基于STM32的酒曲發(fā)酵監(jiān)測管理系統(tǒng)

-21-第4章軟件設(shè)計(jì)4.1軟件整體設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)軟件的管理系統(tǒng)功能包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測界面，設(shè)定數(shù)據(jù)界面，國王數(shù)據(jù)界面等。其中他們的作用分別為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測界面進(jìn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)測和控制，設(shè)定數(shù)據(jù)界面是對酒曲發(fā)酵過程中的溫濕度以及光照強(qiáng)度設(shè)定閾值，過往數(shù)據(jù)顯示界面是對以往的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行說明和統(tǒng)計(jì)。對酒曲發(fā)酵的環(huán)境維持計(jì)劃。操作者通過終端對設(shè)備的自動控制進(jìn)行時(shí)間上的設(shè)定，并且可以通過終端對升溫降溫、光照強(qiáng)度等控制。此外，自動控制系統(tǒng)還可以對酒曲發(fā)酵過程進(jìn)行報(bào)警說明，當(dāng)糧食中的酒精濃度變化較大或溫濕度變化較大時(shí)，系統(tǒng)則會及時(shí)的進(jìn)行報(bào)警以便操作人員及時(shí)采用有效地手段進(jìn)行防治，當(dāng)溫濕度傳感器檢測到溫濕度小于APP上的設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)可以自主調(diào)節(jié)溫濕度，此時(shí)無需人員操作即可實(shí)現(xiàn)酒曲的自動化調(diào)整發(fā)酵環(huán)境，以此滿足酒曲發(fā)酵的最佳條件。當(dāng)系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)，需要對所用到的GPIO口、系統(tǒng)時(shí)鐘、溫濕度傳感器、光照檢測傳感器進(jìn)行初始化，使串口接收中斷和空閑中斷，加載LED_ShowString（）函數(shù)，顯示上位機(jī)界面。4.2主流程序設(shè)計(jì)在整個(gè)流程的過程中，首先需要對各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，以確保它們能夠正常運(yùn)行。接下來，通過WiFi通信技術(shù)連接到手機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互，從而可以開始收集酒精濃度、溫濕度和光照強(qiáng)度等數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)揭壕э@示器上，以便于實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)，也可以將采集到的數(shù)據(jù)信息通過WiFi通信技術(shù)上傳至云端，以便更好地利用和管理當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常時(shí)，將會報(bào)警，以確保安全。具體的程序設(shè)計(jì)流程可以參考圖4-1：圖4.1主流程圖4.2上位機(jī)功能設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)過程中，上位機(jī)端的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。在設(shè)計(jì)過程中我使用AndroidStudio開發(fā)，這樣的好處是可以支持安卓手機(jī)或者電腦模擬器。它不僅可以接收實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)，還可以通過上位機(jī)端對下位機(jī)進(jìn)行控制?？梢酝ㄟ^上位機(jī)進(jìn)行設(shè)置各個(gè)傳感器的閾值，當(dāng)不滿足閾值的情況下，大了或者小了的話都可以使用箭頭進(jìn)行提示。還可以通過App軟件查看傳感器近期50條數(shù)據(jù)，如圖4.2所示為單一的歷史數(shù)據(jù)。圖4.2采集的歷史數(shù)據(jù)4.3上位機(jī)設(shè)計(jì)流程4.3.1創(chuàng)建APP界面在AndroidStudio中，可以使用以下工具來創(chuàng)建APP：新建項(xiàng)目向?qū)В篈ndroidStudio中有一個(gè)新建項(xiàng)目向?qū)в脩艨梢赃x擇應(yīng)用程序的名稱、包名、最低支持的Android版本、應(yīng)用程序圖標(biāo)等。布局編輯器：AndroidStudio提供了一個(gè)布局編輯器，創(chuàng)建應(yīng)用程序的用戶界面。用戶可以使用拖放方式將各種UI組件添加到布局中，并設(shè)置它們的屬性。代碼編輯器：AndroidStudio提供了一個(gè)代碼編輯器，可以編寫Java代碼和XML布局文件。用戶可以使用代碼編輯器來實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)邏輯和用戶界面。具體步驟如下：1.打開AndroidStudio，點(diǎn)擊“StartanewAndroidStudioproject”按鈕，進(jìn)入新建項(xiàng)目向?qū)А?.在新建項(xiàng)目向?qū)е?，填寫?yīng)用程序的名稱、包名、最低支持的Android版本等信息。3.選擇應(yīng)用程序的模板，例如“EmptyActivity”、“BasicActivity”等。4.在布局編輯器中，使用拖放方式將各種UI組件添加到布局中，并設(shè)置它們的屬性。5.在代碼編輯器中，編寫Java代碼和XML布局文件，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)邏輯和用戶界面。6.運(yùn)行應(yīng)用程序，測試應(yīng)用程序的功能和性能。7.調(diào)試應(yīng)用程序，解決應(yīng)用程序中的錯(cuò)誤和問題。8.導(dǎo)出應(yīng)用程序，生成APK文件，界面如圖4.3和4.4所示。圖4.3登錄界面圖4.4上位機(jī)主界面4.3.2使用MQTT協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)在AndroidStudio中實(shí)現(xiàn)接收數(shù)據(jù)并使用MQTT協(xié)議在APP端顯示的主要流程步驟：在AndroidStudio中創(chuàng)建一個(gè)新的項(xiàng)目，并添加需要的權(quán)限在MainActivity中創(chuàng)建一個(gè)MqttAndroidClient對象，并使用它來連接到MQTT服務(wù)器。3.創(chuàng)建一個(gè)MqttCallback對象，并使用它來處理從MQTT服務(wù)器接收到的消息。4.在MqttCallback對象中實(shí)現(xiàn)messageArrived()方法，用于處理接收到的消息。5.在messageArrived()方法中，將接收到的消息轉(zhuǎn)換為字符串，并將其顯示在APP界面上。6.在AndroidStudio中添加錯(cuò)誤處理和異常處理代碼，以確保程序的穩(wěn)定性和可靠性。7.進(jìn)行測試和調(diào)試，確保程序能夠正常工作并實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。

