基于單片機(jī)的中藥倉庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

I6.2展望 141緒論1.1研究背景和意義隨著我國現(xiàn)代化的發(fā)展，人口老齡化越來越嚴(yán)重，健康服務(wù)業(yè)成為了日常生活中不可或缺的一部分，而中醫(yī)藥是我國人民在幾千年與疾病的斗爭中通過實(shí)踐、認(rèn)識、積累下來的重要文化瑰寶。改革開放以來，國家十分重視中醫(yī)藥工作，制定了一系列相關(guān)的政策和措施，讓中醫(yī)藥行業(yè)能夠迅速發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國已經(jīng)到達(dá)了全面建成小康社會的決勝階段。人民日益增長的中醫(yī)藥服務(wù)需求越來越大，所以為了能夠讓越來越多的人們能夠享受到符合現(xiàn)代化建設(shè)的中醫(yī)藥行業(yè)服務(wù)，還需要大力發(fā)展健康服務(wù)業(yè)，促使中醫(yī)藥走向更具未來性的現(xiàn)代化道路。中藥飲片是目前市場上常見的一類中藥制品，是從傳統(tǒng)中醫(yī)理論出發(fā)，利用現(xiàn)代工藝對藥方進(jìn)行改進(jìn)同時(shí)對中藥材進(jìn)行處理炮制。[[]彭廣輝[]彭廣輝.分析中藥飲片藥房貯存保管方式[J].臨床醫(yī)藥文獻(xiàn)電子雜志,2019,6(58):2.中藥飲片由于其原材料差異問題，導(dǎo)致不同品類就具有不同存儲要求，對溫濕度及空氣環(huán)境等都有詳細(xì)指標(biāo)及要求，除了根據(jù)一般化規(guī)定外，還需基于中藥飲片原材料及自身品類屬性進(jìn)行針對性存儲。植物類中藥飲片可以根據(jù)不同部位分為根莖葉花果實(shí)種子等不同種類。如山藥、黨參等類飲片由于淀粉和糖類的含量較高，容易發(fā)生霉變、蟲蛀等變質(zhì)現(xiàn)象。這類飲片的保存就應(yīng)該保持倉庫陰涼、干燥、通風(fēng)。如薄荷、當(dāng)歸等含揮發(fā)油較多的飲片存儲時(shí)溫度不能太高，不然就容易走失香氣，應(yīng)當(dāng)放置在陰涼干燥處。對于花類飲片存在不同色澤和氣味，容易失色和散失氣味，所以必須控制濕度做防潮處理。全草類飲片含水量較少，只需要防風(fēng)隔潮就能存儲。動物類藥材包括各種具有一定藥物價(jià)值的動物身體的一些部位，如皮、骨或整條蛇蟲等，該類型藥材存放時(shí)要格外注意預(yù)防室內(nèi)生蟲，另外還要注意泛油問題，分析原因在于這些藥材具有蛋白結(jié)構(gòu)，并且?guī)в行瘸粑丁ｋm然可以單獨(dú)存放，但是保證通風(fēng)是重要前提。礦物類藥材由于不含有蛋白質(zhì)、淀粉、糖分等含量，該類藥材不易發(fā)霉蟲蛀，且它們一般體積小但卻分量較足，因此儲存空間可以是低矮且整潔的場所。藥物存放環(huán)境不達(dá)標(biāo)、管理人員工作不到位、儲存環(huán)境溫度、潮濕度沒有控制得當(dāng)?shù)龋际侵兴巸Υ孢^程中常見的問題。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速蓬勃發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能化、高可靠性、低成本特點(diǎn)在各方面領(lǐng)域都有驗(yàn)證。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展為建立現(xiàn)代化中藥飲片倉庫的監(jiān)控與控制方面提供了新的思路。因此，本文提出了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的智能中藥倉庫設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。1.2研究現(xiàn)狀對于影響中藥飲片的環(huán)境因素，傳統(tǒng)的方法有倉庫陰涼通風(fēng)、避免陽光直射來保證溫度的影響；曬干陰干來保證濕度的影響；用沙子填埋，水罐封存來保證氧氣含量的影響。而現(xiàn)代的方法通常用空調(diào)來保存恒溫；烘干、冰凍；用真空進(jìn)行保存等方法來減少環(huán)境因素對中藥飲片的影響。[[][]張萌.影響中藥保存的因素及對策探討[J].長壽,2020(2):2.常用的存儲手段有化學(xué)存儲和物理存儲。化學(xué)存儲有用化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定的氣體排出空氣；利用環(huán)氧乙烷與細(xì)菌或蟲卵中的活潑氫原子結(jié)合，從根本滅殺蟲菌；用除氧劑的強(qiáng)還原性吸收氧氣。物理存儲有高溫殺毒；低溫保存；射線輻射技術(shù)。但是這些手段有著氣體難以運(yùn)輸存儲；作用不穩(wěn)定；危險(xiǎn)性高；價(jià)格昂貴；維護(hù)復(fù)雜；安全性低等缺點(diǎn)。[[][]張愛蓮.現(xiàn)代技術(shù)在中藥貯藏中的應(yīng)用及其優(yōu)缺點(diǎn)分析[J].亞太傳統(tǒng)醫(yī)藥,2015,11(24):2.

