文章目錄

• 0 前言
• 1 簡介
• 2 主要器件
• 3 實現效果
• 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
• 5 最后

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0 前言

🔥 這兩年開始畢業設計和畢業答辯的要求和難度不斷提升，傳統的畢設題目缺少創新和亮點，往往達不到畢業答辯的要求，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，學長分享優質畢業設計項目，今天要分享的是

🚩 單片機(stm32)遠程智能寵物喂養系統

🥇學長這里給一個題目綜合評分(每項滿分5分)

• 難度系數：4分
• 工作量：4分
• 創新點：3分

1 簡介

隨著社會的發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境，在這種背景和情況下，做一個智能的寵物家居系統顯得非常有趣和有必要。
本項目基于中科藍訊(Bluetrum)AB32VG1開發板,結合rt-thread物聯網操作系統，同時外接ESP8266模塊，通過MQTT協議連接阿里云物聯網平臺。開發板上云后，就可以實時的上傳開發板采集到的傳感器數據，同時通過云平臺提供的web界面設計，可以展示出數據的值，也可以通過控件來完成對設備的控制，從而實現遠程監控的作用。

2 主要器件

• stm32開發板
• rt-thread物聯網操作系統
• ESP8266模塊
• MQTT協議連接阿里云物聯網平臺
• 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 實現效果

4 設計原理

4.1 硬件部分

本項目采用AB32VG1開發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數字溫濕度傳感器是一款含有已校準數字信號輸出的溫濕度復合傳感器。它應用專用的數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。單線制串行接口，使系統集成變得簡易快捷。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80us后從機拉高data線， 持續80us，直到高電平結束，意味著主機可以開始接受數據。

主機開始接收數據：

• 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，接入云端服務，實現手機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以及取值的范圍

2.查詢指令:AT+?
該命令用于返回參數的當前值

3.設置指令:AT+=<’’’>
該命令用于設置用戶自定義的參數

4.執行指令:AT+
該命令用于執行受模塊內部程序控制的變參數不可變的功能
ESP8266的指令測試
可以通過STM開發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檢測光線亮度
• 工作電壓3.3V-5V
• 輸出形式 ：數字開關量輸出（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的進行系統控制，利用一些rt-thread的軟件包進行物聯網上層驅動的開發工作。并且通過利用RT-ThreadStudio加快編譯開發AB32的環境，使得整體開發效率較高。

rt-thread提供了豐富的軟件包可以直接使用，其系統架構也是采用了系統與應用分層的設計思想，使得開發者不用關注底層架構的具體實現細節，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者來說非常的友好，在現在stm32漲價缺貨的情況下，也能夠很好的進行業務邏輯的設計。

軟件的設計流程如下：

本項目主要的難點在于物聯網云平臺與設備的連接問題，采用MQTT連接物聯網平臺，目前ESP8266已經做的非常的穩定了，且在阿里云物聯網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，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議，其通信協議的制定按照協議框架即可。

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，將數據進行控制和顯示，非常的方便。

而單片機則主要負責業務處理、協議解析、傳感器數據采集。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){//說明有數據,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

總結

以上是生活随笔為你收集整理的毕业设计 单片机(stm32)远程宠物喂养系统 - 物联网 esp8266的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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