第5章調(diào)試與分析5.1硬件調(diào)試經(jīng)過一番精心設(shè)計(jì)的酒曲發(fā)酵檢測系統(tǒng)，第一步就是通過嚴(yán)格的實(shí)際操作來評估它的可靠性。為了確保它的可靠性，必須先確保所有的數(shù)據(jù)收集模塊都處于良好的狀態(tài)，然后再根據(jù)實(shí)際的操作環(huán)境，來調(diào)整和優(yōu)化它的參數(shù)，從而確保它的準(zhǔn)確性。為了確保硬件系統(tǒng)的正常使用，我們必須對其中的每一根管線進(jìn)行嚴(yán)格的檢查和校驗(yàn)。若發(fā)生了任何松動或者斷裂，就會導(dǎo)致無法正常收集到所有必要的信息，從而嚴(yán)重阻礙后續(xù)的操作。為了維護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，我們必須仔細(xì)審核每一個(gè)電路板的組成部分，利用萬用表來識別和糾正可能出現(xiàn)的故障。只有當(dāng)硬件設(shè)備達(dá)到良好的狀態(tài)，我們才可以繼續(xù)開展相關(guān)的邏輯操作，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的持久可靠性。在接入整套系統(tǒng)之后，我們要開展功能性測試，才能保證系統(tǒng)能夠順利運(yùn)轉(zhuǎn)。這一測試流程當(dāng)中，要先對各部分模塊開展，再進(jìn)行調(diào)試，才能檢驗(yàn)它們是不是可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。只有當(dāng)我們確認(rèn)了各個(gè)模塊都能夠正常工作之后，才能進(jìn)行聯(lián)調(diào)測試，以檢測整個(gè)系統(tǒng)是否能夠達(dá)到我們所需的要求。這種測試方法可以幫助我們及時(shí)排除各個(gè)部分之間的錯(cuò)誤，確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。系統(tǒng)功能測試用例與結(jié)果如表5.1所示。表5.1硬件模塊測試結(jié)果編號測試目標(biāo)測試內(nèi)容測試結(jié)果1單片機(jī)模塊1．測試單片機(jī)是否可以正常工作成功2傳感器模塊1．測試傳感器模塊是否正常工作2．測試傳感器模塊數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性成功3報(bào)警模塊1．測試蜂鳴器模塊是否正常工作2．驗(yàn)證超出閾值是否有響應(yīng)成功4WiFi模塊1．驗(yàn)證是否正常工作2．驗(yàn)證無線通信顯示的數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性成功