2系統(tǒng)需求分析和總體方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)需求分析建立智能中藥倉庫的目的是能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控中藥飲片存儲的實(shí)時(shí)環(huán)境監(jiān)測和異常情況的自動調(diào)控與報(bào)警功能。結(jié)合智能中藥倉庫的應(yīng)用需求及實(shí)際可行性，系統(tǒng)詳細(xì)需求如下：低成本。這是商業(yè)化設(shè)計(jì)第一考慮要素，便于系統(tǒng)商用化推廣。（2）安裝簡單維護(hù)方便。該系統(tǒng)采用單片機(jī)技術(shù)，安裝靈活。（3）監(jiān)測節(jié)點(diǎn)體積小精度高。可以實(shí)現(xiàn)對溫度、濕度、二氧化碳的實(shí)時(shí)監(jiān)測。（4）具有異常自動報(bào)警功能。發(fā)生異常狀況是能夠發(fā)出警報(bào)通知管理人員進(jìn)行處理。（5）可以顯示檢測數(shù)據(jù)并設(shè)置閾值。2.2總體設(shè)計(jì)方案根據(jù)系統(tǒng)的需求和功能要求，結(jié)合嵌入式技術(shù)，設(shè)計(jì)了智能中藥倉庫系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。本系統(tǒng)主要的功能是實(shí)時(shí)監(jiān)測中藥飲片倉庫內(nèi)的溫度、濕度、二氧化碳濃度，并且能夠自動調(diào)節(jié)溫度濕度。其構(gòu)成模塊較多，涉及傳感器模塊、顯示模塊、wifi模塊、電路模塊等，同時(shí)還必須提供一個(gè)終端模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體操控。傳感器模塊，主要承擔(dān)的就是對現(xiàn)場進(jìn)行溫濕度檢測，并將相應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)街骺刂破魃?，主控器根?jù)設(shè)定的算法將數(shù)據(jù)反饋到作為顯示器的模塊上。自動控制啟動的依據(jù)是先前設(shè)定的溫濕度閾值，當(dāng)當(dāng)前環(huán)境溫濕度超過或低于設(shè)置的溫濕度閾值時(shí)，自動控制系統(tǒng)便會啟動。如果超過了設(shè)定值，系統(tǒng)將會發(fā)出警報(bào)，并且開始自動調(diào)控溫濕度。用戶也可以根據(jù)客戶端模塊獲取實(shí)時(shí)的溫度濕度的值，還可以選擇是否開啟自動調(diào)控模式。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖2-1所示：溫度檢測溫度檢測濕度檢測體溫檢測火焰檢測檢測模塊STM32系統(tǒng)輸出模塊控制模塊顯示器模塊WIFI模塊風(fēng)扇報(bào)警器移動端圖2-1：系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)圖3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本章主要涉及項(xiàng)目中的硬件部分的具體設(shè)計(jì)。前文已經(jīng)提到，此次中藥倉庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，硬件構(gòu)成主要包括了三種傳感器、wifi部分、顯示模塊、單片機(jī)及控制模塊等。并且由這些模塊組成了本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)過程。傳感器部分將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，由單片機(jī)做出判斷并將結(jié)果發(fā)送到顯示模塊部分，再根據(jù)當(dāng)前環(huán)境的具體數(shù)值判斷是否啟動自動控制系統(tǒng)。3.1處理器模塊設(shè)計(jì)本系統(tǒng)將會采用單片機(jī)型號為STM32F103C8T6作為核心處理器。