基于STM32的酒曲发酵监测管理系统

-21-第4章软件设计4.1软件整体设计设计软件的管理系统功能包括实时数据监测界面，设定数据界面，国王数据界面等。其中他们的作用分别为实时数据监测界面进行数据的监测和控制，设定数据界面是对酒曲发酵过程中的温湿度以及光照强度设定阈值，过往数据显示界面是对以往的历史数据进行说明和统计。对酒曲发酵的环境维持计划。操作者通过终端对设备的自动控制进行时间上的设定，并且可以通过终端对升温降温、光照强度等控制。此外，自动控制系统还可以对酒曲发酵过程进行报警说明，当粮食中的酒精浓度变化较大或温湿度变化较大时，系统则会及时的进行报警以便操作人员及时采用有效地手段进行防治，当温湿度传感器检测到温湿度小于APP上的设定值时，系统可以自主调节温湿度，此时无需人员操作即可实现酒曲的自动化调整发酵环境，以此满足酒曲发酵的最佳条件。当系统开始运行时，需要对所用到的GPIO口、系统时钟、温湿度传感器、光照检测传感器进行初始化，使串口接收中断和空闲中断，加载LED_ShowString（）函数，显示上位机界面。4.2主流程序设计在整个流程的过程中，首先需要对各个系统进行初始化，以确保它们能够正常运行。接下来，通过WiFi通信技术连接到手机，实现数据的交互，从而可以开始收集酒精浓度、温湿度和光照强度等数据，并将这些数据实时传输到液晶显示器上，以便于实时显示，同时，也可以将采集到的数据信息通过WiFi通信技术上传至云端，以便更好地利用和管理当系统发现参数异常时，将会报警，以确保安全。具体的程序设计流程可以参考图4-1：图4.1主流程图4.2上位机功能设计在设计过程中，上位机端的设计至关重要。在设计过程中我使用AndroidStudio开发，这样的好处是可以支持安卓手机或者电脑模拟器。它不仅可以接收实时采集到的数据，还可以通过上位机端对下位机进行控制。可以通过上位机进行设置各个传感器的阈值，当不满足阈值的情况下，大了或者小了的话都可以使用箭头进行提示。还可以通过App软件查看传感器近期50条数据，如图4.2所示为单一的历史数据。图4.2采集的历史数据4.3上位机设计流程4.3.1创建APP界面在AndroidStudio中，可以使用以下工具来创建APP：新建项目向导：AndroidStudio中有一个新建项目向导用户可以选择应用程序的名称、包名、最低支持的Android版本、应用程序图标等。布局编辑器：AndroidStudio提供了一个布局编辑器，创建应用程序的用户界面。用户可以使用拖放方式将各种UI组件添加到布局中，并设置它们的属性。代码编辑器：AndroidStudio提供了一个代码编辑器，可以编写Java代码和XML布局文件。用户可以使用代码编辑器来实现应用程序的业务逻辑和用户界面。具体步骤如下：1.打开AndroidStudio，点击“StartanewAndroidStudioproject”按钮，进入新建项目向导。2.在新建项目向导中，填写应用程序的名称、包名、最低支持的Android版本等信息。3.选择应用程序的模板，例如“EmptyActivity”、“BasicActivity”等。4.在布局编辑器中，使用拖放方式将各种UI组件添加到布局中，并设置它们的属性。5.在代码编辑器中，编写Java代码和XML布局文件，实现应用程序的业务逻辑和用户界面。6.运行应用程序，测试应用程序的功能和性能。7.调试应用程序，解决应用程序中的错误和问题。8.导出应用程序，生成APK文件，界面如图4.3和4.4所示。图4.3登录界面图4.4上位机主界面4.3.2使用MQTT协议传输数据在AndroidStudio中实现接收数据并使用MQTT协议在APP端显示的主要流程步骤：在AndroidStudio中创建一个新的项目，并添加需要的权限在MainActivity中创建一个MqttAndroidClient对象，并使用它来连接到MQTT服务器。3.创建一个MqttCallback对象，并使用它来处理从MQTT服务器接收到的消息。4.在MqttCallback对象中实现messageArrived()方法，用于处理接收到的消息。5.在messageArrived()方法中，将接收到的消息转换为字符串，并将其显示在APP界面上。6.在AndroidStudio中添加错误处理和异常处理代码，以确保程序的稳定性和可靠性。7.进行测试和调试，确保程序能够正常工作并实现预期的功能。

