基于物联网的智能酒缸系统设计与实现

[15]它采用单线接口，有多点组网功能，抗干扰能力较强，不过其响应速度较慢，价格相对偏高，还需要外部电源，这在一定程度上限制了它在某些应用中的使用。方案二：选用SHT20模块。SHT20温湿度模块属于一款有高精度以及低功耗特点的数字化传感器，在智能环境监测领域有着较为广泛的应用，它的测量精度比较高，其中温度误差仅仅为±0.3℃，湿度误差是±3%RH，即便在多变的环境条件当中依旧可维持稳定的表现，SHT20支持I2C接口，方便与微控制器进行连接，并且不需要额外的模拟信号转换，如此便减少了硬件设计的复杂程度。这款传感器的响应速度比较快，可实时给出环境数据，很适合那些对温湿度有实时监控要求的系统，虽说SHT20拥有较高的性能以及可靠性，不过其价格相对偏高，这有可能增加项目的成本，在需要大量传感器的情形下。依靠对比发现，SHT20凭借着出色的精度、稳定的性能以及较低的功耗，在本项目里成为了最佳的温湿度传感器方案，虽说其价格偏高，然而它的高性能对于酒缸环境实现精准监控而言极为关键，该传感器可以实时并且准确地反馈酒缸内外的温湿度数据，以此保证酒缸管理系统可高效运行。本文选用了第二个方案，其对应的实物呈现于图2-3当中。图2-3温湿度模块实物图2.2.3超声波模块方案的选择方案一：采用MB1010超声波模块。MB1010属于另一种高精度超声波模块，其工作范围更宽且稳定性更高，特别适宜在复杂环境中运用，和HC-SR04相比较，MB1010有更高抗干扰性以及更强环境适应性，它的传感器内部设有温度补偿功能，可在不同温度状况下给出更精确测量数据，针对酒缸内温湿度变化大的环境，MB1010的稳定性比较突出，特别适用于长时间稳定运行的应用场景。不过MB1010成本较高，并且安装时对电路设计以及外部支持系统要求颇为严格，可能会增加系统复杂性，综合来看，MB1010适合对精度要求更高以及长时间运行的智能酒缸系统，而HC-SR04因性价比高，更适合预算有限且对环境要求没那么苛刻的场景。方案二：采用HC-SR04超声波模块。HC-SR04属于较为常见的超声波模块，在距离测量、液位检测等诸多领域有着广泛应用，特别适用于那些成本较低的智能硬件项目，该模块依据超声波的发射以及接收来开展工作，借助计算声音波传播的时间，实现对物体和传感器之间距离的测量，其测量范围一般是2厘米至4米，有较高精度，可精确到厘米级别。在酒缸环境里，HC-SR04可准确地检测酒缸内的液位变化情况，为系统给予关键的实时数据支撑，当酒液达到所设定的低液位时，便会触发蜂鸣器发出警报，以此提醒用户及时补充酒液。借助前面一系列的比较之后可以发现，SHC-SR04在经济性以及实用性方面呈现出优势，相较于其他方案而言，它与本设计的适配度更高，鉴于此，本文最终选择了第二个方案，该方案的实物展示如图2-4所示。图2-4超声波模块实物图2.2.4酒精检测模块方案的选择方案一：CCS811气体传感器。CCS811气体传感器是一种基于气体传感技术的模块，主要用于检测空气中的有害气体浓度，像酒精和二氧化碳等，它采用数字化输出方式，能经由I2C或SPI接口直接和微控制器相连，省去了复杂的模拟信号处理流程，CCS811可实时检测并计算空气中酒精和二氧化碳的浓度，有着较高精度以及较快响应时间。和MQ-3不一样，CCS811能检测酒精气体，还可以同时检测多种气体成分，其适用范围更广，能应对更复杂的环境，不过CCS811价格相对较高，且对系统电压和功率要求比较严格，在电源和成本方面可能会引发一定挑战。方案二：采用MQ-3酒精传感器。MQ-3酒精传感器凭借着高灵敏度以及广泛的应用范围，在酒精浓度检测领域获得了广泛的认可，该传感器可精确地检测出空气中酒精蒸气的浓度，特别适合用于监测酒缸这类密闭空间中的酒精泄漏状况，它的工作原理是基于电化学气体传感技术，当传感器处于含有酒精分子的气体环境里时，气体分子会与传感器表面发生反应，使传感器的电阻值发生改变，输出和酒精浓度成正比例关系的电信号。