該處理器的研發(fā)方是ST公司，其內(nèi)核是\t"/qq_45179812/article/details/_blank"ARM公司生產(chǎn)的ARMv7架構(gòu)的32Cortex-M3微控制內(nèi)核。從內(nèi)核上分類可以將STM32分成四大類，分別是Cortex-M0，Cortex-M3，Cortex-M4，Cortex-M7。其中Cortex-M0可以作為入門級產(chǎn)品，具有較低的功耗；而Cortex-M3則是這系列中的基礎(chǔ)型，也是本系統(tǒng)采用的型號。這款內(nèi)核主頻為72MHz，具有高性能、低功耗的特點(diǎn)。Cortex-M4主要是以混合信號為特點(diǎn)，主頻能夠達(dá)到180MHz,也具有高性能，低功耗的特性。之后一個(gè)就是Cortex-M7，這款內(nèi)核主打高性能，價(jià)格也比較昂貴。3.1.1Cortex-M3內(nèi)核介紹Cortex-M3作為目前較為通用的一種32位內(nèi)核處理器，其中數(shù)據(jù)路徑、寄存器規(guī)格等都是32位的，其采用了哈佛結(jié)構(gòu)，因此具有更為穩(wěn)定和抗干擾的獨(dú)立指令總線，同時(shí)這一設(shè)計(jì)方案同時(shí)使用在數(shù)據(jù)總線上，從而讓數(shù)據(jù)與取指能夠互不干擾的并行處理。[[]李勇軍.基于STM32F103VE單片機(jī)的AT自耦變壓器保護(hù)裝置設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2015(4):2.]ARM系列的更名是從ARM11開始的。ARM11以后就將[]李勇軍.基于STM32F103VE單片機(jī)的AT自耦變壓器保護(hù)裝置設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2015(4):2.Cortex-M3由于面世時(shí)間較晚，因此性能更為優(yōu)越，運(yùn)行速度相比有所進(jìn)步，且代碼量優(yōu)化后反而有所降低，兩種內(nèi)核特性詳細(xì)比對情況見表3-1。項(xiàng)目ARM7Cortex-M3架構(gòu)ARMv4T（馮諾依曼）ARMv7-M（哈弗）指令集使用ARM和Thumb兩種指令集只支持最新的Thumb-2指令集中斷IRQ和FIQ數(shù)量較少，外設(shè)需要復(fù)用中斷不可屏蔽中斷NMI+1-240個(gè)物理中斷每個(gè)外設(shè)都可以獨(dú)占一個(gè)中斷，效率高睡眠需要外部時(shí)鐘支持三種睡眠模式，不需要外部時(shí)鐘存儲器保護(hù)無選用了這個(gè)選項(xiàng)，內(nèi)存區(qū)域就可以與應(yīng)用程序特定進(jìn)程按照其他進(jìn)程所定義的規(guī)則聯(lián)系在一起。工作模式七種工作模式線程和處理模式乘除法指令多周期乘法指令，無除法指令單周期乘法指令，2-12周期除法指令表3-1ARM7與Corter-M3比較3.1.2STM32F103C8T6微控制器STM32F103C8T6是目前在較小系統(tǒng)開發(fā)中使用率較高的一種微處理器，其內(nèi)核選用的是ARMCortex-M3，內(nèi)部程序存儲規(guī)格數(shù)據(jù)是64KB[[]張瀚中,曹江濤,邵鵬飛,等.基于WSNs的溫室大棚智能灌溉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].控制工程,2019,26(1):6.]，能夠?qū)崿F(xiàn)的最高工作頻率，從數(shù)據(jù)來看達(dá)到了[]張瀚中,曹江濤,邵鵬飛,等.基于WSNs的溫室大棚智能灌溉控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].控制工程,2019,26(1):6.圖3-1STM32F103C8T6最小系統(tǒng)電路圖3.1.3STM32F103C8T6的特點(diǎn)意法半導(dǎo)體MCU型號為STM32F103C8T6，是目前小型系統(tǒng)中一種主流微控制器，此閃存容量規(guī)格是64KB，同時(shí)工作頻率規(guī)則取值是72MHz。作為一種密度性能線微控制器系列適用于各種應(yīng)用，并具有下述優(yōu)點(diǎn)。STM32是一款較為高端的微控制器，設(shè)備分布完整，布局精巧。STM32具有看門狗、時(shí)鐘管理器和低電壓檢測器等硬件電路來保障系統(tǒng)的安可靠性。