5.2軟件調(diào)試調(diào)試軟件的步驟：在QT軟件中第一步創(chuàng)建一個(gè)工程：然后單擊菜單欄中的“工程”，打出新建工程的名字后保存；然后元件選擇相應(yīng)的單片機(jī)型號。新建用戶源文件：在新建的空白文本中編寫程序源代碼，編碼輸好完成保存文件并將文件拓展名為“.c”，新文件就完成了。程序的編譯和調(diào)試：有鼠標(biāo)點(diǎn)擊編譯按鈕，系統(tǒng)會運(yùn)行文件，你會看到提示信息在輸出窗口中，如圖5.2，有不正確的，按照提示找到錯(cuò)誤并直到提示是正確的糾正。如圖5.3圖5.2文件編譯信息圖5.3提示信息無錯(cuò)誤5.3整機(jī)調(diào)試分析系統(tǒng)調(diào)試是一項(xiàng)重要的工作，它旨在對前期的硬件、軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行全面的檢查，以確保系統(tǒng)的功能正常運(yùn)行。它包括檢查硬件的功耗、壓降、帶載能力、軟件的邏輯和效率等方面，以確保調(diào)試結(jié)果的準(zhǔn)確性、可靠性和完整性。電子酒曲發(fā)酵檢測系統(tǒng)的顯示界面可以參考圖5.4、5.5。圖5.4實(shí)物調(diào)試分析圖圖5.5App調(diào)試分析圖

第6章總結(jié)經(jīng)過了幾個(gè)月的時(shí)間，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)酒曲發(fā)酵檢測系統(tǒng)被成功設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的基本功能都以實(shí)現(xiàn)且運(yùn)行平穩(wěn)。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)的經(jīng)過是曲折的，遇到了很多的問題，但最終在老師的指導(dǎo)以及同學(xué)們的幫助下都一一解決，下面對整個(gè)過程做出以下總結(jié)。最初時(shí)，對論文的研究方向不明確，主要原因在于自身所掌握的知識淺薄，對系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)不清晰，但是在老師的指導(dǎo)下，結(jié)合自身情況，最終定下了適合自己可以設(shè)計(jì)開發(fā)的系統(tǒng)。接著開始查詢收集相關(guān)資料，讓我了解各種硬件模塊知識，學(xué)習(xí)硬件開發(fā)技術(shù)和軟件編程技術(shù)。根據(jù)預(yù)期需要實(shí)現(xiàn)的功能以及各個(gè)模塊的優(yōu)缺點(diǎn)選擇合理的組模，完成設(shè)計(jì)構(gòu)架。隨后對各個(gè)模塊進(jìn)行測試，查看是否完好，模塊損壞會影響數(shù)據(jù)獲取或者數(shù)據(jù)傳輸，導(dǎo)致開發(fā)周期變長，浪費(fèi)大量的時(shí)間。在確保各個(gè)硬件模塊都完好后，依據(jù)設(shè)計(jì)構(gòu)架將其連接起來形成完整的硬件電路系統(tǒng)，再用萬用表測試腳管是否連接好。連接好后上電測試各個(gè)檢測模塊是否能檢測數(shù)據(jù)，在通過C語言進(jìn)行編程控制數(shù)據(jù)接收，調(diào)用各個(gè)子涵，把各個(gè)模塊進(jìn)行集成配合，使系統(tǒng)的全部功能都得以實(shí)現(xiàn)。最后，進(jìn)行模擬環(huán)境下的功能測試，測試整個(gè)系統(tǒng)工作的性能。由于自身知識水平有限，本次設(shè)計(jì)開發(fā)的系統(tǒng)在功能上還有不足的地方，只有幾個(gè)簡單的功能，后期還可以進(jìn)一步開發(fā)更多更強(qiáng)大的功能。

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