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物联网毕设选题 - 单片机智能远程宠物喂养系统（物联网 esp8266 stm32）

發(fā)布時間：2023/12/15 windows 52 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了物联网毕设选题 - 单片机智能远程宠物喂养系统（物联网 esp8266 stm32）小編覺得挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個參考.

文章目錄

0 前言
1 簡介
2 主要器件
3 實現(xiàn)效果
4 設計原理
- 4.1 硬件部分
- 4.2 模塊介紹
- - DHT11溫濕度傳感器
  - ESP-01S WIFI模塊
  - 光照傳感器
- 4.3 軟件設計
5 部分核心代碼

0 前言

🔥 Hi，大家好，這里是丹成學長的畢設系列文章！

🔥 對畢設有任何疑問都可以問學長哦!

這兩年開始，各個學校對畢設的要求越來越高，難度也越來越大… 畢業(yè)設計耗費時間，耗費精力，甚至有些題目即使是專業(yè)的老師或者碩士生也需要很長時間，所以一旦發(fā)現(xiàn)問題，一定要提前準備，避免到后面措手不及，草草了事。

為了大家能夠順利以及最少的精力通過畢設，學長分享優(yōu)質畢業(yè)設計項目，今天要分享的新項目是

🚩 單片機(stm32)遠程智能寵物喂養(yǎng)系統(tǒng)

🥇學長這里給一個題目綜合評分(每項滿分5分)

難度系數(shù)：4分
工作量：4分
創(chuàng)新點：3分

🧿 選題指導, 項目分享：

https://blog.csdn.net/molodi/article/details/125933857

1 簡介

隨著社會的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,也有著非常多的工作壓力。與人的交往也會有很多的壓力，于是，越來越多的人選擇養(yǎng)一只小寵物陪伴自己。但是目前，寵物不像人一樣，可以選擇搭建自己的舒適居住環(huán)境，在這種背景和情況下，做一個智能的寵物家居系統(tǒng)顯得非常有趣和有必要。
本項目基于中科藍訊(Bluetrum)AB32VG1開發(fā)板,結合rt-thread物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)，同時外接ESP8266模塊，通過MQTT協(xié)議連接阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺。開發(fā)板上云后，就可以實時的上傳開發(fā)板采集到的傳感器數(shù)據(jù)，同時通過云平臺提供的web界面設計，可以展示出數(shù)據(jù)的值，也可以通過控件來完成對設備的控制，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)控的作用。

2 主要器件

stm32開發(fā)板
rt-thread物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)
ESP8266模塊
MQTT協(xié)議連接阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺
B-LUX-V20光照檢測模塊
SSD_1306 OLED模塊
風扇加熱片加濕器
DHT11溫濕度傳感器

3 實現(xiàn)效果

4 設計原理

4.1 硬件部分

本項目采用AB32VG1開發(fā)板作為主要的控制中心，連接ESP8266模塊，整體的架構如下框圖所示：

本項目用到的AB32VG1開發(fā)板的硬件接口有：

1.兩路I2C，主要連接OLED和光照傳感器

2.兩路UART，一路用于外接下載和調試，另外一路用于連接8266模塊

3.GPIO控制，由于風扇，加熱片，加濕器都是5V供電，所以需要利用光耦隔離輸出

本模塊主要用到的外設：

1.ESP8266模塊

2.B-LUX-V20光照檢測模塊

3.SSD_1306 OLED模塊

4.風扇

5.加熱片

6.加濕器

7.DHT11

4.2 模塊介紹

DHT11溫濕度傳感器

簡介

DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器。它應用專用的數(shù)字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機相連接。因此該產品具有品質卓越、超快響應、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。校準系數(shù)以程序的形式儲存在OTP內存中，傳感器內部在檢測信號的處理過程中要調用這些校準系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達20米以上，使其成為各類應用甚至最為苛刻的應用場合的最佳選則。產品為 4 針單排引腳封裝。連接方便，特殊封裝形式可根據(jù)用戶需求而提供。
接線

DHT11編碼步驟

單片機上點后1s內不讀取（不重要）

主機（單片機）發(fā)送起始信號：

主機先拉高data
拉低data延遲18ms
拉高data（通過此操作將單片機引腳設置為輸入）。

從機（DHT11）收到起始信號后進行應答：

從機拉低data，主機讀取到data線被拉低持續(xù)80us后從機拉高data線，持續(xù)80us，直到高電平結束，意味著主機可以開始接受數(shù)據(jù)。