STM32保證數(shù)據(jù)完好無損的方法是鎖定Flash引腳。這個(gè)功能保證了數(shù)據(jù)偷盜、泄密竊取。STM32支持Thumb-2指令，能適用C語言環(huán)境并實(shí)現(xiàn)各種功能，具有實(shí)時(shí)性。3.2傳感器模塊設(shè)計(jì)3.2.1溫濕度傳感器對于倉庫內(nèi)的中藥飲片存儲來說，需用精度和準(zhǔn)度比較高的傳感器來保證達(dá)到比較精確的溫濕度，才能防止中藥飲片的損失。本系統(tǒng)將采用DHT11傳感器來精確的監(jiān)控倉庫內(nèi)溫濕度現(xiàn)狀。其是一款溫濕度符合傳感器，并且內(nèi)部已經(jīng)預(yù)先進(jìn)行過數(shù)字信號校準(zhǔn)。其構(gòu)成部件包括了八位單片機(jī)、感應(yīng)濕度元器件以及一個(gè)測溫原器件等，如下圖3.3.1所示。該傳感器優(yōu)點(diǎn)在于靈敏高且響應(yīng)快，對外部環(huán)境噪聲抗干擾性較為良好，且成本控制較好等。[[]韓丹翱,王菲.DHT11數(shù)字式溫濕度傳感器的應(yīng)用性研究[]韓丹翱,王菲.DHT11數(shù)字式溫濕度傳感器的應(yīng)用性研究[J].電子設(shè)計(jì)工程,2013,21(13):83-85.表3-2DHT11引腳說明Pin名稱注釋1VDD供電3-5.5VVDC2DATA串行數(shù)據(jù)，單總線3NV空腳，懸空4GND接地，電源負(fù)極圖3-2DHT11內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖DHT11采用了單總線雙向串行協(xié)議，詳細(xì)來說，只有單片機(jī)信號發(fā)出，其才會啟動采集程序，當(dāng)一個(gè)流程的采集工作完畢后，會向上位機(jī)輸送信號，并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，數(shù)據(jù)幀采用的是40位。DHT11控制時(shí)序主要分為三個(gè)部分。第一步是DHT11采集數(shù)量的數(shù)據(jù)被激發(fā)；第二步是讀取數(shù)字0；第三步是讀取數(shù)字1。DHT11能夠提供溫度區(qū)間在-20℃~+60℃的有效且精確測量，偏差值為±2℃；同時(shí)能夠提供濕度區(qū)間在5~95%RH的有效且金貴測量，偏差值±5%RH。因此，其性能決定了其使比較適用于檢查測試設(shè)備、家庭測溫和除濕器等領(lǐng)域。3.2.2人體熱釋電傳感器 存儲過程中可能會存放一些貴重的中藥飲片，為了防止不必要的經(jīng)濟(jì)損失或者耽誤患者治療流程，本系統(tǒng)加入了HC-SR501人體熱釋電傳感器。該傳感器是基于紅外技術(shù)而研發(fā)出來的，具有自動控制優(yōu)勢，利用了LHI778探頭方案，因此總體上具有高靈敏和穩(wěn)健性突出等優(yōu)勢，另外適用超低電壓工作條件。[[]謝永超,章若冰,嚴(yán)俊.基于HC-SR501和DS18B20的人體感應(yīng)溫控直流電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程,2020,28(3):5.]其性能參數(shù)中工作電壓規(guī)格范圍在DC5V-20V區(qū)間內(nèi)；靜態(tài)功耗規(guī)格范圍在65微安左右；高低電平輸出，前者是3.3V，后者則是0V；同時(shí)對于延時(shí)時(shí)間提供了能夠滿足特殊需求的手動調(diào)控模式，且調(diào)控范圍取值是0.3到18s區(qū)間內(nèi)；觸發(fā)方式中將默認(rèn)值設(shè)置為H，即可重復(fù)狀態(tài)，另外還有一個(gè)不可重復(fù)狀態(tài)L；感應(yīng)范圍規(guī)格取值是小于120°錐角，且直線距離要小于7m[]謝永超,章若冰,嚴(yán)俊.基于HC-SR501和DS18B20的人體感應(yīng)溫控直流電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程,2020,28(3):5.