企鹅：2583550535 项目和论文都有
第1章 绪论.............................................................................................................................. 1
1.1 项目背景及意义.................................................................................................................. 1
1.2 国内外研究现状.................................................................................................................. 2
1.2.1 国外的研究现状...................................................................................................... 2
1.2.2 国内的研究现状...................................................................................................... 2
1.3 论文组织结构...................................................................................................................... 3
第2章 关键技术介绍.............................................................................................................. 4
2.1 C语言................................................................................................................................... 4
2.2 Arduino............................................................................................................................... 4
2.3 HX711................................................................................................................................... 5
2.4 Wifi通讯.............................................................................................................................. 5
第3章 系统分析及设计方案................................................................................................ 6
3.1 硬件设计任务和要求.......................................................................................................... 6
3.2 系统可行性分析.................................................................................................................. 6
3.2.1 技术可行性分析...................................................................................................... 6
3.2.2 经济可行性分析...................................................................................................... 7
3.2.3 安全可行性分析...................................................................................................... 8
3.2 系统功能分析...................................................................................................................... 8
3.3 非功能需求分析.................................................................................................................. 9
第4章 系统设计.................................................................................................................. 10
4.1 项目的技术实现设计........................................................................................................ 10
4.2 系统架构设计.................................................................................................................... 10
4.3 系统功能模块设计............................................................................................................ 12
4.4 系统硬件设计.................................................................................................................... 12
4.4.1 重量采集处理模块................................................................................................ 12
4.4.2 WIFI通讯模块........................................................................................................ 13
4.4.3 超重报警模块........................................................................................................ 14
4.5 系统软件设计.................................................................................................................... 15
4.5.1 主程序.................................................................................................................... 15
4.5.2 数据读取和发送.................................................................................................... 15
4.6 数据库设计........................................................................................................................ 16
第5章 系统实现.................................................................................................................. 17
5.1 测重功能显示实现............................................................................................................ 17
5.2 蜂鸣器警报实现................................................................................................................ 18
5.3 系统首页实现.................................................................................................................... 18
5.4 用户管理实现.................................................................................................................... 19
5.5 硬件数据实现.................................................................................................................... 20