这种信号可被微控制器采集并且进行数字化处理，以此来达成实时监测以及报警功能，MQ-3有较宽的测量范围，一般可以检测从0.05mg/L至10mg/L的酒精浓度，它的响应速度比较快，可在相对不长的时间内完成检测，而且MQ-3的功耗较低，适合在需要长时间运行的应用场景中使用。不过MQ-3也存在一些缺点，它的输出信号受环境温湿度等因素的影响比较大，在实际应用过程中需要进行适当的校准以及环境补偿处理。依靠上述比较可知，MQ-3酒精传感器有较高灵敏度以及较低功耗，更适宜应用于低成本且能长时间稳定运行的酒缸监测系统，与本设计更为适配，本文选择第二个方案，其实物展示如图2-5所示。图2-5MQ-3酒精传感器实物图2.2.5显示屏方案的选择方案一：使用LCD2864蓝色显示屏。在该显示屏当中，所运用的蓝色背光技术借助像素点来呈现图片或者文字之类的信息，然而它有着诸多欠缺之处，像显示屏的可视性方面，所显示的信息量不多，还容易出现错误像素点的情况。方案二：使用0.96英寸的OLED液晶显示屏。OLED显示屏相较于LCD显示屏，其厚度更薄，质量更为优良，重量也更轻盈，于相同亮度环境之中，OLED所显示的字体以及图片会更加清晰。综合考量上述两种选项方案，OLED液晶显示屏在硬件质量以及显示能力这两方面均呈现出相较于LCD更为出色的表现，最终选择方案二，其对应的实物呈现如图2-6所示。图2-6OLED实物图2.2.6远程传输方案的选择方案一：使用WIFI模块远程传输。WIFI模块在数据传输和接收方面有着广泛应用，这是因为它的覆盖范围比较广泛，很适合城市里普遍存在的无线网络环境，ESP8266模块体积小巧，功耗也比较低，还内置了高性能处理器，可完成一些较为复杂的任务，支持802.11b/g/n标准，并且有STA/AP/STA+AP多种工作模式。不过它有有限的GPIO口、内存资源，而且可能会受到信号干扰，在某些环境下会导致稳定性有所下降。方案二：使用HC-05蓝牙模块远程控制。HC-05蓝牙模块呈现出体积小巧以及功耗较低的特性，可于相对较短的距离范围之内实现稳定的信号传输，它支持UART接口以及SPP蓝牙串口协议，借助AT指令集便可以较为便捷地开展数据传输以及实施控制操作，其传输距离一般处于10米左右，比较适合短距离的无线通信场景。与之相比，ESP8266模块可支持更长的传输距离，并且还可以接入互联网，适用于那些需要联网的应用情形，不过鉴于本设计仅仅需要短距离通信，HC-05模块有成本较低以及配对连接简便的优势，选用HC-05蓝牙模块作为远程传输方案，故而本文选择方案二，采用HC-05蓝牙模块作为远程传输模块，其实物展示如图2-7所示。图2-7蓝牙实物图3系统硬件设计3.1STM32F103C8T6单片机最小系统STM32F103C8T6单片机是基于ARMCortex-M3架构的，有32位的处理能力，其主频可达到72MHz，可保证系统运行高效且稳定，该单片机集成了许多外设模块，像时钟管理、电源管理、复位机制以及调试接口等，这在很大程度上简化了硬件设计，在此次设计里，STM32F103C8T6承担着系统的核心控制功能，负责处理从各个模块传来的数据，同时协调各设备的运行。在最小系统板设计里，电源引脚的布局是否合理有着关键作用，其能保证各个部分都可实现稳定供电，为了获取高精度的时钟信号，选用了8MHz的外部晶振以及32.768KHz的实时时钟也就是RTC振荡器，这为时钟模块精准运行给予了有力的保障支持，设计当中还覆盖了JTAG和SWD接口，它们用于程序的调试以及下载，以此保证开发过程可顺利开展。