圖3-3人體電釋熱傳感器電路圖表3-3HC-RS501感應(yīng)模塊屬性HC-RS501人體感應(yīng)模塊工作電壓范圍直流電壓4.5-20v靜態(tài)電流<50μA電平輸出高電平3.3V/低電平0V觸發(fā)方式L不可重復(fù)觸發(fā)/H可重復(fù)觸發(fā)延遲時(shí)間0.5-200S（可調(diào)）封鎖時(shí)間默認(rèn)2.5S感應(yīng)角度<100°錐角工作溫度-15-+70℃感應(yīng)透鏡尺寸直徑23mm（默認(rèn)）3.2.3火焰?zhèn)鞲衅骰鹧鎮(zhèn)鞲衅魇菍ｉT用來檢測火焰的傳感器，同時(shí)也能檢測光源的強(qiáng)度。火焰的主要構(gòu)成成分是一些高溫固體微粒，雖然不同可燃物在燃燒狀態(tài)下能夠出現(xiàn)的火焰強(qiáng)度、輻射和波長都不一樣，但是其溫度輻射強(qiáng)度非常高，這是因?yàn)槿紵龝r(shí)能夠產(chǎn)生大量紅外線和紫外線，正是對這些原理與特征的把握并基于此研發(fā)出火焰?zhèn)鞲衅鳎疚乃捎玫膫鞲衅魈攸c(diǎn)在于：可以檢測火焰或光源，其中探測光源具有特定范圍，需要波長取值在760到1100納米區(qū)間內(nèi)。探測角度較為固定，維持在60°附近，并且對火焰光譜具有高靈敏性。上述靈敏性可以進(jìn)行合理調(diào)節(jié)。探測區(qū)間范圍取決于靈敏性設(shè)定值及火焰強(qiáng)度等。具體特點(diǎn)如表3-4所示、電路圖如3-4所示。表3-4火焰?zhèn)鞲衅鲾?shù)據(jù)屬性火焰?zhèn)鞲衅鞴ぷ麟妷?V-5V輸出形式模擬量電壓輸出/數(shù)字開關(guān)輸出PCB板尺寸3CM*1.6CM圖3-4火焰?zhèn)鞲衅麟娐穲D3.3顯示模塊本系統(tǒng)主要采用1.44寸TFT顯示屏對收集到的室內(nèi)溫濕度、火災(zāi)氣體和防盜信息進(jìn)行輸出，這款顯示器分辨率為128*128，驅(qū)動使用的是ST7735S，排線為焊接16PIN，接口為SPI4-DATA。采用8位并行接口，其引腳如表3-5所示，顯示器電路圖如圖3-5所示。圖3-51.44寸TFT顯示器電路圖表3-51.44寸tft顯示器引腳說明Pin名稱注釋1RESETTFT復(fù)位2SDA數(shù)據(jù)線3SCK時(shí)鐘線3.4網(wǎng)絡(luò)模塊3.4.1無線通信技術(shù)選擇隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，無線通信技術(shù)的種類也越來越多。本系統(tǒng)將依據(jù)傳輸速度快，覆蓋范圍大等功能需求來選擇一種無線通信技術(shù)。接下來將會從藍(lán)牙、zigbee、wifi三個(gè)方面依次論述優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)而選擇一種適合本系統(tǒng)的無線通信技術(shù)。藍(lán)牙技術(shù)藍(lán)牙技術(shù)是一種無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，在短距離無線數(shù)據(jù)傳送中有很大的應(yīng)用需求。[[]吳賡[]吳賡.藍(lán)牙技術(shù)在單片機(jī)控制中的應(yīng)用[J].機(jī)電信息,2021(26):3.Zigbee技術(shù)該技術(shù)主要是面向無線個(gè)域網(wǎng)（WPAN）的部分層，并能夠?qū)崿F(xiàn)其標(biāo)準(zhǔn)化，從而為個(gè)人通信設(shè)備的利用提供了一個(gè)可靠且一致的通信標(biāo)準(zhǔn)，ＩＥＥＥ８０２．１５．４工作組制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，而該技術(shù)正是基于前者而開發(fā)的一種無線通信模式。[[]周海鴻,周嘉奉.基于ZigBee技術(shù)的溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)[J].國外電子測量技術(shù),2015(7):5.]zigbee技術(shù)傳輸范圍通常在10-100米之間，傳輸速率在20-250kbit/s[]周海鴻,周嘉奉.基于ZigBee技術(shù)的溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)[J].國外電子測量技術(shù),2015(7):5.WiFi技術(shù)Wi-Fi是一個(gè)創(chuàng)建于IEEE