5.6 数据设置............................................................................................................................ 20
第6章 系统测试.................................................................................................................. 22
6.1 测试方法............................................................................................................................ 22
6.2 测试环境............................................................................................................................ 22
6.3 测试用例............................................................................................................................ 22
6.4 测试结论............................................................................................................................ 23
第7章 总结与展望.............................................................................................................. 24
7.1 总结.................................................................................................................................... 24
7.2 展望.................................................................................................................................... 24
参考文献.................................................................................................................................. 25
致 谢...................................................................................................................................... 27
摘 要
电梯作为现代城市中不可或缺的交通工具，其安全性一直备受关注。然而，电梯超载是导致电梯事故的主要原因之一。为了有效预防电梯超载带来的安全隐患，本研究基于Arduino平台设计并实现了一种电梯超载报警系统。该系统利用HX711称重传感器实时监测电梯载重量，并通过ESP8266 WiFi通讯模块将数据传输至MySQL数据库进行存储与分析。在城市化进程不断加速的背景下，电梯安全问题日益凸显，因此本研究的成果对于提高电梯安全管理水平具有重要意义。
系统硬件部分采用Arduino Uno作为主控板，HX711称重传感器用于测量电梯载重量，ESP8266模块负责将数据传输至网络。其次，软件部分采用Arduino编程语言实现重量数据的采集和处理，同时利用ESP8266进行WiFi通讯，将数据发送至远程MySQL数据库。最后，通过实验验证了系统的可行性和稳定性，证明了该系统在电梯安全管理中具有较高的实用价值。
基于系统的用例与体系架构分析，可以确定系统包含以下七个关键模块：
（1）传感器模块：使用HX711重量传感器负责实时采集电梯的重量数据，并将数据传输至系统。
（2）Arduino开发板模块：接收传感器模块发送的重量数据，通过ESP8266芯片将数据传输至服务器端。
（3）服务器端模块：接收来自Arduino开发板模块的重量数据，并将数据存储到MySQL数据库中。
（4）数据库模块：使用MySQL数据库存储系统的数据，提供数据的持久化存储和管理功能。
（5）系统管理模块：负责管理系统的用户、配置等信息，确保系统的安全性和稳定性，管理者可以对用户进行权限设置和系统配置。
（6）报警模块：监测电梯重量的变化，根据预设的阈值进行判断，若超过阈值则触发蜂鸣器进行报警，提醒相关人员注意电梯超载情况。
这些模块共同协作，构成了完整的电梯超载报警系统，实现了数据采集、传输、存储、展示和管理等功能，保障了电梯安全运行和监控。
5.1 测重功能显示实现
测重显示功能的实现涉及到测量重量数据，对其进行处理，并将结果显示web页面上。
（1）重量传感器 (HX711): 这是一种压力传感器，它能检测到被测物体的重量并产生相应的电信号。这个电信号的大小与物体的重量成正比，从而允许系统确定物体的准确重量。
（2）传感器信号处理: 这一步骤涉及将从重量传感器获取的模拟信号转换成数字信号。此过程是通过模数转换器（内置于HX711中）实现的，转换后的数字信号更易于由电子系统进一步处理和解读。
（3）重量数据处理: 这部分工作由STC89C52RC微控制器执行。它的任务是接收传感器转换后的数字信号，并对这些数据进行必要的处理和分析。然后，处理后的数据被发送到MySQL数据库中存储，这样数据就可以被进一步用于记录或分析。
（4）实时更新与显示: 系统设计保证了重量数据可以实时更新和显示。通过使用Vue.js构建的Web界面，用户可以在网页上实时看到重量变化，这为用户提供了即时反馈和动态的数据视图。
测重实现图如下图5.5。
图5.1 系统测重流程图
5.2 蜂鸣器警报实现
在页面上设置一个重量阈值，代表电梯的最大承载能力。当测得的重量超过这个阈值时，系统应判定为超重。
重量检测：使用HX711压力传感器测量电梯中的当前重量。这通常涉及到读取传感器输出的模拟信号，通过模数转换转化为数字信号，然后由Arduino处理这些数据来确定实际的重量值。
判断是否超重：程序需要不断读取重量数据，并与数据库预设的阈值进行比较。如果检测到的重量超过阈值，系统应进入超重报警状态。
激活蜂鸣器报警：一旦系统检测到超重状态，应通过Arduino控制蜂鸣器发出报警声。这通常通过向蜂鸣器所连接的数字引脚发送高低电平信号来实现。可以设置蜂鸣器以一定的频率和持续时间响起，以引起注意。
用户界面反馈：同时，系统应在用户界面上（通过Vue.js构建的Web界面）显示超重警告，以确保用户明白当前的状态。
实现图如图5.2所示：
图5.2 蜂鸣器警报实现
5.3 系统首页实现
系统首页主要是对系统产生的数据进行统计，展示了最近十天的数据，并使用ECharts来展示这些数据的折线图和柱状图。以下是大致的实现步骤和描述：
进入首页时候会去调用首页API接口，够查询最近十天内的重量数据。这个接口能够根据日期对数据进行分组。API接口以JSON格式返回数据，其中包括每天的日期和相应的重量数据。在页面组件中，使用ECharts库来创建图表。使用Axios客户端从前端向后端请求最近十天的数据。一旦接收到后端发送的数据，解析JSON格式的数据，并从中提取日期和重量信息。使用提取的数据配置ECharts的选项，设置相应的X轴和Y轴数据，选择图表类型。将配置好的图表选项应用到ECharts实例上，实现数据的可视化展示。具体实现如图5.3所示：
图5.3 系统首页实现
5.4 用户管理实现
管理员进入到系统中，可以在用户管理模块对用户功能进行增删改成。
登录：管理员通过登录界面进入系统。系统进行身份验证，并只在验证成功后授予管理员权限。
查看用户列表：管理员进入用户管理模块，可以看到一个用户列表，里面列出了所有用户的信息。
添加新用户：管理员可以通过提供新用户的信息来创建新用户，如用户名、密码和电子邮件等。
编辑用户信息：管理员可以修改现有用户的信息。通常，管理员可以更改用户的电子邮件地址、密码等信息。
删除用户：管理员可以从系统中删除用户。这通常需要管理员确认，以防止意外删除。实现图如图5.4所示。
图5.4 用户管理实现
5.5 硬件数据实现
系统使用一个测重传感器（HX711）来检测物体的重量。当物体放置在传感器上时，传感器会检测到物体的重量，并将这个重量转换成电信号。
Arduino处理：这个电信号被传送到Arduino。Arduino读取这个信号，并将其转换为可读的重量值（通过模数转换）。
数据存储：处理后的重量值通过与Arduino连接的网络模块（ESP8266）发送到服务器。服务器上的应用程序接收这些数据，并将它们存储在MySQL数据库中。每条数据记录可能包括重量值、日期和时间戳等。
在Web页面上，用户可以点击"硬件数据"按钮。这个操作会发起一个请求到服务器的/pageData接口。并从MySQL数据库中按分页查询重量数据，返回一部分重量数据记录。
返回的数据会被Web页面接收并解析，然后以表格的形式展示给用户。
用户可以通过Web页面上的分页控件来浏览不同的数据页。用户还可以根据需要对数据进行排序或筛选。
实现图如图5.5所示。
图5.5 硬件数据实现
5.6 数据设置
在这个系统中，用户可以通过Web界面来修改系统参数，例如超重阈值。这种功能允许系统保持灵活性和适应性，因为用户可以根据需要调整阈值而不需要直接干预硬件。
在Web应用的数据设置区域，提供一个表单或设置界面，让用户可以输入新的超重阈值。这个界面应该直观易用，同时提供足够的信息，如当前阈值等。
用户修改阈值后，点击保存或更新按钮。这时，Web客户端会通过POST请求将新的阈值发送到后台的/updateData接口。
数据接收：后端服务器接收来自Web客户端的POST请求，从请求体中提取新的超重阈值。
数据库更新：使用MyBatis等ORM工具，后端将新的阈值更新到MySQL数据库中。这通常涉及到更新一个配置表中的相应记录。
阈值读取：Arduino定期从数据库中读取超重阈值。这通过连接到网络的模块（ESP8266）实现，模块发送请求到后端服务器，然后解析响应以获取阈值。
超重判断：当测重传感器检测到的重量超过从数据库中读取的阈值时，Arduino触发超重报警，通常是通过激活蜂鸣器或其他警告设备。
实现图如图5.6所示。
图5.6 数据设置实现