STM32F103C8T6内部拥有多个定时器以及通信接口，给本系统的传感器数据采集、控制信号传输以及各模块间的协作给予了强大支持，其内置的12位A/D转换器，可以把温湿度传感器的模拟信号精准转换为数字信号，达成数据采集与处理的高效，STM32F103C8T6系统板原理图如图3-1所示。图3-1主控制器电路原理图3.2温湿度模块电路设计在此次设计里，温湿度模块选用了SHT20传感器，它是一款有高精度的数字温湿度传感器，可输出稳定的环境数据，SHT20传感器借助I2C通信协议与STM32F103C8T6单片机相连，其中SCL和SDA分别连接到单片机的PB6和PB7引脚，以此作为数据传输的通道。系统启动之时，STM32单片机首先借助初始化I2C接口来配置相关引脚，并且设定相应的时序，以此保障数据可顺利传输，数据传输的精度取决于传感器的校准以及单片机的处理能力，SHT20传感器经由I2C总线把温湿度数据发送给STM32，单片机会解析接收到的原始数据，并且凭借内建的A/D转换器展开相应处理，将模拟信号转变为数字信号。这些数据随后会实时显示在液晶屏上，方便用户查看酒缸的环境状态，在数据采集进程中，单片机定期从SHT20获取温湿度值，并且把它转化为可用的数值，凭借液晶显示屏呈现给操作员，系统还拥有数据验证机制，保证传感器数据准确可靠，本模块为整个智能酒缸检测系统提供了关键的环境监控功能。温湿度模块电路如图3-2所示。图3-2温湿度模块电路原理图3.3超声波模块电路设计在智能酒缸检测系统里，超声波模块起着监测酒缸中液位高度的作用，以此来达成酒量检测，这个模块运用的是HC-SR04超声波传感器，它的工作原理是依据超声波的发射以及回波时间测量，模块的触发端Trig被连接到STM32单片机的GPIO引脚，而Echo端则连接到另外一个GPIO引脚。借助控制Trig引脚输出一个时长为10μs的高电平脉冲，HC-SR04就会发射超声波信号，当遇到物体后反射回来，Echo引脚会返回高电平信号，STM32单片机依靠测量Echo信号持续的时间，计算出超声波在空气中传播的距离。为达成准确的液位测量这一目标，STM32借助配置定时器的方式，精准地捕捉Echo引脚的电平变化情况，而后依据已知的声速来计算反射信号的传播距离，而此距离就是酒缸内液体的高度，依据这个高度可推算出剩余的酒量，在本设计方案当中，当液位低于预先设定的阈值之时，系统会借助蜂鸣器发出报警信号，以此来向用户提示酒量已经不足。该模块的设计保障了酒缸液位的实时监测，提升了系统的智能化程度以及安全性，对酒缸管理起到了有效的支撑作用，超声波模块电路图呈现于图3-3之中。图3-3超声波模块电路原理图3.4酒精检测模块电路设计在智能酒缸检测系统里，酒精检测模块有着十分关键的作用，它的主要功能是去检测酒缸当中是不是存在酒精泄漏的情况，为了达成这个目的，本系统采用的是MQ-3酒精传感器，这种传感器可以较为精准地检测出空气中的酒精浓度，MQ-3传感器的工作原理是依靠其内部的敏感材料和气体发生反应产生电阻变化，以此生成和酒精浓度成比例的电信号。这个信号经过STM32单片机的模拟输入端进行A/D转换之后，可得出精确的酒精浓度数值。传感器输出的信号会先从模拟形式转换为数字形式，之后STM32借助其内部的ADC模块来采集数据，在这个过程当中，STM32会依据设定好的酒精浓度阈值去判断是否要触发警报，要是检测到的酒精浓度高于设定的阈值，系统便会依靠蜂鸣器发出警报，以此及时提醒用户留意可能存在的泄漏状况。此模块可提升酒缸环境的安全程度，并且可为系统提供关于酒精浓度的实时监测功能。经过对MQ-3酒精传感器进行合理挑选，再结合STM32单片机的处理能力，此项设计保证了可高效检测酒精泄漏并且及时做出响应，为智能酒缸管理系统增添了关键的安全保障措施，酒精检测模块的电路图呈现于图3-4之中。