0 前言

??
這兩年開始畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)答辯的要求和難度不斷提升，傳統(tǒng)的畢設(shè)題目缺少創(chuàng)新和亮點，往往達不到畢業(yè)答辯的要求，這兩年不斷有學弟學妹告訴學長自己做的項目系統(tǒng)達不到老師的要求。

為了大家能夠順利以及最少的精力通過畢設(shè)，學長分享優(yōu)質(zhì)畢業(yè)設(shè)計項目，今天要分享的是

?? 畢業(yè)設(shè)計 STM32的wifi照明控制系統(tǒng)(畢設(shè)分享)

??學長這里給一個題目綜合評分(每項滿分5分)

• 難度系數(shù)：3分
• 工作量：3分
• 創(chuàng)新點：3分

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https://gitee.com/sinonfin/sharing文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-826330.html

1 主要功能

主要功能: 此路燈系統(tǒng)使用STM32為主控制器，有兩種工作模式，分別是手動模式和自動模式。

自動模式:使用光敏電阻模塊采集環(huán)境亮度值和使用SR501檢測人體，當環(huán)境亮度值較低且檢測到人體的時候，燈會自動打開，且會根據(jù)環(huán)境亮度值的不同，燈光亮度會自動調(diào)節(jié)。

手動模式:通過按鍵控制燈的亮滅，使用按鍵調(diào)整燈光亮度，有三個檔位可選擇。

1.使用STM32F103C8T6單片機做主控制器。

2.使用OLED顯示燈的狀態(tài)、工作模式、環(huán)境亮度值、燈的檔位。

3.使用WiFi模塊（ESP-01）連接手機，可在手機端控制燈的狀態(tài)、工作模式、工作檔位。且采集的亮度值會上傳至手機端。

4.使用光敏電阻模塊采集當前環(huán)境的亮度值。

5.使用L298N驅(qū)動模塊驅(qū)動路燈。

6.使用SR501傳感器檢測人體。

7.三個按鍵可控制燈的亮滅、工作模式、工作檔位。

2 緒論

2.1 項目背景

每當夜幕降臨，城市中各種各樣、色彩繽紛的路燈亮起，為城市披上了一層絢麗的外衣。但在這絢麗的外表下則隱藏著巨大缺點：

1)能源浪費：由于城市的夜晚進入后半夜后，人們已經(jīng)開始休息，街上人流量開始減少，有些地段在特殊時段根本不需要過多的路燈照明，導致能源浪費，增加了不必要的成本；

2)維護困難：由于使用人工巡檢，需要大量人力，而路燈數(shù)量龐大，路燈實時狀態(tài)不能及時獲取，導致路燈故障維護、排查效率極低。

2.2 需求分析

近年來中國國力不斷增強， 資源方面非常欠缺， 其中電力能源尤為緊張。 環(huán)保節(jié)能成為當今社會的主題。 路燈是城市中處處可見的基礎(chǔ)設(shè)施， 也是一個城市現(xiàn)代化的標志。 路燈最原始的控制方式是人工控制， 由管理人員手動控制來實現(xiàn)， 這種方式不僅浪費人力, 耗時較多， 而且效率低下。 其次是時控控制方式， 由路燈的配電柜內(nèi)的時控裝置控制， 也就是通過設(shè)置配電箱里的定時器， 來實現(xiàn)路燈的定時打開或關(guān)閉，是目前城市應用最多的控制方式。 但是時控控制照明方式單一且耗能較大， 還常常因為不同原因而沒有及時啟動， 例如： 特殊天氣等。

因此， 為了提高城市道路照明系統(tǒng)的效率和可擴展性， 豐富其照明方式， 現(xiàn)提出了一種基于NB-IoT的智能路燈管理系統(tǒng)， 目的是將城市道路照明與空氣質(zhì)量檢測相結(jié)合， 將嵌入式技術(shù)與無線通信相結(jié)合， 同時融入到新的城市物聯(lián)網(wǎng)（IoT） 系統(tǒng)， 從而實現(xiàn)對城市路燈的控制精準化、 監(jiān)控智能化、 故障檢修便捷化。 利用傳感器技術(shù)來完善城市道路智能照明， 實現(xiàn)智能化， 數(shù)字化的同時， 具備監(jiān)測周圍環(huán)境并實時檢測PM2. 5濃度功能。

3 系統(tǒng)設(shè)計

具體功能如下：

1)路燈節(jié)點支持自定義控制方式，可支持自定義時間控制策略和多樣化控制（兩側(cè)路燈全亮、全關(guān)、隔桿高亮等）兩種方式；

2)根據(jù)所在環(huán)境光照強度，自動調(diào)節(jié)路燈亮度，低功耗節(jié)能減排；

3)斷電保護，電壓電流超過安全閾值，路燈自動斷電；

4)路燈故障自動報警，GPS精確定位，可從手機APP、微信小程序、PC端和Web平臺可視化監(jiān)控路燈信息，隨時可調(diào)取任何一處路燈信息；

5)實時采集路燈節(jié)點工作狀態(tài)、電壓、電流、功率、功率因數(shù)、耗電量、產(chǎn)生二氧化碳、頻率、環(huán)境光照度和路燈狀態(tài)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)統(tǒng)計分析和歷史查詢。

