基于STM32檔案?jìng)}庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第1章緒論1.1研究的目的及意義社會(huì)在發(fā)展，人民生活水平也在穩(wěn)步提高，對(duì)于物質(zhì)品質(zhì)的要求也與此同時(shí)必定會(huì)日益增長(zhǎng)，因此倉(cāng)庫(kù)管理的質(zhì)量也必須跟上時(shí)代發(fā)展的步伐。監(jiān)測(cè)溫度，濕度和防火災(zāi)是倉(cāng)庫(kù)監(jiān)控工作的重要內(nèi)容，為了彌補(bǔ)人工監(jiān)管的不足之處，基于單片機(jī)的溫濕度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)入人們的視線，其不斷的發(fā)展也逐漸被大部分人所接受。伴隨時(shí)代和科技的進(jìn)步，單片機(jī)技術(shù)也在逐漸走向成熟，單片機(jī)技術(shù)涉及范圍廣泛，可以普及到諸多領(lǐng)域，如生活，工作，科研等，其本身就具有高集成度、低功耗、體積小、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)走進(jìn)了我們的工作和生活，在最初的時(shí)候，單片機(jī)主要用于工業(yè)控制以及交通領(lǐng)域?，F(xiàn)如今，隨著時(shí)代的發(fā)展，該技術(shù)也逐漸向家用產(chǎn)品和醫(yī)療設(shè)備方面普及。單片機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和卓越進(jìn)步推動(dòng)著人類社會(huì)的發(fā)展變革，我們理應(yīng)適應(yīng)潮流，充分利用單片機(jī)技術(shù)，研發(fā)出各種新型且智能的系統(tǒng)，為我們的生產(chǎn)生活提供便利。此次畢設(shè)采用STM32系列單片機(jī)作為下位機(jī)，外接溫濕度傳感器模塊來(lái)獲取倉(cāng)庫(kù)內(nèi)部的實(shí)時(shí)環(huán)境信息。這樣的好處在于不用通過(guò)人工手動(dòng)測(cè)量的方法來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，方便我們操作，提高工作效率，節(jié)省了人員成本。同時(shí)我們可以預(yù)先設(shè)置一個(gè)適宜倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)范圍，一旦監(jiān)測(cè)到數(shù)據(jù)超出合理范圍之后，系統(tǒng)可以自動(dòng)通過(guò)點(diǎn)亮LED燈或者蜂鳴器響來(lái)及時(shí)提醒監(jiān)管人員，促使我們及時(shí)采取相應(yīng)的措施，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，避免不必要的損失。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2017年朱亞?wèn)|，周益軍，孫國(guó)通三位學(xué)者在《基于PLC的智能倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)》一文中寫(xiě)到在早期，倉(cāng)儲(chǔ)管理人員一般都是采用溫濕度計(jì)對(duì)倉(cāng)庫(kù)的當(dāng)前環(huán)境進(jìn)行信息采集，其方式為測(cè)試人員會(huì)先設(shè)置幾個(gè)計(jì)量點(diǎn)，然后放置溫濕度計(jì)[1]。之后每隔一段時(shí)間讀取溫濕度計(jì)讀數(shù)，通過(guò)數(shù)值的高低變化來(lái)決定下一步如何處理儲(chǔ)藏檔案；在2019年吳縉峰，龔結(jié)龍兩位學(xué)者在《一種基于無(wú)源RFID的智能倉(cāng)庫(kù)物聯(lián)網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)》一文中系統(tǒng)采用無(wú)源RFID技術(shù)，將檔案袋貼上無(wú)源RFID標(biāo)簽，在倉(cāng)庫(kù)關(guān)鍵卡口設(shè)置無(wú)源RFID閱讀器，實(shí)時(shí)讀取經(jīng)過(guò)的檔案以提高管理效率[2]。閱讀器讀取到的數(shù)據(jù)通過(guò)LoRa節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)，完成整個(gè)倉(cāng)庫(kù)的檔案的進(jìn)出管理；2022年高瑞麗，張愛(ài)榮，劉霞在《基于STM32嵌入式系統(tǒng)四種編程方法的探究》中記錄在早期，倉(cāng)儲(chǔ)管理人員一般都是采用溫濕度計(jì)對(duì)倉(cāng)庫(kù)的當(dāng)前環(huán)境進(jìn)行信息采集。其方式為測(cè)試人員會(huì)先設(shè)置幾個(gè)計(jì)量點(diǎn)，然后放置溫濕度計(jì)[3]，之后每隔一段時(shí)間讀取溫濕度計(jì)的讀數(shù)，通過(guò)數(shù)值的變化范圍來(lái)決定下一步如何處理儲(chǔ)藏物資。