主機開始接收數(shù)據(jù)：

主機先把data線拉高（io設置為輸入）
從機把data線拉低，主機讀取data線電平，直到低電平結束（大約50us）
從機拉高data線后，延遲40us左右（28~70us之間）主機再次讀取data線電平，如果為低電平，則為“0”，如果為高電平，則為“1”。
繼續(xù)重復上述1,2步驟累計40次。

ESP-01S WIFI模塊

簡介

ESP8266 系列模組是深圳市安信可科技有限公司開發(fā)的一系列基于樂鑫ESP8266的低功耗UART-WiFi芯片模組，可以方便地進行二次開發(fā)，接入云端服務，實現(xiàn)手機3/4G全球隨時隨地的控制，加速產品原型設計。

尺寸、管腳定義

ESP8266的指令介紹

AT指令可以細分四種類型：
1.測試指令:AT+=?
該命令用于查詢設置指令的參數(shù)以及取值的范圍

2.查詢指令:AT+?
該命令用于返回參數(shù)的當前值

3.設置指令:AT+=<’’’>
該命令用于設置用戶自定義的參數(shù)

4.執(zhí)行指令:AT+
該命令用于執(zhí)行受模塊內部程序控制的變參數(shù)不可變的功能
ESP8266的指令測試
可以通過STM開發(fā)板轉為電平轉換的功能連接上ESP8266模塊在通過串口顯示窗口在PC機上熱輸入AT指令來進行操作。

ESP8266的AT指令一覽

光照傳感器

簡介
光敏傳感器是最常見的傳感器之一，它的種類繁多，主要有：光電管、光電倍增管、光敏電阻、光敏三極管、太陽能電池、紅外線傳感器、紫外線傳感器、光纖式光電傳感器、色彩傳感器、CCD和CMOS圖像傳感器等。光傳感器是目前產量最多、應用最廣的傳感器之一，它在自動控制和非電量電測技術中占有非常重要的地位。光敏傳感器是利用光敏元件將光信號轉換為電信號的傳感器，它的敏感波長在可見光波長附近，包括紅外線波長和紫外線波長。光傳感器不只局限于對光的探測，它還可以作為探測元件組成其他傳感器，對許多非電量進行檢測，只要將這些非電量轉換為光信號的變化即可。
總結：照射光敏二極管的光強不同，通過光敏二極管的電流大小就不同，所以可以通過檢測電流大小，達到檢測光強的目的。利用這個電流變化，我們串接一個電阻，就可以轉換成電壓的變化，從而通過ADC讀取電壓值，判斷外部光線的弱。

優(yōu)點

采用靈敏型光敏電阻傳感器
比較器輸出，信號干凈，波形好，驅動能力超過15mA。
配可調電位器可調節(jié)檢測光線亮度
工作電壓3.3V-5V
輸出形式：數(shù)字開關量輸出（0和1）
設有固定螺栓孔，方便安裝

原理圖

4.3 軟件設計

本項目利用了rt-thread的進行系統(tǒng)控制，利用一些rt-thread的軟件包進行物聯(lián)網(wǎng)上層驅動的開發(fā)工作。并且通過利用RT-ThreadStudio加快編譯開發(fā)AB32的環(huán)境，使得整體開發(fā)效率較高。

rt-thread提供了豐富的軟件包可以直接使用，其系統(tǒng)架構也是采用了系統(tǒng)與應用分層的設計思想，使得開發(fā)者不用關注底層架構的具體實現(xiàn)細節(jié)，包括也不需要特別對riscv架構有很深刻的理解也能夠快速上手。這對于嵌入式應用開發(fā)者來說非常的友好，在現(xiàn)在stm32漲價缺貨的情況下，也能夠很好的進行業(yè)務邏輯的設計。

軟件的設計流程如下：

本項目主要的難點在于物聯(lián)網(wǎng)云平臺與設備的連接問題，采用MQTT連接物聯(lián)網(wǎng)平臺，目前ESP8266已經做的非常的穩(wěn)定了，且在阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺上也提供了相關的SDK配置的教程，可以連接上自己的服務器即可。由于ESP8266只有一個半串口，UART0可以收發(fā)，UART1只有TX，所以可以將ESP8266的串口打印映射到UART1，而將UART0作為與單片機通信的協(xié)議串口。這樣就能夠解決單片機與模塊之間的通信問題，接下來就是自定義協(xié)議，其通信協(xié)議的制定按照協(xié)議框架即可。