第5章调试与分析5.1硬件调试经过一番精心设计的酒曲发酵检测系统，第一步就是通过严格的实际操作来评估它的可靠性。为了确保它的可靠性，必须先确保所有的数据收集模块都处于良好的状态，然后再根据实际的操作环境，来调整和优化它的参数，从而确保它的准确性。为了确保硬件系统的正常使用，我们必须对其中的每一根管线进行严格的检查和校验。若发生了任何松动或者断裂，就会导致无法正常收集到所有必要的信息，从而严重阻碍后续的操作。为了维护系统的正常运转，我们必须仔细审核每一个电路板的组成部分，利用万用表来识别和纠正可能出现的故障。只有当硬件设备达到良好的状态，我们才可以继续开展相关的逻辑操作，从而实现系统的持久可靠性。在接入整套系统之后，我们要开展功能性测试，才能保证系统能够顺利运转。这一测试流程当中，要先对各部分模块开展，再进行调试，才能检验它们是不是可以正常运转。只有当我们确认了各个模块都能够正常工作之后，才能进行联调测试，以检测整个系统是否能够达到我们所需的要求。这种测试方法可以帮助我们及时排除各个部分之间的错误，确保系统能够稳定、可靠地运行。系统功能测试用例与结果如表5.1所示。表5.1硬件模块测试结果编号测试目标测试内容测试结果1单片机模块1．测试单片机是否可以正常工作成功2传感器模块1．测试传感器模块是否正常工作2．测试传感器模块数据准确性成功3报警模块1．测试蜂鸣器模块是否正常工作2．验证超出阈值是否有响应成功4WiFi模块1．验证是否正常工作2．验证无线通信显示的数据的实时性成功

5.2软件调试调试软件的步骤：在QT软件中第一步创建一个工程：然后单击菜单栏中的“工程”，打出新建工程的名字后保存；然后元件选择相应的单片机型号。新建用户源文件：在新建的空白文本中编写程序源代码，编码输好完成保存文件并将文件拓展名为“.c”，新文件就完成了。程序的编译和调试：有鼠标点击编译按钮，系统会运行文件，你会看到提示信息在输出窗口中，如图5.2，有不正确的，按照提示找到错误并直到提示是正确的纠正。如图5.3图5.2文件编译信息图5.3提示信息无错误5.3整机调试分析系统调试是一项重要的工作，它旨在对前期的硬件、软件设计进行全面的检查，以确保系统的功能正常运行。它包括检查硬件的功耗、压降、带载能力、软件的逻辑和效率等方面，以确保调试结果的准确性、可靠性和完整性。电子酒曲发酵检测系统的显示界面可以参考图5.4、5.5。图5.4实物调试分析图图5.5App调试分析图

第6章总结经过了几个月的时间，本次毕业设计的基于单片机酒曲发酵检测系统被成功设计，系统的基本功能都以实现且运行平稳。整个系统的设计和开发的经过是曲折的，遇到了很多的问题，但最终在老师的指导以及同学们的帮助下都一一解决，下面对整个过程做出以下总结。最初时，对论文的研究方向不明确，主要原因在于自身所掌握的知识浅薄，对系统设计开发不清晰，但是在老师的指导下，结合自身情况，最终定下了适合自己可以设计开发的系统。接着开始查询收集相关资料，让我了解各种硬件模块知识，学习硬件开发技术和软件编程技术。根据预期需要实现的功能以及各个模块的优缺点选择合理的组模，完成设计构架。随后对各个模块进行测试，查看是否完好，模块损坏会影响数据获取或者数据传输，导致开发周期变长，浪费大量的时间。在确保各个硬件模块都完好后，依据设计构架将其连接起来形成完整的硬件电路系统，再用万用表测试脚管是否连接好。连接好后上电测试各个检测模块是否能检测数据，在通过C语言进行编程控制数据接收，调用各个子涵，把各个模块进行集成配合，使系统的全部功能都得以实现。最后，进行模拟环境下的功能测试，测试整个系统工作的性能。由于自身知识水平有限，本次设计开发的系统在功能上还有不足的地方，只有几个简单的功能，后期还可以进一步开发更多更强大的功能。

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