物联网智能衣柜设计-基于Arduino硬件C++源代码+文档说明

# 物联网智能衣柜设计-Arduino硬件部分源代码 使用Arduino due开发板，基于C++语言，实现智能衣柜的硬件部分。ESP8266模块作为网络通信模块，DHT11传感器作为温湿度传感器，步进电机作为衣架控制模块，LED灯作为灯光控制模块。 ## 架构 架构不仅包括MVC的元素，还融合了模块化的思想。 ### 设计架构/接口与数据流 1. **核心控制单元** (`CoreController`) - 负责整体的业务逻辑控制。 - 协调传感器读取、命令解析、状态管理和网络通信。 - 接口与数据流 - 接口：提供初始化 (`init`), 更新 (`updateTemperatureAndHumidity`), 和命令处理 (`handleCommand`) 方法。 - 数据流：从`SensorManager`接收数据，向`ActuatorManager`发送指令，通过`NetworkManager`与云平台通信。 - 串口：打印数据流等等。 2. **传感器管理器** (`SensorManager`) - 负责管理所有传感器，如DHT11。 - 提供统一的接口供核心控制单元查询环境数据。 - 接口与数据流 - 接口：提供读取 (`read`) 和初始化 (`init`) 方法。 - 数据流：定期向核心控制单元提供传感器数据。 3. **执行器管理器** (`ActuatorManager`) - 负责管理所有执行器，如LED灯、步进电机等等可以被控制驱动的电子单元。 - 根据核心控制单元的指令执行动作。 - 接口与数据流 - 接口：提供动作执行 (`executeAction`) 方法。 - 数据流：接收核心控制单元的动作指令并执行。 4. **网络管理器** (`NetworkManager`) - 负责处理所有网络通信。 - 接收来自云平台的指令，并将数据发送至云平台。 - 接口与数据流 - 接口：提供数据发送 (`sendData`) 和接收命令 (`receiveCommand`) 方法。 - 数据流：双向通信，接收指令和发送数据。 5. **显示管理器** (`DisplayManager`) - 负责管理与显示相关的所有操作，如LED屏幕显示。 - 显示来自核心控制单元的状态和信息。 - 接口与数据流 - 接口：提供显示 (`display`) 方法。 - 数据流：从核心控制单元接收要显示的信息。 6. **设备抽象层** (`HardwareAbstraction`) - 为传感器和执行器、显示器提供统一的抽象接口。 - 使得在不同硬件之间切换时不需要修改核心逻辑。 - 接口与数据流 - 接口：定义硬件操作的通用接口。 - 数据流：为核心控制单元提供设备状态和执行操作的能力。 7. **数据管理器** (`DataManager`) - 中心化管理和调度数据流。负责数据的存储和校验，协调数据的在各个组件之间的流通等等。 - 结合串口管理器 (SerialManager)，利用串口通信进行调试信息的输出和读取。 - 接口与数据流 - 接口：提供数据处理 (processData), 数据存储 (storeData), 数据发送 (sendData) 以及接收命令 (receiveCommand) 等方法。 - 数据流：建立起复杂的数据交互路径。它不仅接收和发送数据，还负责将调试信息输出到串口，以及读取串口数据进行分析或调试。 ### 文件结构 ``` /SmartWardrobe |-- /src | |-- main.ino | |-- /core | | |-- CoreController.h | | |-- CoreController.cpp | |-- /hardware_abstraction | | |-- HardwareAbstraction.h | | |-- HardwareAbstraction.cpp | | |-- /sensors | | | |-- SensorManager.h | | | |-- SensorManager.cpp | | |-- /display | | | |-- DisplayManager.h // LCD显示的实现 | | | |-- DisplayManager.cpp | | |-- /actuators | | | |-- ActuatorManager.h // LED执行器的实现 | | | |-- ActuatorManager.cpp | |-- /network | | |-- NetworkManager.h | | |-- NetworkManager.cpp | |-- /data | | |-- DataManager.h | | |-- DataManager.cpp | | |-- SerialManager.h | | |-- SerialManager.cpp | |-- /utility | | |-- Utility.h | | |-- Utility.cpp |-- README.md ``` 系统架构设计图： ``` +------------------+ | CoreController | +------------------+ | +--------------------------------+-------------------------------------+---------------------------+ | | | | | +----------------+ +----------------+ +----------------+ | | | | | | | | | Hardware | | Network | | Data | | | Abstraction | | Manager | | Manager | | +----------------+ +----------------+ +----------------+ | | | | | +-----------------+------------------+ v v | | | | +----------------+ +----------------+ | v v v | | | | | +----------------+ +----------------+ +----------------+ | External | | Local or | | | Sensors | | Display | | Actuators | | Systems | | External | | +----------------+ +----------------+ +----------------+ | (e.g., Cloud | | Systems data | | | Platform) | | serial tracing | | | management | | (e.g., PC, | | +----------------+ | other Arduino)| | +----------------+ | +----------------+ | | | Utility | +----------------+ ``` `CoreController`通过`HardwareAbstraction`层与各个硬件模块进行交互，而`HardwareAbstraction`层进一步细分为`sensors`、`display`和`actuators`子模块，每个子模块负责特定类型硬件的抽象和实现。这种分层和模块化的设计使得系统更易于扩展和维护，同时也方便针对特定硬件类别的优化。 此架构允许系统的每个部分独立工作，并通过定义好的接口与其他部分通信。这样的设计有助于在不同层之间保持清晰的边界，易于测试和维护。此外，如果将来需要更换传感器或执行器硬件，只需更新相应的硬件抽象层代码，而不会影响到核心控制逻辑。 ## Arduino的接线 2 - DHT11 DATA 18 TX1-RX1 ESP8266 19 RX1-TX1 ESP8266 20 SDA-SDA LED 21 SCL-SCL LED // 光敏电阻连接的模拟输入引脚 static const int lightSensorPin = A0; // 可变电阻连接的模拟输入引脚 static const int potentiometerPin = A1; // LED连接的数字输出引脚 static const int lightPin = DAC0; // 设置步进电机引脚，总步数，每步的步长（以微秒为单位） Unistep2 stepper(23, 25, 27, 29, 4096, 4096); 23/25/27/29 步进电机 IN 1 2 3 4 LED灯 正极DAC0 负极GND 串联55欧姆电阻 ## 关键API ### 1. 保存串口信息到日志系统，选择是否打印 //FIXME DataManager::getInstance()->logData("this is the data ", true); ### 2. 发布事件和更新事件 // 发布网络