而在云端配置web時，阿里云平臺也可以利用阿里云IoT Studio進行控制和顯示界面設計，其直接可以調用內部接口，將數(shù)據(jù)進行控制和顯示，非常的方便。

而單片機則主要負責業(yè)務處理、協(xié)議解析、傳感器數(shù)據(jù)采集。在進行程序設計的時候，可以按照posix API接口進行設計，最后各種模塊之間各種獨立工作，完成整個項目設計。

5 部分核心代碼

/開啟傳感器發(fā)送線程 static void send_thread_entry(void *parameter) {uint8_t temp_val = 22;uint8_t humi_val = 18;uint8_t light_val = 102;while(1){//發(fā)送溫度// if(temp_val>40)// {// temp_val = 0;// }// else// {// temp_val++;// }rt_kprintf("send temp val is %d\n", show_temp);ab_send_msg(AB_TEMP, 0, show_temp);rt_thread_mdelay(1000 * 10); //10s 上傳//發(fā)送濕度// if(humi_val>40)// {// humi_val = 0;// }// else// {// humi_val++;// }rt_kprintf("send temp val is %d\n", show_humi);ab_send_msg(AB_HUMI, 0, show_humi);rt_thread_mdelay(1000 * 10); //10s 上傳//發(fā)送光線強度// if(light_val>500)// {// light_val = 0;// }// else// {// light_val++;// }rt_kprintf("send temp val is %d\n", 69);ab_send_msg(AB_LIGHT, 0, show_light);rt_thread_mdelay(1000 * 10); //10s 上傳} }void sensor_send_task(void) {send_thread = rt_thread_create("sendto", send_thread_entry, RT_NULL, 1024, 18, 10);if (send_thread != RT_NULL){rt_thread_startup(send_thread);}else{rt_kprintf("creat task err!\n");} }int main(void) {uint32_t val;rt_uint8_t temp,humi;int cnt = 0;int show_flag = 0;rt_kprintf("Hello, world\n");ssd1306_bitmap();dht11_init_pin();ab32_uart1_init();sensor_send_task();blux_v20_Init();fan_init();hdr_init();ptc_init();fan_off();hdr_off();ptc_off();//RGBLeds_Init();while (1){//RunningWaterLamp();//獲取LED值if(get_ctrl_val(ESP_LED, &val)){rt_kprintf("led val is %d\n", val);}//獲取FAN值if(get_ctrl_val(ESP_FAN, &val)){show_fan_flag = 1;show_fan_val = val;if(val == 1){fan_on();}else {fan_off();}rt_kprintf("fan val is %d\n", val);}//獲取PTC值if(get_ctrl_val(ESP_PTC, &val)){show_ptc_flag = 1;show_ptc_val = val;if(val == 1){ptc_on();}else {ptc_off();}rt_kprintf("ptc val is %d\n", val);}//獲取加濕器值if(get_ctrl_val(ESP_HUMIDIFIER, &val)){show_hdr_flag = 1;show_hdr_val = val;if(val == 1){hdr_on();}else {hdr_off();}rt_kprintf("humidifier val is %d\n", val);}rt_thread_mdelay(500);get_temp_humi(&temp, &humi);show_temp = temp;show_humi = humi;// show_light = range()%100;if(show_fan_flag || show_ptc_flag || show_hdr_flag){//說明有數(shù)據(jù),立即刷新show_net_set(show_fan_flag, show_ptc_flag, show_hdr_flag, val);cnt = 0;show_fan_flag = 0;show_ptc_flag = 0;show_hdr_flag = 0;}cnt++;if(cnt >= 10){if(show_flag == 0){ssd1306_set_main_1(show_temp, show_humi, show_light);show_flag = 1; // fan_on(); // hdr_off(); // ptc_off();}else if(show_flag == 1){ssd1306_set_main_2(show_fan_val, show_ptc_val, show_hdr_val);show_flag = 0; // fan_off(); // hdr_on(); // ptc_on();}else{}cnt = 0;}} }