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编号：
T0922309M
设计简介：
本设计是基于单片机的实验室信息化管理系统设计，主要实现以下功能：
通过温湿度传感器检测温湿度
通过光敏电阻监测光强
通过烟雾传感器检测烟雾
通过红外对管检测是否有人，当检测到外人进入实验室，进行报警，语音提示：“请注意，非法侵入”
通过RFID模块进行读卡，当检测到实验室的设备离开实验室，通过语音模块播报提醒：“请注意，设备不可移动”
通过oled显示温湿度，烟雾，光强，模式等信息
通过按键设置阈值，超过阈值报警
通过WiFi模块连接手机APP，实现远程监控
电源： 5V
传感器：温湿度传感器（DHT11）、红外对管（FC-33）、烟雾传感器（MQ-2）、光敏电阻
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：蜂鸣器，语音模块（SU-03T）
人机交互：独立按键，WiFi模块（ESP8266）,RFID模块（RC522）
标签：STM32、OLED12864、DHT11、FC-33、MQ-2、SU-03T、ESP8266、RC522
题目扩展：基于物联网的实验室信息化管理系统设计、基于单片机的防盗系统设计、基于单片机的实验室防盗管理系统设计
实验室信息化管理系统设计与实现可以分为三个主要部分：中控部分、输入部分和输出部分。下面分别对这三部分进行概述：
一、中控部分
- 核心控制器：采用STM32单片机，负责整个系统的数据处理与控制。
- 数据处理：接收输入部分的数据，进行逻辑判断与处理。
- 控制输出：根据处理结果，控制输出部分的显示、报警及数据上传等功能。
二、输入部分
- MQ-2烟雾传感器：实时监测实验室内的烟雾浓度，提供火灾预警信息。
- DHT11温湿度传感器：检测实验室的温湿度值，确保环境适宜。
- 光敏电阻：监测光照强度，为实验室提供合适的光环境信息。
- 红外对管：检测是否有人进入实验室，实现入侵报警功能。
- RFID-RC522模块：读取设备标签信息，对实验室设备进行有效管理。
- 独立按键：提供用户交互界面，用于切换模式、设置阈值及关闭报警等。
- 供电电路：为整个系统提供稳定可靠的电源，确保系统正常运行。
三、输出部分
- OLED显示屏：显示实验室的当前状态、监测数据及用户设置的参数等。
- 蜂鸣器：在检测到异常情况时发出声音提醒，确保用户及时作出反应。
- ESP8266 WIFI模块：实现系统与阿里云平台的连接，支持远程监控与设置功能，提升系统的智能化和便捷性。
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
首先在AD中根据各个模块画出原理图，然后导出PCB进行连线，最后通过嘉立创进行打板。板子到手之后就是焊接过程，第一部分是电源模块，将电源接口、电源开关、1k电阻、两个电容进行滤波和一个指示灯依次焊接，焊接好之后插入Type-C电源，指示灯点亮，电源模块测试正常。第二部分是显示模块，排母焊接好后，将OLED显示屏插入排母。第三部分是单片机最小系统板，因为最小系统板已经引出了程序烧录接口和自带复位电路，所以只要焊接两个排母将单片机最小系统板插入排母。第四部分是按键。第五部分为LED灯。第六部分是温度传感器。第七部分是wifi模块。下图5-1为焊接完整实物图：
图5-1电路焊接总图
5.2信息显示
如图5-2，根据显示界面显示内容；界面0，显示当前模式。界面1，显示获取的光照强度/温湿度/烟雾值。界面2，显示设置温度阈值。界面3，显示设置光照强度阈值。界面4，显示设置烟雾浓度阈值。
图5-2 信息显示图
5.3 阈值设置
