0 前言

?? 這兩年開始畢業(yè)設計和畢業(yè)答辯的要求和難度不斷提升，傳統(tǒng)的畢設題目缺少創(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，學長分享優(yōu)質畢業(yè)設計項目，今天要分享的是

?? 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

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

1. 單片機上點后1s內不讀取（不重要）
2. 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）。
3. 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)。
4. 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(jīng)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。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-827803.html

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;
        }
    }
}

5 最后

到了這里，關于單片機項目分享 單片機(stm32)遠程智能寵物喂養(yǎng)系統(tǒng) - 物聯(lián)網(wǎng) esp8266的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！