扇或除湿机调节环境。

3.3 数据显示与用户交互模块

• 显示屏实时显示当前环境数据和书籍信息。
• 支持用户通过按键查询书籍和设置参数。

3.4 远程管理与书籍推荐模块

• 数据通过Wi-Fi上传到云端，实现远程监控和管理。
• 根据用户阅读记录和兴趣推荐相关书籍。

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4. 控制算法

4.1 图书分类与存储管理算法

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7. 结论与展望

本文设计了一款基于STM32的智能书架管理系统，支持图书分类存储、环境监测调节和远程管理功能，提升了书籍管理的效率和保护效果。未来可以扩展为多书架联动管理系统，并结合AI算法提供更精准的推荐服务，进一步推动图书管理的智能化发展。

• 使用RFID模块记录书籍信息并存储到数据库。

  void add_book(int tag_id, char* title, char* author, char* category) {store_book_info(tag_id, title, author, category);
  }char* find_book_by_id(int tag_id) {return retrieve_book_info(tag_id);  // 根据ID查询书籍信息
  }
  

  4.2 环境监测与保护算法

• 根据温湿度数据控制调节设备。

  void adjust_environment(float temp, float humidity, float temp_target, float hum_target) {if (temp > temp_target) {start_fan();  // 降温} else {stop_fan();}if (humidity > hum_target) {start_dehumidifier();  // 启动除湿机} else {stop_dehumidifier();}
  }
  

  4.3 数据记录与推荐算法

• 上传书架状态并推荐相关书籍。

  void upload_bookshelf_status(float temp, float humidity, int total_books) {char status[128];sprintf(status, "Temp: %.2f, Hum: %.2f, Books: %d", temp, humidity, total_books);send_to_cloud(status);
  }char* recommend_books(char* user_interests) {return find_related_books(user_interests);  // 根据兴趣推荐书籍
  }
  

  5. 代码实现

  5.1 图书分类与存储代码

  void add_new_book(int tag_id, char* title, char* author, char* category) {add_book(tag_id, title, author, category);OLED_Display("Book Added: %s", title);
  }void search_book(int tag_id) {char* book_info = find_book_by_id(tag_id);OLED_Display("Book Info: %s", book_info);
  }
  

  5.2 环境监测与保护代码

  void monitor_bookshelf_environment() {float temp = DHT22_ReadTemperature();float humidity = DHT22_ReadHumidity();adjust_environment(temp, humidity, 25.0, 60.0);  // 设置目标温湿度
  }
  

  5.3 数据显示与远程管理代码

  void display_bookshelf_status() {float temp = DHT22_ReadTemperature();float humidity = DHT22_ReadHumidity();int total_books = get_total_books_count();OLED_Display("Temp: %.2f\nHumidity: %.2f\nBooks: %d", temp, humidity, total_books);
  }void handle_remote_command(char* command) {if (strstr(command, "ADD BOOK")) {int tag_id = extract_id_from_command(command);char* title = extract_title_from_command(command);char* author = extract_author_from_command(command);char* category = extract_category_from_command(command);add_new_book(tag_id, title, author, category);} else if (strstr(command, "SEARCH")) {int tag_id = extract_id_from_command(command);search_book(tag_id);}
  }
  

  6. 系统调试与优化

• 传感器校准：确保温湿度传感器和RFID模块的精度。
• 数据库优化：提高书籍信息查询效率。
• 设备保护：增加过载保护，防止风扇或除湿机损坏。
• 用户体验优化：增加语音交互或LED指示功能。