802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)技術(shù)。其傳輸速率水平比較高，并能夠提供較長有效距離，具有顯著的兼容優(yōu)勢，在IEEE802.11DSSS設(shè)備等已經(jīng)能夠完整利用。[[]張?zhí)毂?WIFI技術(shù)的應(yīng)用與展望[J].[]張?zhí)毂?WIFI技術(shù)的應(yīng)用與展望[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇,2014(3):2.三種技術(shù)的對比如表3-6所示。表3-6三種無線傳輸技術(shù)在2.4GHz頻段下的對比特點(diǎn)藍(lán)牙ZigbeeWiFi工作頻率2.4GHz通信距離2-30M50-300M100-300M功耗低低高連接力低高中安全性高高低組網(wǎng)能力節(jié)點(diǎn)多，穩(wěn)定性遜色zigbee節(jié)點(diǎn)多，穩(wěn)定性強(qiáng)較弱基于以上分析，本系統(tǒng)將選擇WiFi無線通信技術(shù)，并選擇ESP8266模塊作為本系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)模塊。3.4.2WiFi無線網(wǎng)絡(luò)模塊信息技術(shù)的發(fā)展，也催生出大量通信新科技的出現(xiàn)，其中代表就有WIFI技術(shù)，目前已經(jīng)得到廣泛適用。[[]祝宇明.論wifi技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及改進(jìn)路徑[]祝宇明.論wifi技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及改進(jìn)路徑[J].中國新通信,2021,23(9):2.本文無線通信采用的是ESP8266WiFi模塊，內(nèi)部已經(jīng)包含了TCP/IP協(xié)議棧。利用該模塊的強(qiáng)兼容特性，能夠?qū)鹘y(tǒng)串口設(shè)備進(jìn)行簡單的且易于實(shí)現(xiàn)的串口配置，就能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)高效率傳輸，從而實(shí)現(xiàn)物聯(lián)功能。[[]張琥石,林偉龍,楊發(fā)柱,等.基于ESP8266WiFi模塊的物聯(lián)網(wǎng)體溫監(jiān)測系統(tǒng)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),2020,10(12):4.]其實(shí)質(zhì)上是UART-WiFi穿透模塊，且與本文系統(tǒng)較為適配，具有超低功耗優(yōu)勢，同時(shí)還具有廣泛實(shí)用性的封裝尺寸，適用當(dāng)前移動物聯(lián)場景，能夠?qū)嵭Ц吒采w的聯(lián)網(wǎng)功能。[[[]張琥石,林偉龍,楊發(fā)柱,等.基于ESP8266WiFi模塊的物聯(lián)網(wǎng)體溫監(jiān)測系統(tǒng)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),2020,10(12):4.[]馬天月.基于ESP8266Wi-Fi芯片的物聯(lián)網(wǎng)模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].上海交通大學(xué),2017.ESP8266模塊電路圖如圖3-6所示。圖3-6ESP8266模塊電路圖

4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)原則需要先提供了較為完整的硬件設(shè)計(jì)方案后，再開展后續(xù)軟件設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要達(dá)到系統(tǒng)預(yù)期性能標(biāo)準(zhǔn)和功能要求，同時(shí)還要確保其結(jié)構(gòu)與運(yùn)行具有穩(wěn)健性和邏輯性，整體框架較為精簡，同時(shí)還要求能夠提供更具可能性能夠?yàn)楹罄m(xù)系統(tǒng)升級打下基礎(chǔ)的可移植性，并提高運(yùn)維便捷性和易操作性；[[][]何希平.