物联网智能衣柜设计-Arduino硬件开发源代码

# 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（衣架控制模块）和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、数据管理和网络通信。 - 接口与数据流（它和与它相关的类） - 接口：提供初始化 (`init`), 连接到网络 (`connectToWifi`), 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，如摄像头、光感应器、电位器感应器以及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，如加热器、冷却器、加湿器、除湿器、灯光控制和衣架控制。 - 根据核心控制单元的指令执行动作。 - 接口与数据流 - 接口：提供动作执行等方法，还有一些典型控制函数，比如使用 `PID` 算法控制温度的相关执行器的函数 `autoControlTemperature` 和`autoControlHumidity` 等等，用来保持环境参数稳定在一个区间内部。 - 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`) 和接收数据 (`receiveData`) 方法。此外，和它相关的类进行数据序列化或者反序列化、数据包排队解析等操作。 - 数据流：双向通信，接收数据和发送数据。 5. **显示管理器** (`DisplayManager`) - 负责管理与显示相关的所有操作，如LCD显示。 - 显示来自核心控制单元的状态和信息，显示温湿度数据和进行的各种操作信息。 - 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。 ### 代码的结构 ``` /SmartWardrobe |-- /src | |-- main.ino | |-- /core | | |-- CoreController | | |-- TaskScheduler | | |-- CommandManager | |-- /hardware_abstraction | | |-- HardwareAbstractions | | |-- /sensors | | | |-- SensorManager | | | |-- Camera | | | |-- LightSensors | | | |-- PotentiometerSensor | | | |-- TemperatureHumiditySensor | | |-- /display | | | |-- DisplayManager | | | |-- LCDManager // LCD显示的实现 | | |-- /actuators | | | |-- ActuatorManager | | | |-- Heater | | | |-- Cooler | | | |-- Humidifier | | | |-- DeHumidifier | | | |-- Light | | | |-- ShelfManager // 衣架控制类 | |-- /network | | |-- NetworkManager | | |-- NetworkDataHandler // 处理接收到的数据 | | |-- ServerConnector // 负责连接到云平台和断开连接 | | |-- /net_message | | | |-- PacketGenerator // 生成Json格式的数据包 | | | |-- PacketParser // 反序列化数据包 | | | |-- PacketQueue | |-- /data | | |-- DataManager | | |-- SerialManager | | |-- /pub-sub | | | |-- EventManager | | | |-- Message | | | |-- Subscriber | | |-- /cloth | | | |-- Cloth | | | |-- ClothManager | |-- /utility | | |-- Utility |-- README.md ``` 系统架构设计图： ``` +------------------------+ | Core | | (dispatch / command) | +------------------------+ | +------------------------------+------------------------+-------------+-------------------------------+ | | | | | +----------------+ +----------------+ +----------------+ | | | | | | | | | Hardware | | Network | | Data | | | Abstraction | | Manager | | Manager | | +----------------+ +----------------+ +----------------+ | | | | | +-----------------+------------------+ v v | | | | +----------------+ +----------------+ | v v v | | | | | +----------------+ +----------------+ +----------------+ | Cloud Plantform| | Local or | | | Sensors | | Display | | Actuators | | OneNet | | External | | +----------------+ +----------------+ +----------------+ | ^ | | | | | | | V | | serial tracing | | | data command| | (e.g., PC ) | | | | +----------------+ | +----------------+ | +----------------+ | | | 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