图3-4酒精检测模块电路原理图3.5OLED显示电路的设计智能酒缸检测系统里，OLED显示模块用来实时呈现各类环境参数，像是温湿度、酒液高度以及酒精浓度等情况，此模块运用了基于SPI协议的通信方法，有高分辨率以及对比度，可把数据清晰地显示出来，提供给用户比较友好的界面，OLED显示模块的工作原理是借助SPI接口和STM32单片机开展数据传输，显示控制信号是由单片机经由MOSI、SCK、CS等引脚来进行传递的。在设计环节里，STM32借助配置SPI接口，把数据命令以及显示内容发送到OLED屏幕，一开始，对SPI接口进行初始化操作并设定相关参数，像时钟频率、数据格式这类参数，之后，依靠发送显示命令来控制显示的开关以及屏幕内容的刷新，在实际运用过程中，系统会按照一定周期获取传感器数据，并且经由SPI协议把数据传送给OLED显示屏，以此实时呈现酒缸内外环境的变化情况。为了保证OLED显示效果可稳定可靠，系统另外引入了合适的电源管理电路，防止出现因电源波动致使的显示异常情况，显示模块可支持自定义字体与图标，让数据展示变得更加直观，这种设计提升了系统的可操作性，同时也提高了系统的智能监控能力，让酒缸管理更为高效且精准。具体电路可见图3-5。图3-5OLED显示电路原理图3.6蓝牙电路设计HC-05蓝牙模块借助串行通信和单片机相连接，使得双方可互相传递数据，在该配置里，单片机的串行传输引脚PA9和蓝牙模块的串行接收引脚5相连，以此达成数据的发送，而蓝牙模块的串行传输引脚4与单片机的串行接收引脚PA10相连，用于接收数据，经过这种连接，单片机与蓝牙模块可有效地开展双向通信。一般只要两个设备采用相同的电源供应，这种连接便足以完成数据的传输工作，随后蓝牙会对其设备周边的蓝牙展开查询，搜索到相应蓝牙设备后，要与之建立连接，连接成功后可依靠串口接收相应数据内容，也可对数据进行发送，蓝牙模块最终达成单片机与手机的互联，可以把系统测量结果发送到手机，也能借助手机发送信号，在自行车行进时可实时接收速度、温湿度等信息，还可设置速度阈值。蓝牙通信电路图如图3-6所示。图3-6蓝牙通信原理图3.7时钟电路设计在智能酒缸检测系统里面，时钟模块的设计十分关键，其可为整个系统给予精准的时间基准，此系统运用了DS1302时钟芯片，它拥有高精度实时时钟功能，并且还可以借助SPI接口和STM32单片机开展数据通信，DS1302芯片内部设置了时钟寄存器，STM32依靠读取这些寄存器，可得到当前的年、月、日、时、分、秒等时间信息。这些数据会作为酒缸环境的监控时间戳，也可为后续操作比如取酒时间的提醒提供时间方面的依据。DS1302时钟模块依靠其晶体振荡器保障了系统的稳定性，而且该芯片内部有独立电池供电功能，可保证在断电情况下依然可维持时间的准确无误，在开展设计工作时，借助STM32的SPI接口定时与DS1302进行数据的交互，获取并更新系统的时间，如此一来，不管是温湿度监测还是液位检测，都可精准记录事件发生的具体时间，以此保证数据的实时性与有效性。此时钟电路设计让智能酒缸检测系统的稳定性及时效性得到提高，为系统自动化管理以及远程控制给予了时间方面的保障，时钟电路图展示于图3-7。图3-7时钟电路原理图3.8报警电路设计系统运用蜂鸣器以及LED指示灯达成报警功能，当酒缸环境监测模块察觉到温湿度或者酒精浓度超出设定的阈值之时，STM32单片机借助GPIO控制蜂鸣器发出声响给予警告，点亮LED灯给予视觉提示，这样的报警电路设计保障了酒缸管理的实时监测，能及时告知用户出现的异常状况，提升了系统的安全性以及响应速度。报警电路如图3-8所示。图3-8报警电路原理图