這種方式不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，獲取到的數(shù)據(jù)精確性也往往無(wú)法得到保障，更是難以滿足于一些精度要求比較高的場(chǎng)合，比如科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究所，由于結(jié)果的不確定性以及精度問(wèn)題會(huì)使得實(shí)驗(yàn)難以得到一個(gè)可靠且令人信服的結(jié)論；2022年宋世偉，王霞，朱方娥在《嵌入式系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫(kù)信息管理技術(shù)的應(yīng)用研究》中提出在過(guò)去的幾年里，國(guó)內(nèi)的研究機(jī)構(gòu)也一直都在努力的研究傳感器測(cè)量裝置[4]。倉(cāng)庫(kù)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在科技迅速發(fā)展的帶領(lǐng)下有了很大幅度的改進(jìn)與提升，比如根據(jù)以傳統(tǒng)電子儀器設(shè)計(jì)為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的多種動(dòng)態(tài)測(cè)試系統(tǒng)等等，諸多的研究課題及其領(lǐng)域的相繼成功都代表了國(guó)內(nèi)在傳感器領(lǐng)域中不斷發(fā)展與進(jìn)步。2013年，ScottMoody在《Designofanintelligentembeddedsystemforconditionmonitoringofanindustrialrobot》中寫(xiě)到智能倉(cāng)庫(kù)最先誕生在美國(guó)，到了20世紀(jì)80年代，其成長(zhǎng)迅速，使用范圍觸及幾近全部行業(yè)，它的呈現(xiàn)標(biāo)志著當(dāng)代工業(yè)技術(shù)步入了一個(gè)加快成長(zhǎng)的階段。智能倉(cāng)庫(kù)手藝的鉆研對(duì)優(yōu)化資源配置、進(jìn)步企業(yè)生產(chǎn)率，下降生產(chǎn)成本有著非常重要的意義搬運(yùn)裝配是智能倉(cāng)庫(kù)究竟主要的其重堆垛裝備，它可以或許在倉(cāng)庫(kù)巷道中往返穿梭運(yùn)行，將位于巷道口的貨色存入貨格；2014年，MaXiaoge《TheDesignofSTM32EmbeddedDataGatheringControlSystemBasedonGP-RSNetwork》提出同樣的，在國(guó)內(nèi)倉(cāng)庫(kù)監(jiān)控技術(shù)不斷發(fā)展完善的同時(shí)，國(guó)外傳感器領(lǐng)域也受到了廣泛的關(guān)注與支持，始終在進(jìn)行不斷地發(fā)展與完善，科技的不斷進(jìn)步與創(chuàng)新使得傳感器領(lǐng)域得到了持續(xù)大力的推動(dòng)與發(fā)展。由此可見(jiàn)，不斷研發(fā)和完善一個(gè)符合新時(shí)代人們需求的智能倉(cāng)庫(kù)監(jiān)控系統(tǒng)是人類共同的追求；2019年，CommonProblemsandCountermeasuresintheManagementofEducationalAdministrationFilesinCollegesandUniversities結(jié)合實(shí)際調(diào)研，分析了當(dāng)前檔案管理中存在的問(wèn)題，并提出了解決方案；2020年NadyaAmandaIstiqomah,AmandaIstiqomahNadya,FaraSansabillaPutri,HimawanDoddy,RifniMuhammad.TheImplementationofBarcodeonWarehouseManagementSystemforWarehouseEfficiency該文章建議在倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)中實(shí)施條形碼，條形碼還有助于整合倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)中的每個(gè)流程，提高倉(cāng)儲(chǔ)效率；2022年，AnalysisofthePathofUtilizingBigDatatoInnovateArchiveManagementModetoEnhanceServiceCapability文中寫(xiě)到傳統(tǒng)的人工監(jiān)測(cè)手段無(wú)法滿足實(shí)時(shí)性和全面性的要求，分析了大數(shù)據(jù)背景下檔案管理工作的特點(diǎn)，針對(duì)當(dāng)前檔案管理工作中存在的問(wèn)題，提出了提升檔案管理工作質(zhì)量的具體路徑，設(shè)計(jì)了基于大數(shù)據(jù)的檔案管理結(jié)構(gòu)，以提升檔案管理工作質(zhì)量。檔案管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是具有很大的可行性與必要性的。1、學(xué)科交叉融合發(fā)展的必然結(jié)果。