6)使用機器學習算法，根據(jù)對路燈節(jié)點實現(xiàn)建模，實現(xiàn)城市畫像分析。

總之，基于NB-IoT技術(shù)的城市道路智慧路燈監(jiān)控系統(tǒng)有著廣闊的前景和寬廣的需求。

3.1 功能設(shè)計

基于NB-IoT技術(shù)的城市道路智慧路燈監(jiān)控系統(tǒng)，在每個照明節(jié)點上安裝一個集成了NB-IoT模組的單燈控制器，單燈控制器再經(jīng)運營商的網(wǎng)絡，與路燈控制平臺實現(xiàn)雙向通信，路燈控制平臺直接對每個燈進行控制，包括開關(guān)燈控制、光照檢測、自動調(diào)節(jié)明暗、電耗分析等操作。智慧路燈實物圖如下所示：

3.1.1 系統(tǒng)角色分析

根據(jù)需求分析提出的研究方向， 系統(tǒng)的角色分配如圖 2-1 所示。 管理人員在電腦中查看傳感器節(jié)點檢測回來的光強和 PM2.5 數(shù)據(jù)， 并對數(shù)據(jù)進行判斷。 通過阿里云平臺， 對路燈進行手動控制。

3.1.2 開發(fā)環(huán)境

3.2 總體設(shè)計

智能路燈系統(tǒng)的總體設(shè)計主要分為軟硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩個部分。 硬件主要由STM32 開發(fā)板、 光敏傳感器、 PM2. 5 空氣傳感器和串口組成。 軟件則分為 IOT 云平臺，Mysql 和數(shù)據(jù)的采集、 發(fā)送和接收。

3.3 硬件部分

3.3.1 整體架構(gòu)

基于 NB-IoT 的智能路燈管理系統(tǒng)硬件部分主要以 STM32 開發(fā)板作為核心， 光敏傳感器模塊與 PM2. 5 空氣傳感器模塊通過串口與 STM32 核心板連接。 傳感器節(jié)點采集到的數(shù)據(jù)由核心板處理， 然后把處理好的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送給 NB-IoT 模塊。

學長所用到的器件選型為：

• （1） STM32 核心板： STM32F103
• （2） 光敏傳感器模塊： GY-30
• （3） PM2. 5 傳感器模塊： GP2Y1014AU

3.3.2 stm32部分

學長使用到的具體型號為STM32F103C8T6， 是一款 32 位的微控制器。

STM32芯片接線圖

3.3.3 光敏傳感器模塊

相比于其他傳感器， 光敏傳感器最為常見、 每年的產(chǎn)量也占據(jù)多數(shù)、 被人們所廣泛應用。 光敏傳感器種類繁多， 光電管、 光電倍增管、 光敏電阻等均包含在內(nèi)。 光敏電阻是最簡單的光敏傳感器， 智能路燈管理系統(tǒng)用到的光敏傳感器為 GY-30， 是一種光敏電阻。 其工作原理是利用光敏元件將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。

3.3.4 PM2. 5 空氣傳感器模塊

智能路燈管理系統(tǒng)中的 PM2. 5 空氣傳感器模塊采用 GP2Y1014AU 粉塵傳感器， 是一款利用光學對空氣中的灰塵進行檢測的傳感器模塊， 由夏普公司所開發(fā)研制。

引腳圖：

3.3.5 NB-I oT 模塊（替換成wifi模塊）

0NB-IoT 是萬物互聯(lián)網(wǎng)絡的一個重要分支， 是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的一個新興技術(shù)， 中文名稱為窄帶物聯(lián)網(wǎng)。 NB-IoT 構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡， 消耗的帶寬較小， 大約為 180kHz。 為了降低部署的成本， 可直接部署于 GSM 網(wǎng)絡（2G） 、 UMTS 網(wǎng)絡（3G） 或 LTE 網(wǎng)絡(4G) ，還能實現(xiàn)平滑升級。

引腳圖：

3.4 軟件部分

3.4.1 核心部分 - NBIOT 模塊通訊控制

NB 作為通訊模塊， 將各傳感器采集回來的數(shù)據(jù)， 經(jīng)過 STM32 處理后上傳到服務器。

NB 模組通過串口通訊， 使用之前我們要對 NB 硬件進行復位， 配置 USART 為中斷源， 初始化配置 NVIC， 優(yōu)先級的設(shè)置。 然后我們就可以對 NB_UART 進行配置。第一步， 初始化 GPIO， 打開串口 GPIO 的時鐘后分別配置 USART 的 Tx/Rx 的 GPIO模式；

第二步， 配置串口的初始化結(jié)構(gòu)體， 首先打開串口外設(shè)的時鐘， 然后配置串口的工作參數(shù)， 其中波特率設(shè)置為 9600， 數(shù)據(jù)字長設(shè)置為 8bit， 設(shè)置停止位和校驗位、 設(shè)置工作模式時接收和發(fā)送一起設(shè)置， 到這里串口的初始化配置就基本完成。 還要配置串口的中斷優(yōu)先級， 使能串口接收中斷；