4软件设计4.1系统软件总体设计开始结束结束初始化SHT20采集温湿度数据超声波模块采集液位高度开始结束结束初始化SHT20采集温湿度数据超声波模块采集液位高度酒精检测模块采集酒精浓度报警传感器数据是否达到阈值YN读取时钟模块时间蓝牙通信交互信息OLED显示温湿度和酒精浓度信息图4-1总体程序设计代码系统启动之时会对所有硬件给予初始化操作，以此保证各个模块可正常运行，随后SHT20传感器着手实时采集酒缸内部和外部的温湿度数据，超声波模块负责测量酒液的液位高度，MQ-3酒精模块则承担检测是否存在酒精泄漏情况的任务，在这个过程当中，STM32主控单元会实时获取各个模块的数据并且与设定的阈值展开比对，要是有某项数据超出了范围，便会触发报警系统，向用户发出提示。DS1302时钟模块会为系统提供准确的时间，保证系统的精准程度，OLED屏幕会将温湿度、酒精浓度等信息直观地显示出来，方便用户进行监控，系统还借助HC-05蓝牙模块与手机APP开展数据交互，方便用户进行远程设置、查看以及管理系统状态，这样的软件设计流程保证了系统可高效且稳定地运行。SHT20_Init();//初始化温湿度传感器temperature=Read_Temperature();//读取当前温度值SHT20_Init();//初始化温湿度传感器temperature=Read_Temperature();//读取当前温度值if(temperature>TEMP_LIMIT)Beep_On();//温度超过阈值时触发蜂鸣器BT_Send_Data(temperature);//通过蓝牙发送温度数据4.2温湿度采集子程序开始返回开始返回STM32处理温湿度数据SHT20初始化SHT20采集温湿度数据读取温湿度数据图4-2温湿度采集子程序代码系统的首要工作是验证SHT20传感器的运行状态，还要执行软件初始化操作，以此保证其能正常工作，随后系统会实时采集环境的温湿度，并且完成模拟信号到数字信号的转换，也就是A/D转换。系统也会对接收到的信号展开分析，给出响应，同时达成数据信号的动态转换以及可视化表示。SHT20_Init();//初始化传感器humidity=SHT2x_MeasureHumidity_HM();//读取湿度SHT20_Init();//初始化传感器humidity=SHT2x_MeasureHumidity_HM();//读取湿度temperature=SHT2x_MeasureTemperature();//读取温度OLED_ShowNum(20,30,temperature,2);//显示温度值4.3超声波模块子程序开始返回开始返回计算回波时间初始化等待Echo信号返回并计时触发Trig引脚发送脉冲根据公式求得物体距离图4-3超声波模块子程序代码Trig_Out_High();delay_us(10);Trig_Out_Low();//发送10us脉冲while(!Echo_Received());TIM_SetCounter(TIM2,0);//等待回波并计时Trig_Out_High();delay_us(10);Trig_Out_Low();//发送10us脉冲while(!Echo_Received());TIM_SetCounter(TIM2,0);//等待回波并计时while(Echo_Received());duration=TIM_GetCounter(TIM2);//回波结读取计时值distance=duration*0.017;//计算距离4.4酒精模块子程序STM32的MQ-3酒精模块程序设计是借助ADC接口来读取MQ-3模块的模拟信号的，此模块依靠传感器对空气中酒精浓度给予检测，输出和浓度成比例的电压信号，一开始，要对STM32的ADC通道进行配置，使其和MQ-3模块的模拟输出引脚相连接，同时对ADC采样开展初始化操作。每次启动的时候，读取MQ-3模块的模拟电压值，并且进行恰当的校准，依据酒精浓度与输出电压之间所存在的关系，编写转换公式，把模拟电压转变为酒精浓度，为了保证读取结果有准确性，可以开展多次采样并求取平均值，以此来降低噪声干扰，酒精检测子程序的流程图呈现于图4-4当中。