隨著時(shí)代發(fā)展及檔案工作實(shí)踐不斷豐富，檔案學(xué)研究的觸角也逐漸伸向檔案工作的各個(gè)領(lǐng)域。檔案學(xué)作為一門實(shí)踐性較強(qiáng)的綜合性學(xué)科，其發(fā)展必然會(huì)同有關(guān)學(xué)科發(fā)生一定交叉，檔案社會(huì)學(xué)、檔案心理學(xué)的發(fā)展已經(jīng)向我們展現(xiàn)了這一趨勢(shì)。由于檔案學(xué)研究的對(duì)象是檔案和檔案工作，而檔案是在人類各種實(shí)踐活動(dòng)中形成的，檔案工作的最終目的又是為各種實(shí)踐活動(dòng)服務(wù)的，我們的方法只能是兼收并蓄，博彩眾長(zhǎng)。引入系統(tǒng)工程方法是檔案學(xué)在發(fā)展過(guò)程中，根據(jù)自身理論及實(shí)踐需要，為解決檔案工作中遇到的復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題，亟需系統(tǒng)工程理論的指導(dǎo)，從而產(chǎn)生了檔案學(xué)與系統(tǒng)工程學(xué)的交叉融合。兩者的交叉說(shuō)明了檔案學(xué)與檔案工作的發(fā)展以及人們對(duì)檔案工作的多角度認(rèn)識(shí)，也反映了檔案學(xué)者和實(shí)際工作者希望通過(guò)這種認(rèn)識(shí)來(lái)解決檔案工作中的復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題，但其解決的仍是檔案領(lǐng)域的現(xiàn)象和問(wèn)題，即其研究對(duì)象仍是檔案工作及其子系統(tǒng)。2、檔案事業(yè)改革與發(fā)展的內(nèi)在要求。檔案工作中引入系統(tǒng)工程方法是新時(shí)期檔案事業(yè)發(fā)展的內(nèi)在要求和根本動(dòng)力。長(zhǎng)期以來(lái)，傳統(tǒng)檔案管理方法只在本專業(yè)內(nèi)徘徊，對(duì)于檔案工作中遇到的復(fù)雜項(xiàng)目及問(wèn)題，或在行業(yè)內(nèi)部，或借鑒相鄰學(xué)科的方法，尚未形成自身獨(dú)立的解決問(wèn)題與處理問(wèn)題的方法及思路。在檔案工作中引入系統(tǒng)工程方法，是根據(jù)新時(shí)期檔案事業(yè)改革與發(fā)展的要求，力求使檔案工作中的重大問(wèn)題得到科學(xué)合理地解決，為檔案事業(yè)改革與發(fā)展的跨越式發(fā)展起到推動(dòng)作用。檔案存儲(chǔ)建設(shè)作為檔案事業(yè)改革與發(fā)展的重要內(nèi)容，檔案研究界均將其視為一項(xiàng)全局性、長(zhǎng)期性的系統(tǒng)工程，并擺在優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略位置，需要系統(tǒng)工程方法的理論指導(dǎo)。引入系統(tǒng)工程方法，不僅是檔案存儲(chǔ)建設(shè)的必然選擇，也是檔案工作現(xiàn)代化不可缺少的重要內(nèi)容，更是檔案事業(yè)改革與發(fā)展應(yīng)對(duì)信息時(shí)代挑戰(zhàn)的必由之路。3、檔案工作實(shí)踐發(fā)展的客觀需要。首先，信息技術(shù)的發(fā)展對(duì)檔案工作產(chǎn)生了全方位的影響。早期信息技術(shù)的影響僅僅局限于用現(xiàn)代化的管理手段和方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手工管理，現(xiàn)在信息技術(shù)則對(duì)檔案本身也產(chǎn)生了根本性的影響，引入系統(tǒng)工程方法是應(yīng)對(duì)信息時(shí)代檔案工作面臨問(wèn)題的最佳途徑之一。其次，“成本”逐漸成為檔案工作中不可忽視的重要因素。各單位檔案的管理工作不再不計(jì)投入，而是要求以最小的投入，產(chǎn)生最大的效益，傳統(tǒng)的檔案管理方法無(wú)法解決這一問(wèn)題，而講究低成本高效益的系統(tǒng)工程管理方法的引進(jìn)則能夠使這一問(wèn)題很好地解決。1.3主要研究?jī)?nèi)容本課題是一種基于STM?32檔案?jìng)}庫(kù)管理系?統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)采用S?TM32單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，該設(shè)計(jì)通過(guò)手機(jī)軟件對(duì)倉(cāng)庫(kù)溫濕度進(jìn)行監(jiān)控，使用無(wú)線通信模塊與STM32單片機(jī)?通信，實(shí)現(xiàn)時(shí)間的存儲(chǔ)，并且設(shè)置火災(zāi)報(bào)?警系統(tǒng)進(jìn)行溫度監(jiān)控。