3.5 實現(xiàn)效果

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3.6 部分相關(guān)代碼

void Adc_Init(void)
{
ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB |RCC_APB2Periph_ADC1 ,
ENABLE ); //使能 ADC1 通道時鐘
RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);  //設(shè)置 ADC 分頻因子 6 72M/6=12,ADC 時間
不能超過 14M
//PA1 作為模擬通道輸入引腳
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN; //模擬輸入引腳
ADC_DeInit(ADC1); //復位 ADC1
ADC_InitStructure.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent; //ADC 工作模式:ADC1 和
ADC2 工作在獨立模式
ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE; //轉(zhuǎn)換工作在單通道模式
ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode=DISABLE; //轉(zhuǎn)換工作在單次轉(zhuǎn)換模
式
ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv=ADC_ExternalTrigConv_None; //轉(zhuǎn)換由軟
件而不是外部觸發(fā)啟動
ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; //ADC 數(shù)據(jù)右對齊
ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1; //順序進行規(guī)則轉(zhuǎn)換的 ADC 通道的數(shù)目
ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStructure); //根據(jù)指定的參數(shù)初始化外設(shè) ADCX 的寄存器
ADC_Cmd(ADC1, ENABLE); //使能指定的 ADC1
ADC_ResetCalibration(ADC1); //使能復位校準
while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)); //等待復位校準結(jié)束
ADC_StartCalibration(ADC1); //開啟 AD 校準
while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)); //等待校準結(jié)束
}
unsigned int Get_Adc(unsigned char ch)
{
 //設(shè)置指定 ADC 規(guī)則組通道， 一個序列， 采樣時間
ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ch,1,ADC_SampleTime_239Cycles5 ); //ADC1,ADC
通道， 采樣時間為 239， 5 周期
ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); //使能指定的 ADC1 的軟件轉(zhuǎn)換啟
動功能
while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1, ADC_FLAG_EOC ));/等待轉(zhuǎn)換結(jié)束
return ADC_GetConversionValue(ADC1);
} //返回最近一次 ADC1 規(guī)則組轉(zhuǎn)換結(jié)果

void DS1302_Dispose() //時鐘處理函數(shù)
{
unsigned char DS_Tab[7];
if(state==0)
{
ds1302_readtime(time_data_1) ; //先獲取時間
ds1302write(0x8e, 0x80) ; //開保護
}
else
{
DS_Tab[0]=(time_data_1[0]/10) *16+(time_data_1[0]%10) ;
DS_Tab[1]=(time_data_1[1]/10) *16+(time_data_1[1]%10) ;
DS_Tab[2]=(time_data_1[2]/10) *16+(time_data_1[2]%10) ;
DS_Tab[3]=(time_data_1[3]/10) *16+(time_data_1[3]%10) ;
DS_Tab[4]=(time_data_1[4]/10) *16+(time_data_1[4]%10) ;
DS_Tab[5]=(time_data_1[5]/10) *16+(time_data_1[5]%10) ;
ds1302write(0x8e, 0x00) ; //關(guān)保護
ds1302write(0x80, DS_Tab[0]) ;
ds1302write(0x82, DS_Tab[1]) ;
ds1302write(0x84, DS_Tab[2]) ;
ds1302write(0x86, DS_Tab[3]) ;
ds1302write(0x88, DS_Tab[4]) ;
ds1302write(0x8C, DS_Tab[5]) ;
}
}

// PWM 調(diào)光程序如下所示。
if(adcx<300)LED_Count=300;//限制光敏 AD 轉(zhuǎn)換的范圍
else if(adcx>3900)LED_Count=3900;
else LED_Count=adcx;
PWM_Count=(LED_Count-300)/360; //光敏的范圍是
3900-300=3600， 得到的 AD 值也減去 300， 去除 360 將光敏的強度轉(zhuǎn)化為 10 個等級
}
else //不在范圍區(qū)間， 是關(guān)
{
 PWM_Count = 0 ;
}
}
else
{
if(((time_data_1[2]*60+time_data_1[1])>=(Close_shi*60+Close_fen))&&((time_data_1
[2]*60+time_data_1[1])<(Open_shi*60+Open_fen)))
{
 PWM_Count = 0 ;//否則 PWM 為 0， 關(guān)。
}
else //是開
{
if(adcx<300)LED_Count=300;//如果 adcx 值小于 300， LED
輸出值為 300
else  if(adcx>3900)LED_Count=3900;//如果 adcx 值大于
3900， LED 輸出值為 3900
else LED_Count=adcx;//否則 LED 輸出值等于 adcx 值
PWM_Count = (LED_Count-300)/360;
}
}
}
else PWM_Count = 0 ; //否則 PWM 為 0， 關(guān)。
}


********************************************************************/

4 最后

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到了這里，關(guān)于畢設(shè)開題分享 STM32的wifi照明控制系統(tǒng) - 智能路燈(畢設(shè)分享)的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！