Fax Caelestis1. 项目背景与需求分析
实验室仪器设备共享一直是科研机构管理中的痛点问题。传统的人工登记方式效率低下，仪器使用状态不透明，经常出现"设备闲置却无法使用"的尴尬局面。我们实验室就遇到过这样的场景：价值百万的质谱仪明明没人使用，但预约本上却显示全天排满；而有些学生临时取消预约又忘记登记，导致设备白白空置。
这个系统正是为了解决这些实际问题而设计的。通过ESP32物联网模块，我们实现了对实验室仪器的智能化改造，主要解决三个核心问题：
- 实时状态监控：设备使用情况可视化，避免"空占不用"现象
- 自助预约管理：研究人员可随时通过手机查看和预约设备
- 使用记录追踪：自动生成设备使用日志，为管理决策提供数据支持
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2. 系统架构设计
2.1 硬件组成
核心采用ESP32-WROOM-32D模组，这是经过多次测试后的最优选择：
- 双核240MHz主频，满足实时性要求
- 内置WiFi/蓝牙，无需额外通信模块
- 超低功耗设计（深度睡眠模式仅5μA）
- 丰富的GPIO接口（34个可编程引脚）
典型硬件连接方案：
cpp复制// 电源管理部分
#define POWER_PIN 12 // 控制设备总电源
#define SENSE_PIN 35 // 电流检测ADC输入
// 人机交互部分
#define OLED_SDA 21
#define OLED_SCL 22
#define BUZZER_PIN 25
#define BUTTON_PIN 26
// 安全防护
#define DOOR_SENSOR 34 // 门磁开关
2.2 软件架构
系统采用三层架构设计：
- 设备层：ESP32固件（基于Arduino框架开发）
- 服务层：Node.js后端 + MySQL数据库
- 应用层：微信小程序前端
关键通信协议设计：
- 设备状态上报：MQTT协议（每10秒心跳包）
- 控制指令下发：WebSocket长连接
- 数据同步：HTTPS RESTful API
3. 核心功能实现
3.1 设备状态监测
电流检测电路采用INA219芯片，实现非侵入式测量：
cpp复制Adafruit_INA219 ina219;
float current_mA = 0;
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