开始返回开始返回校准并转换数据初始化ADC通道读取模拟电压显示及传输数据ADC_Value=Get_ADC_Value(ADC_Channel_1);//读取ADC原始值Voltage=(ADC_Value/4096.0)*3.3;//转换为电压值ADC_Value=Get_ADC_Value(ADC_Channel_1);//读取ADC原始值Voltage=(ADC_Value/4096.0)*3.3;//转换为电压值Alcohol_ppm=(Voltage-Offset)*Scale_Factor;//电压转为酒精浓度OLED_ShowNum(40,20,Alcohol_ppm,2);//显示浓度数值4.5显示子程序开始返回开始返回OLED显示数据OLED初始化STM32传输数据OLED清屏图4-5显示程序设计代码核心代码如下：OLED_Init();//初始化OLED显示屏OLED_Init();//初始化OLED显示屏OLED_Clear();//清除屏幕内容OLED_ShowString(0,0,"温度:");//显示字符串OLED_ShowChinese(0,2,0);//显示第0个汉字（需配套字模）4.6蓝牙通信子程序蓝牙通信子程序的设计使得STM32与手机APP之间的数据交互能保持高效，一开始，蓝牙模块HC-05在初始化的时候要完成复位操作，还要设置通信参数，像波特率、数据位之类的，这个过程保证了模块能稳定运行，并且能和外部设备正常连接，随后系统进入蓝牙设备查询阶段，扫描周围能找到的蓝牙设备，然后匹配目标设备。一旦设备连接成功，系统就进入数据接收与发送阶段，凭借串口通信来达成双向数据传输，这时用户在APP里设置的存取时间、传感器阈值等信息会被实时传到STM32，系统也能把酒缸环境数据反馈给APP，一旦连接断开，数据传输就会停止，图4-6展示的流程图是关于蓝牙数据传输的过程。开始返回开始返回接收串口数据蓝牙初始化建立蓝牙连接蓝牙设备间的查询数据发送断开连接USART_Init(9600);//初始化串口通信，设置波特率if(BT_Connected())OLED_ShowString(0,0,"蓝牙已连接");//检测蓝牙连接状态USART_Init(9600);//初始化串口通信，设置波特率if(BT_Connected())OLED_ShowString(0,0,"蓝牙已连接");//检测蓝牙连接状态USART_SendString("Temp:");//发送温度前缀信息USART_SendNum(temperature);//发送温度数据到APP4.7时钟模块子程序STM32的DS1302时钟模块程序设计借助SPI接口同DS1302模块开展通信，以此获取以及设置日期时间，首先呢，得对SPI接口进行初始化，配置好相应的GPIO口来连接DS1302的SCLK、IO和CE引脚，接着经由SPI发送指令，选择相应的寄存器去进行读写操作。要是想要设置时间，那就先把时钟停止，将时间数据写入到相应寄存器，之后再启动时钟工作，要是想要读取时间，发送读取指令并从寄存器里获取数据，转换为标准格式给予显示，在设计过程当中要留意DS1302的数据格式，时间数据的BCD码格式，图4-7所展示的流程图乃是时钟模块子程序流程图。开始返回开始返回启动时钟初始化写入时间数据停止时钟读取时间数据显示时间DS1302_Init();//初始化DS1302时钟模块DS1302_SetTime(2025,5,4,20,15,00);//设置当前时间DS1302_Init();//初始化DS1302时钟模块DS1302_SetTime(2025,5,4,20,15,00);//设置当前时间DS1302_ReadTime(&hour,&minute,&second);//读取当前时间信息OLED_ShowTime(hour,minute,second);//显示时间在OLED屏幕上5系统安装的调试5.1系统硬件安装在智能酒缸检测系统开展硬件安装工作时，各关键模块都进行了精准配置与调试，这对保证系统的高效以及稳定起着关键作用，一开始，有两个SHT20传感器，在酒缸内部和外部都进行了合理的布置，其作用是对温湿度进行实时检测，检测后的数据会反馈到液晶屏上，这样就能保证对酒缸环境做到实时监控。