如图5-3，通过不同的键值，进行相应变量的改变。如果获取的键值为1，切换界面。如果获取的键值为2，界面0，切换实验室模式；界面2，设置温度最大值+1；界面3，设置光照强度最大值+1；界面4，设置烟雾浓度最大值+1。如果获取的键值为3，界面0，切换操作卡；界面2，设置温度最大值-1；界面3，设置光照强度最大值-1；界面4，设置烟雾浓度最大值-1。如果获取的键值为4，关闭蜂鸣器报警。
图5-4 阈值设置显示图
5.4 云智能APP测试
如图5-5所示为云智能APP测试，通过手机端的控制，然后显示温度、湿度、烟雾浓度以及光照强度。同时可以通过手机端设置温度阈值，光照强度阈值，还有烟雾浓度阈值。
图5-4 云智能APP测试显示图
6 仿真调试
6.1仿真总体设计
仿真设计总体包括32单片机芯片、OLED显示屏、按键、蜂鸣器、wifi模块、红外对管。
图6-1 仿真设计总图
6.2 信息显示
如图6-3所示，根据显示界面显示内容；界面0，显示当前模式。界面1，显示获取的光照强度/温湿度/烟雾值。界面2，显示设置温度阈值。界面3，显示设置光照强度阈值。界面4，显示设置烟雾浓度阈值。
图6-2信息显示图
6.3 阈值设置
如图6-3，通过不同的键值，进行相应变量的改变。如果获取的键值为1，切换界面。如果获取的键值为2，界面0，切换实验室模式；界面2，设置温度最大值+1；界面3，设置光照强度最大值+1；界面4，设置烟雾浓度最大值+1。如果获取的键值为3，界面0，切换操作卡；界面2，设置温度最大值-1；界面3，设置光照强度最大值-1；界面4，设置烟雾浓度最大值-1。如果获取的键值为4，关闭蜂鸣器报警。
图6-3阈值设置图
6.4 WIFI、语音串口测试
如图6-4所示为WIFI、语音串口测试。
图6-4 WIFI、语音串口测试显示图
设计说明书部分资料如下
设计摘要：
随着科技的不断进步，实验室在科研、教学及生产等领域的作用日益凸显。为提高实验室管理效率和质量，本文对实验室信息化管理系统进行了深入设计与实现。
首先，分析了当前实验室管理中存在的问题，如数据记录不规范、资源分配不合理、流程繁琐等。针对这些问题，明确了信息化管理系统的设计目标，即实现数据的准确记录与高效管理、优化资源配置、简化工作流程。
在系统设计阶段，从功能模块、数据库设计、用户界面等方面进行了详细规划。功能模块包括实验项目管理、设备管理、人员管理、数据管理等。实验项目管理模块可实现项目的创建、审批、进度跟踪等功能；设备管理模块负责设备的登记、维护、调度等；人员管理模块用于人员信息的录入、权限分配等；数据管理模块确保实验数据的安全存储、查询与分析。
数据库设计采用关系型数据库，合理规划数据表结构，确保数据的完整性和一致性。用户界面设计注重简洁性和易用性，方便用户快速上手操作。
在系统实现阶段，选择合适的开发技术和工具。采用先进的编程语言和框架，确保系统的稳定性和性能。通过严格的测试流程，保证系统的功能和质量。
最后，对系统进行了实际应用测试。结果表明，该实验室信息化管理系统能够有效提高实验室管理效率，降低管理成本，为实验室的高效运行提供有力支持。
总之，本文设计与实现的实验室信息化管理系统具有重要的现实意义和应用价值，为实验室管理的现代化提供了可行的解决方案。
关键词：单片机；语音识别；人机交互；wifi模块；OLED12864；红外对管
字数：14000+
目录：
设计说明书
合肥特纳斯科技有限公司
摘 要
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.3 显示模块
3.4 ESP8266-12F WIFI模块
3.6 FC-33红外对管计数传感器
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 显示函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2信息显示
5.3 阈值设置
5.4 云智能APP测试
6 仿真调试
6.1仿真总体设计
6.2 信息显示
6.3 阈值设置
6.4 WIFI、语音串口测试
结 论
参考文献
致 谢