該系統(tǒng)主要完成的功能如下：①通過(guò)輸出數(shù)字信號(hào)的DHT11數(shù)字復(fù)合型傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，顯示在OLED液晶顯示屏上，并發(fā)送到上位機(jī)，DHT11預(yù)設(shè)兩個(gè)，放置在檔案?jìng)}庫(kù)；②濕度傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，保持倉(cāng)庫(kù)的濕度在正常范圍，濕度過(guò)低，自行開(kāi)啟加濕設(shè)備；濕度過(guò)高，自行開(kāi)啟通風(fēng)設(shè)備；③遠(yuǎn)程監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)WIFI連接手機(jī)端APP遠(yuǎn)程查看，用C語(yǔ)言進(jìn)行編程；④條形碼掃描利用光電轉(zhuǎn)換器，設(shè)置儲(chǔ)存時(shí)間；⑤設(shè)置煙霧傳感器監(jiān)測(cè)氣體濃度，確認(rèn)是否有火災(zāi)發(fā)生，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，溫度超過(guò)規(guī)定值會(huì)報(bào)警。設(shè)置GPS定位系統(tǒng)，精準(zhǔn)確定倉(cāng)庫(kù)的位置。

第2章系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)2.1設(shè)計(jì)方案本課題是一種基于STM32檔案?jìng)}庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)采用STM32單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，硬件部分需要單片機(jī)STM32模塊，溫濕度傳感器模塊，GPS定位模塊，WIFI遠(yuǎn)程模塊，蜂鳴器報(bào)警模塊；使用C語(yǔ)言編程，在keil5平臺(tái)編譯；該設(shè)計(jì)通過(guò)手機(jī)軟件對(duì)倉(cāng)庫(kù)溫濕度進(jìn)行監(jiān)控，使用無(wú)線通信模塊與STM32單片機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)時(shí)間的存儲(chǔ)，并且設(shè)置火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行存儲(chǔ)安全的保證。圖2-1總體結(jié)構(gòu)框圖2.2單片機(jī)型號(hào)選擇方案一：主控制芯片選擇51單片機(jī)。MCS-51單片機(jī)是一種集成的電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上從而形成的一個(gè)小型而完美的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。但是51單片機(jī)也存在不少缺點(diǎn)，比如：速度過(guò)慢，導(dǎo)致拖慢了進(jìn)程；沒(méi)有足夠的自我保護(hù)功能，芯片很容易被燒毀；在功能上受到限制，如EEPROM、AD等必須進(jìn)行擴(kuò)展其功能，這就給軟硬件帶來(lái)了更大的負(fù)擔(dān)；51單片機(jī)I/O腳的使用非常簡(jiǎn)單，但是在高電平是卻沒(méi)有輸出能力。方案二：主控制芯片選擇STM32F103C8T6。STM32F103C8T6是由意法半導(dǎo)體集團(tuán)基于STM32系列ARMCortex-M內(nèi)核開(kāi)發(fā)的一款具有64KB的程序存儲(chǔ)器的32位微控制器，其工作時(shí)需要2V~3.6V的電壓和-40℃~85℃環(huán)境溫度。STM32單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)很多，比如：1、易于學(xué)習(xí)和使用，資料各方面都很豐富；2、處理能力強(qiáng)，STM32單片機(jī)的內(nèi)核基于ARMCortex-M，具有高性能、低功耗的特點(diǎn)，搭載高速的處理器和內(nèi)存，能夠輕松處理復(fù)雜的應(yīng)用；3、豐富的外設(shè)接口，STM32單片機(jī)支持多種外設(shè)接口和通信協(xié)議；4、易于調(diào)試和測(cè)試，STM32單片機(jī)配備了多種調(diào)試和測(cè)試接口；5、開(kāi)發(fā)生態(tài)豐富，STM32提供了大量的開(kāi)放源碼開(kāi)發(fā)工具與類庫(kù)，如CMSIS、HAL庫(kù)等，可以加快開(kāi)發(fā)時(shí)間和減少開(kāi)發(fā)成本；6、封裝類型豐富，STM32系列微控制器的封裝非常豐富，適用于不同的應(yīng)用需求和制造工藝；7、成本效益低，STM32單片機(jī)價(jià)格相對(duì)較低，能夠提供高性價(jià)比的解決方案，適合各種應(yīng)用場(chǎng)景。綜合比較，STM32單片機(jī)比51單片機(jī)更加適合應(yīng)用，因此本文選擇STM32單片機(jī)。圖2-2STM32單片機(jī)的最小系統(tǒng)原理圖圖2-3STM32單片機(jī)的實(shí)物圖2.3無(wú)線通訊模塊選型方案一：藍(lán)牙是一種設(shè)備之間進(jìn)行無(wú)線通訊技術(shù)，它可以在固定裝置、移動(dòng)裝置和建筑物內(nèi)的局域網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)現(xiàn)近距離的數(shù)據(jù)交換，藍(lán)牙可連接多個(gè)設(shè)備。