DS1302时钟芯片被安装到了系统当中，该芯片能提供精准的时间基准，给系统的运行提供可靠的保障，HC-SR04超声波模块安装在了酒缸合适的位置上，其功能是实时监测液位高度，一旦检测到酒量不足，蜂鸣器就会马上发出警报，MQ-3酒精检测模块布置在了酒缸内部，来保证能及时探测到酒精泄漏，之后凭借蜂鸣器来提醒操作人员。声音模块的设置可让酒缸内部出现异常状况的时候，系统借助蜂鸣器给出有效的声响提示，以此提高系统的警告功能，全部模块都经由STM32主控芯片整合，内部FLASH用于实现数据存储，记录酒缸的温湿度历史、酒液存入与取出的相关时间以及阈值设定，HC-05蓝牙模块达成了与手机APP的连接，实现数据交互以及远程控制。所有硬件组件经过精心调试与集成，保证系统稳定运行且有较高实用性。5.2硬件调试硬件调试的过程是要保证各个功能模块可顺利运行，并且让系统性能维持稳定，在酒缸环境监测模块里，SHT20传感器分别被安装在酒缸的内部和外部，其作用是精确检测温湿度情况，系统接通电源之后，实时的温湿度数据会依靠液晶显示屏反馈出来，在调试过程中凭借对环境温湿度进行调整，验证了传感器在不同环境条件下的反应灵敏程度与稳定性能。系统还可以准确地对比设定的阈值，以此来保证数据可准确传输。超声波模块HC-SR04用于酒液检测，液位高度的改变会直接对酒量检测功能产生影响，在调试期间，借助模拟液位的变化，以保证系统可实时做出响应，并且发出蜂鸣器报警，以此提示酒量不足，酒精检测模块利用MQ-3传感器来监控酒精浓度，在调试过程里，向其中注入不同浓度的酒精气体，成功使得蜂鸣器告警被触发，验证了酒精泄漏检测有可靠性。声音模块在这个阶段完成了验证工作，借助对系统时间以及设定的温湿度阈值加以调节，保证当超出限制范围时，蜂鸣器可精准地发出声音进行提醒，存储模块借助内部FLASH成功保存了温湿度数据以及设定的存取时间，在调试过后，数据可准确无误地被记录下来并且可以顺利读取。HC-05蓝牙模块与手机APP之间的双向数据通信在调试过程中也得到了验证，APP可精确地接收传感器数据实现远程控制，经过多次调试以及反复验证，各个模块的功能都稳定地实现了，系统的整体可靠性以及高效性得到了充分保障，系统调试正常之后的通电实物展示在图5-1中。图5-1系统实物图5.3软件调试软件调试阶段着重围绕系统稳定性以及功能完整性展开，利用串口调试助手来实现STM32与各类传感器模块的连接，以此保证各项数据传输链路顺利且准确无误，在程序设计里，SHT20传感器的温湿度采集功能被当作首要测试目标，借助连续采样以及阈值比较机制，去验证其在多种环境状况下的数据准确性。液晶屏显示程序结合定时器中断进行优化，保证信息刷新速度和系统节奏相契合，防止出现数据延迟或者闪烁的情况。对DS1302时钟芯片进行调试时，主要是围绕实时时间的读取以及格式化显示来开展的，并且要保证它可和存取提醒逻辑精确同步，超声波模块的软件调试是借助模拟液位变化来进行测试的，系统可依据高度值判定是否启动告警逻辑，MQ-3酒精传感器模块是依靠注入不同浓度的酒精气体来进行程序验证的，软件可稳定地捕捉电压变化并触发蜂鸣器做出响应，以此保障异常检测不会出现遗漏。