实验室信息化管理系统设计与实现（有完整资料）

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资料查找方式：
特纳斯电子（电子校园网）：查询下面编号即可
编号：
T0922309M

设计简介：
本项目基于微控制器的实验室信息化管理系统，主要实现以下功能：
- 通过温湿度感应器监测温度和湿度
- 利用光敏电阻检测光线强度
- 使用烟雾传感器检测空气中烟雾含量
- 借助红外对射管判断是否有人进入实验室，并在探测到外部人员时启动警报，播放语音提示：“请注意，非法侵入”
- 通过RFID模块识别卡片，当实验室设备移出实验室范围，语音模块将发出警告：“请注意，设备不可移动”
- OLED屏幕显示温度、湿度、烟雾浓度、光照强度及操作模式等信息
- 利用按键设定阈值，超过限定时触发警报
- 通过WiFi组件与手机应用程序连接，实现远程监控功能
电源：5V
传感器：温湿度感应器（DHT11）、红外对射管（FC-33）、烟雾传感器（MQ-2）、光敏电阻
显示屏：OLED12864
微控制器：STM32F103C8T6
执行装置：蜂鸣器，语音模块（SU-03T）
人机界面：独立按键、WiFi组件（ESP8266）、RFID模块（RC522）
标签：STM32、OLED12864、DHT11、FC-33、MQ-2、SU-03T、ESP8266、RC522
题目扩展：基于物联网技术的实验室信息化管理系统设计、微控制器驱动的防盗系统设计、微控制器支撑的实验室防盗管理系统设计

实验室信息化管理系统的构建与实施可划分为三个核心部分：控制中心、输入单元和输出单元。以下分别介绍这三个组成部分：
一、控制中心
主要处理器：选用STM32微控制器，负责系统数据处理及整体控制。
数据分析：收集来自输入端的数据，进行逻辑运算与分析。
命令执行：依据分析结果，指挥输出段的显示、警报以及数据传输等功能。
二、输入单元
烟雾感应器（MQ-2）：持续监测实验室内的烟雾水平，提供火灾预警信号。
温湿度感应器（DHT11）：测量实验室温度和湿度值，维持适宜环境。
光敏电阻：监控光照强度，为实验室创造恰当的光线条件。
红外对射管：检测有无人员进入实验室，实现入侵警告功能。
RFID-RC522模块：读取设备标签信息，提高实验室资产管理效率。
独立按键：提供用户交互界面，用于模式切换、阈值设定及解除警报等操作。
供电系统：为整个系统供应稳定且可靠的电源，保证系统的正常运行。
三、输出单元
OLED显示屏：显示当前实验室状态、监控数据及用户设置的参数信息。
蜂鸣器：在检测到异常状况时发出声音警示，确保用户能够迅速响应。
ESP8266 WiFi模块：实现系统与阿里云平台的数据交互，支持远程控制和配置功能，增强系统的智能化程度和使用便捷性。

实物调试
5.1?电路焊接总览图
首先在Altium Designer中绘制各模块的原理图，接着导出PCB文件进行线路连接，最终通过JLCPCB进行打板。拿到板子后开始焊接流程，首先是电源部分，将电源接口、开关、1k电阻和两个电容器用于滤波以及一个指示灯依次焊接好，插上Type-C电源线，指示灯亮起，表明电源模块工作正常。接下来是显示部分，排针焊接完成后，把OLED屏幕插入排针中。然后是最小系统板的组装，由于最小系统板已经包含了编程接口和复位电路，所以只需焊接两个排针将最小系统板固定即可。后续依次完成按键、LED灯、温度传感器和WiFi模块的安装。下图5-1展示了完整的焊接实物：

图5-1 电路焊接总览图

5.2信息展示
如图5-2所示，
根据显示界面的内容；界面0，显
示当前模式。界面1，显示获取的光照强度/温湿度/烟雾浓度值。界面2，显示设定温度阈值。界面3，显示设定光照强度阈值。界面4，显示设定烟雾浓度阈值。

图5-2 信息展示图

5.3?阈值设定
如图5-3所示，
通过不同的键位输入改变相应的变量值。如果检测到的键值是1，则切换界面。若键值为2，在界面0中切换实验室模式；在界面2中增加温度最大值+1；在界面3中增加光照强度最大值+1；在界面4中增加烟雾浓度最大值+1。如果键值为3，那么在界面0中切换操作卡；在界面2中减少温度最大值-1；在界面3中减少光照强度最大值-1；在界面4中减少烟雾浓度最大值-1。若键值为4，则关闭蜂鸣器警报。

图5-4 阈值设定展示图

5.4?云智能APP测试
如图5-5所示，是云智能APP的测试界面，通过移动设备控制后，能够显示温度、湿度、烟雾浓度及光照强度。同时用户还可以通过手机端设置温度阈限、光照强度阈限和烟雾浓度阈限。

图5-4 云智能APP测试展示图

仿真调试
6.1仿真总体设计
仿真的整体布局涵盖了32位微控制器芯片、OLED显示屏、按键、蜂鸣器、WiFi模块和红外对射管。

图6-1 仿真设计总览图

6.2?信息展示
如图6-3所示，
根据显示界面的内容；界面0，显
示当前模式。界面1，显示获取的光照强度/温湿度/烟雾浓度值。界面2，显示设定温度阈值。界面3，显示设定光照强度阈值。界面4，显示设定烟雾浓度阈值。

图6-2 信息展示图

6.3?阈值设定
如图6-3所示，

通过不同的键值，进行相应变量的调整。如果获取的键值为1，则切换界面。如果获取的键值为2，则在界面0中切换到实验室模式；在界面2中将温度最大值增加1；在界面3中将光照强度最大值增加1；在界面4中将烟雾浓度最大值增加1。若获取的键值为3，则在界面0中切换操作卡；在界面2中将温度最大值减少1；在界面3中将光照强度最大值减少1；在界面4中将烟雾浓度最大值减少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，进行WIFI与语音串口的测试。

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：随着科技的发展，实验室在科研、教学及生产等领域的角色日益重要。为了提升实验室管理的效率和质量，本文深入探讨并实现了实验室信息化管理系统。

首先，分析了当前实验室管理中存在的问题，比如数据记录不标准、资源分配不平衡、流程复杂等。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细致规划。功能模块包括实验项目管理、设备管理、人员管理和数据管理等。实验项目管理模块可以实现项目的创建、审批和进度跟踪等功能；设备管理模块负责设备的登记、维护和调度等任务；人员管理模块用于人员信息的记录和权限分配等操作；数据管理模块确保实验数据的安全存储与分析。

数据库设计采用关系型数据库，合理规划表结构，确保数据的一致性和完整性。用户界面设计强调简洁性和易用性，使用户能够快速掌握使用方法。

在系统实现阶段，选择了适合的开发技术和工具。利用先进的编程语言和框架，保证系统的稳定性和性能。通过严格的测试流程，确保系统的功能完善和质量可靠。

最后，对系统进行了实际应用测试。结果显示，该实验室信息化管理系统能够显著提高管理效率，降低管理成本，为实验室的有效运行提供支持。

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实用价值和现实意义，为实验室管理的现代化提供了可行方案。

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

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关键词：系统设计 管理系统 信息化 实验室 管理系

相关内容：实验室管理系统 管理系统设计实现