藍(lán)牙使用短波特高頻（UHF）無(wú)線電波，經(jīng)由2.4至2.485GHz的ISM頻段來(lái)進(jìn)行通信，通信距離從幾米到幾百米不等。但是缺點(diǎn)也有很多，續(xù)航能力比較短，連接穩(wěn)定性差。方案二：ZigBee是一種低速低功耗，短距，自組網(wǎng)的無(wú)線局域網(wǎng)通信技術(shù)，于2003年被正式提出，目的是為了彌補(bǔ)藍(lán)牙通信協(xié)議中存在的高復(fù)雜度、高功耗、近距離、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模過(guò)小等缺點(diǎn)。但其本身也存在著諸多不足，比如：通信距離較短；通信速率較低；兼容性較差。方案三：WIFI是一種無(wú)線局域網(wǎng)通信技術(shù)，全稱Wireless－Fidelity，無(wú)線保真，IEEE組織的IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)制定了以太網(wǎng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。WIFI終端指使用高頻無(wú)線電信號(hào)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，使用以太網(wǎng)通信協(xié)議，通信距離通常在幾十米。它是一種新型的通訊技術(shù)，它的優(yōu)點(diǎn)有很多，比如：1、WIFI網(wǎng)絡(luò)方便，允許多個(gè)用戶連接；2、工作靈活性方便；3、可以提高生產(chǎn)力；4、WIFI提供移動(dòng)性；5、WIFI具有很好的成本效益，節(jié)省時(shí)間，布線成本；6、WIFI部署在基礎(chǔ)設(shè)施上比較容易安裝；7、可以隨時(shí)擴(kuò)展和添加新用戶；8、無(wú)線局域網(wǎng)易于維護(hù)和搬遷。綜合比較，藍(lán)牙和ZigBee存在的缺點(diǎn)比較多，因此本文選擇WIFI作為無(wú)線通訊模塊的選型。圖2-4WIFI實(shí)物圖第3章系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)本課題是一種基于STM32檔案?jìng)}庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)采用STM32單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，該設(shè)計(jì)通過(guò)手機(jī)軟件對(duì)倉(cāng)庫(kù)溫濕度進(jìn)行監(jiān)控?，使用無(wú)線通信模塊與STM32單片機(jī)?通信，實(shí)現(xiàn)時(shí)間的存儲(chǔ)，并且設(shè)置火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行溫度監(jiān)控。最終實(shí)現(xiàn)的結(jié)果：（1）升溫降溫實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控；（2）除濕通風(fēng)實(shí)現(xiàn)對(duì)濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)控；（3）遠(yuǎn)程監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)WIFI云平臺(tái)APP遠(yuǎn)程查看；（4）條形碼掃描，設(shè)置儲(chǔ)存時(shí)間；（5）煙霧報(bào)警系統(tǒng)，氣體濃度超過(guò)規(guī)定值會(huì)報(bào)警，設(shè)置GPS定位系統(tǒng)，精準(zhǔn)確定位置。3.2系統(tǒng)的主要模塊設(shè)計(jì)3.2.1溫濕度傳感器模塊設(shè)計(jì)在溫度精確測(cè)量中，關(guān)鍵有工作壓力溫度計(jì)、熱電阻式溫度計(jì)、雙金屬溫度計(jì)、熱電阻溫度計(jì)、電子光學(xué)高溫計(jì)、輻射源高溫計(jì)和紅外線溫度計(jì)。DHT11數(shù)字溫濕度感應(yīng)器是一種包含了經(jīng)過(guò)校正的數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)該使用特殊的溫濕度感應(yīng)器和數(shù)字模塊采集技術(shù)，來(lái)保證產(chǎn)品具有非常高的可靠性和優(yōu)異的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)NTC測(cè)溫元件和一個(gè)電阻式感濕元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有抗干擾能力強(qiáng)、品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，傳感器有濕度傳感器和溫度傳感器，所以需要對(duì)兩種類型的傳感器進(jìn)選擇。