蜂鸣器程序的联动部分包含多条件判断逻辑，像液位不足、酒精泄漏以及定时提醒这三类情景，调试期间针对各类触发条件开展交叉测试，以此保证每一逻辑分支都可独立运行并且相互之间不产生干扰，蓝牙通信模块借助串口协议达成与APP的数据交互，程序要处理连接状态管理、指令解析以及数据回传，调试过程中模拟APP端进行多次读取与写入操作，验证系统的交互完整性与控制响应。所有功能模块的软件逻辑都在调试里实现闭环验证，各个模块协调运行，系统拥有不错的智能控制效果以及容错能力，其软件调试情况如图5-2所示。图5-2软件调试图5.4测试过程首先将单片机的电源接通，随后系统便会自动开展初始化操作，当初始化完成之后，OLED屏幕会呈现当下的日期与时间，以及酒精浓度、酒精余量以及存取状态数据，屏幕上的这些信息清晰可见，各项数据的显示均处于正常状态，在实物运行过程中未出现任何异常情况，OLED的显示效果较为稳定，可准确展示所需的环境参数。OLED显示图如图5-3所示。图5-3OLED显示图随后便开始进行按键功能测试，当按下第一个按键的时候，OLED可翻至第二页，此时OLED会显示室内以及室外的温湿度具体数值，要是再次按下第一个按键，OLED会翻到第三页，此页面OLED会显示存入以及取出的时间，第二个按键是警报消除按键，其作用是消除蜂鸣器发出的警报声，第三个按键是取出按键，按下此按键可模拟取出酒的操作。在整个过程里，OLED屏幕所展示的信息十分准确，按键控制也没有出现任何差错，实物运行状况稳定，测试的详细情况可见图5-4。图5-4按键控制测试图随后开展APP功能测试，开启手机蓝牙，挑选蓝牙JDY-31-SPP，输入密码1234来连接蓝牙，打开APP后，点击蓝牙选择按钮，选取已经连接好的蓝牙型号，如此手机APP端便能连接单片机蓝牙，这时手机APP会显示酒精浓度、余量、室外温度、室外湿度、室内温度、室内湿度以及存取状态数据。接着对手机APP的存入、取出按钮、未来存取时间设置、内部温度阈值设置、内部湿度阈值设置、酒精检测阈值设置、余量检测阈值设置等功能进行测试，经过测试发现这些功能都可正常运行，测试详情可参考图5-5所示。图5-6手机APP测试图5.5功能测试为全面验证系统的稳定性与功能完整性，依据设计目标及功能需求，模拟多种实际应用场景，对系统各模块开展逐项测试，确保其在不同环境条件下均能高效运行且反应灵敏。测试内容涵盖人机交互显示、传感器响应、模块协同控制、远程通信及数据存储等多个维度，测试结果如表5-1所示。表5-1测试项目编号测试内容测试结果1OLED屏幕测试：实时显示交互信息通过2按键模块测试：调节系统参数通过3传感器工作状态测试：传感器数据监测通过4蜂鸣器响应测试：超过阈值可及时告警通过5实时时钟测试：时间显示及提醒准确性通过6存储模块测试：参数正常写入与读取通过7蓝牙功能测试：手机APP可稳定连接系统通过8综合联动功能测试：各模块协同执行任务通过测试期间，酒缸环境监测模块能稳定采集并上传缸内外温湿度数据，数据显示在OLED屏幕上清晰可读，响应速度快。温度骤变时，系统能在极短时间内完成数据刷新并触发相应处理机制。液位检测模块通过模拟液体高度变化进行测试，在液位低于阈值时，蜂鸣器自动响起，起到预警提示作用。与此同时，MQ-3酒精传感器在酒精浓度逐步上升至设定阈值后迅速识别异常，蜂鸣器再次介入发出警报，进一步强化安全保障。蜂鸣器模块响应及时、音量适中，可在不同类型的触发条件下准确执行告警及时间提醒任务，确保信息传达不延误。DS1302时钟芯片测试中，系统可实时读取并显示当前时间，同时结合取出时间参数自动推送操作提醒。FLASH内部存储测试中，成功记录并调用设定参数，实现存取时效与检测策略的可追溯性。无线通信方面，HC-05蓝牙模块稳定性高，经由手机APP可实现温湿度数据读取、存取时间设定、实时状态监控等多项功能。APP界面响应迅速、指令传输无延迟，远程操作反馈一致，数据交互过程安全可靠。整体测试过程中，各模块协同运行无冲突，数据处理与控制响应环环相扣，系统表