基于STM32的大型糧倉溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].大連理工大學(xué).明確系統(tǒng)功能訴求和模塊化的任務(wù)開發(fā)。經(jīng)過需求分析來確定軟件的模塊化劃分，使得軟件開發(fā)任務(wù)分配的更加合理，使得軟件開發(fā)能夠條理分明的研發(fā)。根據(jù)需求分析把軟件劃分成各個(gè)模塊。軟件的模塊化分析能夠減少重復(fù)性的開發(fā)工作，強(qiáng)化開發(fā)效率，并能夠提升代碼有用性和可靠性。代碼開發(fā)需要具備后續(xù)升級可能并有利于維護(hù)。開發(fā)者要始終堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)化編程，這意味著對代碼、變量、常量等都能夠進(jìn)行精確注釋或定義，且保證格式完整與正確，養(yǎng)成良好的寫代碼習(xí)慣能夠讓團(tuán)隊(duì)中的其他人和后續(xù)維護(hù)軟件的工作人員輕松維護(hù)源代碼。軟件開發(fā)要經(jīng)過多次調(diào)試，探尋其中可能的bug，測試環(huán)節(jié)中，要設(shè)施多種測試條件或模擬多種運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行多角度和多樣化調(diào)試，盡量找到系統(tǒng)中所有偏差或錯(cuò)誤，確保系統(tǒng)穩(wěn)健性。4.2硬件編程環(huán)境介紹KeilMDK-ARM是美國Keil軟件公司出品的支持ARM微控制器的一款I(lǐng)DE（集成開發(fā)環(huán)境）。其是基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研發(fā)的，內(nèi)部組件非常豐富且多元，包括KeilC編譯器、內(nèi)核組件、宏匯編器等多個(gè)部分，同時(shí)還包含了ARMC/C++編譯工作組，目前不管是應(yīng)用性還是性能性都屬于業(yè)內(nèi)領(lǐng)先。支持多系列器件，包括了Cortex和ARM等所屬的數(shù)個(gè)系列等，也支持多數(shù)品牌芯片，包括TI、Atmel等。C語言開發(fā)效率高、時(shí)間短；具有模塊化思維；可移植性好、能夠適應(yīng)大多數(shù)開發(fā)平臺。KeiluVision5具有豐富的函數(shù)庫和庫，使用C語言編譯，界面友好，支持Windows界面，容易上手，在本系統(tǒng)中，用于檢測控制的主循環(huán)的部分關(guān)鍵代碼。開發(fā)環(huán)境如圖4-1所示。圖4-1KeiluVision5開發(fā)工具以下為部分關(guān)鍵代碼。 if(WiFi_RX_STA&0x8000)//接收到數(shù)據(jù) { WiFi_RX_Len=WiFi_RX_STA&0x3FFF;//得到此次接收到的數(shù)據(jù)長度 if(WiFi_RX_BUF[WiFi_RX_Len-3]=='C'&&WiFi_RX_BUF[WiFi_RX_Len-2]=='2'&&WiFi_RX_BUF[WiFi_RX_Len-1]=='Z')//設(shè)置自動模式 { Mode=0;//自動模式 JDQ1_OFF;//繼電器關(guān)閉 } elseif(WiFi_RX_BUF[WiFi_RX_Len-3]=='C'&&WiFi_RX_BUF[WiFi_RX_Len-2]=='2'&&WiFi_RX_BUF[WiFi_RX_Len-1]=='S')//設(shè)置手動模式 { Mode=1;//手動模式 JDQ1_OFF;//繼電器關(guān)閉 } elseif(WiFi_RX_BUF[WiFi_RX_Len-4]=='C'&&WiFi_RX_BUF[WiFi_RX_Len-3]=='2'&&WiFi_RX_BUF[WiFi_RX_Len-2]=='H'&&WiFi_RX_BUF[WiFi_RX_Len-1]=='K')//防盜打開 {TSG_KEY=1;//標(biāo)志位置位 } elseif(WiFi_RX_BUF[WiFi_RX_Len-4]=='C'&&WiFi_RX_BUF[WiFi_RX_Len-3]=='2'&&WiFi_RX_BUF[WiFi_RX_Len-2]=='H'&&WiFi_RX_BUF[WiFi_RX_Len-1]=='G')//防盜關(guān)閉 { TSG_KEY=0;//標(biāo)志位清除 } if(Mode==1)//手動模式 { if(WiFi_RX_BUF[WiFi_RX_Len-4]=='C'&&WiFi_RX_BUF[WiFi_RX_Len-3]=='2'&&WiFi_RX_BUF[WiFi_RX_Len-2]=='F'&&WiFi_RX_BUF[WiFi_RX_Len-1]=='K')//風(fēng)扇打開 { JDQ1_ON;//繼電器打開 } elseif(WiFi_RX_BUF[WiFi_RX_Len-4]=='C'&&WiFi_RX_BUF[WiFi_RX_Len-3]=='2'&&WiFi_RX_BUF[WiFi_RX_Len-2]=='F'&&WiFi_RX_BUF[WiFi_RX_Len-1]=='G')//風(fēng)扇關(guān)閉 { JDQ1_OFF;//繼電器關(guān)閉 } } WiFi_RX_STA=0;//WiFi接收標(biāo)志位清除4.3軟件編程環(huán)境介紹就開發(fā)安卓app而言，本系統(tǒng)將會選擇Eclippse作為本次手機(jī)端app的開發(fā)工具。Eclipse主要通過插件來構(gòu)成開發(fā)環(huán)境，它本身知識相當(dāng)于一個(gè)框架加上一個(gè)服務(wù)。但是能夠適應(yīng)Java開發(fā)，他的特性功不可沒。Eclipse本身的開發(fā)平臺可以開放共享源代碼，為眾多安卓開發(fā)工作提供不少便利。如圖4-2所示。圖4-2Eclipse開發(fā)環(huán)境Eclipse還包括插件開發(fā)環(huán)境（Plug-inDevelopmentEnvironment，PDE），該組件的服務(wù)對象是那些希望對該工具進(jìn)行擴(kuò)展的開發(fā)者，能夠自由構(gòu)建與該工具組實(shí)現(xiàn)無縫集成的其他應(yīng)用工具。該工具組優(yōu)點(diǎn)在于里面所有組件都是以插件形式存在，為開發(fā)環(huán)境提供所需的工具與插件服務(wù)，并最終匯集成一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境，使得所有開發(fā)者都能夠有效利用這一工具組或開發(fā)環(huán)境。圖4-3和圖4-4分別是軟件部分代碼和app布局圖。圖4-3軟件開發(fā)部分代碼圖4-4軟件開發(fā)布局5系統(tǒng)測試在前面的文章中，按照順序完成了系統(tǒng)的需求分析和總體方案設(shè)計(jì)；完成了硬件中的傳感器模塊、顯示器模塊、處理器模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊的設(shè)計(jì)；完成了軟件模塊中單片機(jī)的編程和手機(jī)app的編程設(shè)計(jì)。為了保證系統(tǒng)能夠達(dá)到之前預(yù)期的效果，本章將對硬件電路方面和軟件開發(fā)方面逐一進(jìn)行測試。在整個(gè)系統(tǒng)測試過程中，也應(yīng)該遵循模塊化的思想依次對各個(gè)方面進(jìn)行測試。達(dá)到更好的設(shè)計(jì)指標(biāo)，讓整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到目標(biāo)要求。5.1系統(tǒng)電路測試在本文中藥倉庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中需要進(jìn)行電路測試，其中需要根據(jù)下述步驟展開：第一步是以不通電模式進(jìn)行測試，對系統(tǒng)內(nèi)部連線工作逐一進(jìn)行檢車，且是在不通電條件下進(jìn)行，按照設(shè)計(jì)圖對照查看線路正確與否，是否存在線路誤接或少接等問題。第二步是以通電模式進(jìn)行測試，不接信號源的條件下，直接將電源連入電路，等其運(yùn)行一段時(shí)間內(nèi)，觀察線路是否存在異常反應(yīng)，如元件不正常發(fā)熱、冒煙等情況，一旦發(fā)現(xiàn)就必須先切斷電源，進(jìn)行錯(cuò)誤排除之后再次上電，同時(shí)該項(xiàng)檢測環(huán)節(jié)中，還需要對其中部分關(guān)鍵引腳完成電壓測試，其目的在于測試