其特點(diǎn)是體積小，靈敏度高，根據(jù)當(dāng)時(shí)的溫濕度情況進(jìn)行降溫升溫除濕通風(fēng)的預(yù)警，提醒管理人員采取相應(yīng)的措施。圖3-1DHT11溫濕度傳感器原理圖3.2.2煙霧傳感器模塊設(shè)計(jì)煙霧傳感器又稱煙霧報(bào)警器或煙感報(bào)警器，能夠探測(cè)火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生的煙霧。其內(nèi)部采用了光電感煙器件，可廣泛應(yīng)用于商場(chǎng)、賓館、商店、倉(cāng)庫(kù)、機(jī)房、住宅等場(chǎng)所進(jìn)行火災(zāi)安全檢測(cè)。煙霧傳感器內(nèi)置蜂鳴器，報(bào)警后可發(fā)出強(qiáng)烈聲響。煙霧傳感器主要有三個(gè)類型：氣敏式煙霧傳感器；燃?xì)馓綔y(cè)器；紅外光束感煙式。在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，本文采用氣敏式煙霧傳感器進(jìn)行檢測(cè)。其特點(diǎn)是制造簡(jiǎn)單，靈敏度高，響應(yīng)速度快，壽命長(zhǎng)等。如果有煙霧產(chǎn)生，會(huì)發(fā)出聲音報(bào)警，提醒工作人員采取相應(yīng)的措施。圖3-2煙霧傳感器模塊原理圖3.2.3ESP8266WIFI模塊設(shè)計(jì)ESP8266是曾經(jīng)締造了以低成本的一段佳話，ESP8266模塊是單核32位mcuwifi芯片為主。其特點(diǎn)是擁有高性能無(wú)線系統(tǒng)級(jí)芯片，是一個(gè)完整且自成體系的WIFI網(wǎng)絡(luò)方案，能夠獨(dú)立運(yùn)行，也可以作為工具搭載其他主機(jī)運(yùn)行。ESP8266WIFI串口通信模塊應(yīng)該是使用最廣泛的一種WIFI模塊之一了，因?yàn)镋SP8266模塊是一款高性能的WIFI串口模塊，WIFI模塊是將有線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)轉(zhuǎn)換成無(wú)線信號(hào)，其傳輸速度非常迅速。圖3-3ESP8266模組原理圖3.2.4GPS模塊設(shè)計(jì)本模塊使用中科微電子AT6558R定位芯片，可在99個(gè)信道上接收衛(wèi)星訊號(hào)，具有較低的功率消耗；G-MOUSE的高靈敏度，可以在城市里，山谷里，高架橋，信號(hào)微弱的地方，以及在汽車?yán)锏娜魏我粋€(gè)位置，都可以快速準(zhǔn)確的找到。該系統(tǒng)由STM32F103C8T6單片機(jī)最小系統(tǒng)+GPS模塊+ESP8266構(gòu)成，該系統(tǒng)可以通過(guò)ESP8266無(wú)線傳輸模塊，將GPS傳回的數(shù)據(jù)在ONENET界面上進(jìn)行顯示。GPS的主要功能是：①全天不會(huì)受任何氣候的影響；②全球覆蓋面積廣（高達(dá)98%）；③定點(diǎn)、定速、定時(shí)精度高；④快速、省時(shí)、高效率；⑤應(yīng)用廣泛、功能齊全；⑥可進(jìn)行移動(dòng)定位。圖3-4GPS模塊原理圖3.2.5條形碼掃描模塊設(shè)計(jì)當(dāng)GM65模塊被使用時(shí)，使用者可以通過(guò)主機(jī)發(fā)出的串行指令來(lái)設(shè)置其識(shí)讀模塊。出廠時(shí)模塊默認(rèn)為USB接口，可以通過(guò)掃描二維碼進(jìn)行設(shè)置，將輸出接口改為串口輸出。掃描過(guò)后，模塊的串口通訊參數(shù)：波特率9600bps，無(wú)校驗(yàn)，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，沒(méi)有流量控制。當(dāng)切換到串行接口后，全部的數(shù)據(jù)都由串口輸出，也可以直接發(fā)送命令控制模塊。條形碼掃碼模塊的作用讓庫(kù)存單據(jù)通過(guò)掃碼生成，不需要人工錄入，確保單據(jù)錄入的及時(shí)性、準(zhǔn)確性及便捷性。圖3-5掃碼模塊原理圖3.2.6蜂鳴器報(bào)警電路模塊設(shè)計(jì)蜂鳴器是一種以直流電源為電源的集成式電子信號(hào)發(fā)生器。其廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等其他電子產(chǎn)品的聲音裝置。其結(jié)構(gòu)一般為：蜂鳴器；續(xù)流二極管；濾波電容；三極管。蜂鳴器的主要功能是一種能將音頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲音信號(hào)的發(fā)音器件，有提示或報(bào)警的作用。在達(dá)到或超過(guò)設(shè)置的預(yù)定范圍的時(shí)候發(fā)出聲音提醒人們，以達(dá)到減少損失的效果。圖3-6蜂鳴器報(bào)警電路原理圖3.2.7繼電器模塊設(shè)計(jì)繼電器是一種電控制器件，它是一種當(dāng)輸入量的變化達(dá)到一定的要求時(shí)，在電器輸出電路中所用的被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器。它是由受控系統(tǒng)與被受控系統(tǒng)相互影響而構(gòu)成的，一般用于自動(dòng)控制回路。其實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。圖3-7繼電器動(dòng)作原理圖3.2.8OLED顯示屏模塊設(shè)計(jì)OLED顯示屏是利用有機(jī)電自發(fā)光二極管制成的顯示屏。它的基本工作原理是在通電后有自發(fā)光的有機(jī)半導(dǎo)體基板上形成彩色圖像，其特點(diǎn)是對(duì)比度高、厚度薄、視角廣、反應(yīng)速度快等。圖3-8OLED顯示屏模塊原理圖第4章系統(tǒng)的軟件部分設(shè)計(jì)4.1軟件的主要流程STM32單片機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，該設(shè)計(jì)通過(guò)手機(jī)軟件對(duì)倉(cāng)庫(kù)溫濕度進(jìn)行監(jiān)控，使用無(wú)線通信模塊與STM32單片機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，并且設(shè)置火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行溫度監(jiān)控。最終實(shí)現(xiàn)：加熱降溫實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，增濕除濕實(shí)現(xiàn)對(duì)濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以遠(yuǎn)程監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)WIFI云平臺(tái)APP遠(yuǎn)程查看，條形碼掃描，設(shè)置儲(chǔ)存時(shí)間，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，度超過(guò)規(guī)定值會(huì)報(bào)警，設(shè)置GPS定位系統(tǒng)，精準(zhǔn)確定位置。圖4-1系統(tǒng)總體流程圖4.2溫濕度傳感器模塊軟件設(shè)計(jì)當(dāng)單片機(jī)初始化完成后系統(tǒng)開(kāi)始正常工作，溫濕度傳感器將檢測(cè)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)實(shí)時(shí)的溫濕度并上傳至單片機(jī)和WIFI模塊，WIFI模塊上傳至云端，便于查看和遠(yuǎn)程管理，單片機(jī)可以對(duì)數(shù)值和閾值進(jìn)行分析，進(jìn)行相應(yīng)操作。圖4-2溫濕度傳感器流程圖

4.3煙霧傳感器模塊軟件設(shè)計(jì)當(dāng)單片機(jī)初始化完成后系統(tǒng)開(kāi)始工作，煙霧傳感器將對(duì)周圍環(huán)境是否有煙霧進(jìn)行檢測(cè)，若檢測(cè)到煙霧則發(fā)送給單片機(jī)，隨后單片機(jī)控制蜂鳴器報(bào)警。圖4-3煙霧傳感器工作流程圖

4.4ESP8266WIFI模塊軟件設(shè)計(jì)當(dāng)系統(tǒng)初始化完成后開(kāi)始正常工作，各個(gè)傳感器的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及倉(cāng)庫(kù)內(nèi)檔案的信息都將通過(guò)ESP8266WIFI模塊上傳至云端，上位機(jī)可從云端獲取實(shí)時(shí)信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。圖4-4WIFI模塊流程圖

4.5GPS模塊軟件設(shè)計(jì)當(dāng)系統(tǒng)初始化完成后開(kāi)始正常工作，單片機(jī)可以收到GPS發(fā)送來(lái)的所有檔案?jìng)}庫(kù)的位置信息，并通過(guò)WIFI模塊上傳至云端實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。圖4-5GPS模塊流程圖

4.6條形碼掃描模塊軟件設(shè)計(jì)當(dāng)系統(tǒng)初始化完成后開(kāi)始正常工作，檔案在進(jìn)出倉(cāng)庫(kù)以及每一次位置調(diào)整都需要經(jīng)過(guò)條碼掃描，以獲取檔案的實(shí)時(shí)信息，便于監(jiān)控管理。圖4-6條形碼掃描模塊流程圖

4.7蜂鳴器模塊軟件設(shè)計(jì)當(dāng)系統(tǒng)初始化完成后開(kāi)始正常工作，各個(gè)傳感器將檢測(cè)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，若煙霧傳感器檢測(cè)到煙霧，則發(fā)信息給單片機(jī)，單片機(jī)控制蜂鳴器模塊工作以報(bào)警；若溫濕度超過(guò)閥值，也會(huì)發(fā)信息給單片機(jī)，單片機(jī)控制蜂鳴器模塊工作以報(bào)警。圖4-7蜂鳴器模塊流程圖4.8繼電器模塊軟件設(shè)計(jì)當(dāng)系統(tǒng)初始化完成后開(kāi)始正常工作，各個(gè)傳感器將檢測(cè)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，若檢測(cè)到濕度過(guò)高，則發(fā)信息給繼電器，單片機(jī)控制繼電器工作進(jìn)行通風(fēng)除濕。圖4-8繼電器模塊流程圖4.9OLED顯示屏模塊軟件設(shè)計(jì)當(dāng)系統(tǒng)初始化完成后開(kāi)始正常工作，各個(gè)傳感器將檢測(cè)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將其實(shí)時(shí)傳送到OLED顯示屏上。圖4-9OLED顯示屏模塊流程圖第5章系統(tǒng)測(cè)試5.1系統(tǒng)實(shí)物圖通過(guò)上機(jī)位與下機(jī)位連接進(jìn)行操作，本文選擇stc-isp-15xx-v6.85作為上機(jī)位，進(jìn)行檔案編號(hào)的存儲(chǔ)。在手機(jī)下載檔案管理APP作為下機(jī)位，打開(kāi)軟件，進(jìn)入界面后可以在液晶顯示屏看到檔案的存儲(chǔ)時(shí)間，溫濕度，煙霧值，經(jīng)緯度和檔案的編號(hào)。圖5-1系統(tǒng)成品實(shí)物圖5.2手機(jī)APP模塊測(cè)試連接串口，打開(kāi)stc-isp-15xx-v6.85后，選擇連接的串口，進(jìn)行檔案編號(hào)的傳輸。此時(shí)下機(jī)位的WIFI打開(kāi)，連接WIFI，檔案管理系統(tǒng)APP登錄，連接服務(wù)器，界面出現(xiàn)當(dāng)時(shí)的溫濕度，時(shí)間，煙霧，檔案編號(hào)的數(shù)值，設(shè)置好閾值，超過(guò)閾值蜂鳴器會(huì)報(bào)警。圖5-2檔案管理系統(tǒng)APP5.3溫度模塊測(cè)試用手抓溫度傳感器或在煙霧傳感器旁打火，觀察到上位機(jī)和顯示屏上數(shù)值發(fā)生同步變化。圖5-3溫度變化實(shí)物圖5.4濕度模塊測(cè)試在濕度傳感器周圍加濕或者呼一口氣，觀察到上位機(jī)和顯示屏上數(shù)值發(fā)生同步變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，保持倉(cāng)庫(kù)的濕度在正常范圍。濕度過(guò)低，自行開(kāi)啟加濕設(shè)備；濕度過(guò)高，自行開(kāi)啟通風(fēng)設(shè)備。圖5-4濕度變化實(shí)物圖5.5蜂鳴器模塊測(cè)試當(dāng)此時(shí)的溫濕度，煙霧的數(shù)值超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警。圖5-5蜂鳴器報(bào)警實(shí)物圖5.6檔案存儲(chǔ)模塊測(cè)試檔案進(jìn)出時(shí)可以通過(guò)條碼掃描記錄信息，上位機(jī)上可以觀察到檔案的存儲(chǔ)時(shí)間。圖5-6上位機(jī)可查看存儲(chǔ)記錄5.7GPS模塊測(cè)試通過(guò)GPS可以準(zhǔn)確定位到檔案?jìng)}庫(kù)的位置，上位機(jī)上可以觀察到檔案?jìng)}庫(kù)的位置。圖5-7上位機(jī)可查看位置記錄第6章總結(jié)在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，硬件設(shè)計(jì)方面主要包括STM32單片機(jī)的最小系統(tǒng)、繼電器電路、煙霧傳感器電路、溫濕度傳感器電路、GPS模塊電路、條碼掃描輸入電路、WIFI模塊電路。軟件方面借助各個(gè)渠道的資料，主要設(shè)計(jì)了傳感器數(shù)據(jù)檢測(cè)程序、檢測(cè)分析用戶信息程序、GPS定位程序。系統(tǒng)的調(diào)試主要是通過(guò)一塊STM32開(kāi)發(fā)板，再借助于Keil以及自己搭建的電路實(shí)現(xiàn)的，分部調(diào)試時(shí)偶爾會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題但解決方案都有跡可循。此智能倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)檢測(cè)后不需要過(guò)多的人為干預(yù)，可以自動(dòng)進(jìn)行操作，節(jié)省了大量人力資源，方便了人們的生活。本文設(shè)計(jì)的檔案?jìng)}庫(kù)管理系統(tǒng)很好的解決了傳統(tǒng)檔案?jìng)}庫(kù)管理存在的一系列問(wèn)題，讓檔案的存儲(chǔ)更加便利，同時(shí)節(jié)省了大量的人力物力，查詢檔案更快捷，更準(zhǔn)確，可以更好的解決人們的需求。但還是存在一些不足之處，比如：很多地方?jīng)]有認(rèn)識(shí)到檔案?jìng)}庫(kù)管理存在的問(wèn)題；STM32單片機(jī)的穩(wěn)定性不能達(dá)到完全穩(wěn)定，同時(shí)一些STM32單片機(jī)的系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)等都需要我們進(jìn)一步探索改進(jìn)這些問(wèn)題。

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