【正文】 因?yàn)檫@兩種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，所以我在這里把他們都列舉出來了。 基于MQ2的煙霧傳感探測(cè)器原理圖，因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)中對(duì)于放大電路有三次使用，分別是為了增加報(bào)警驅(qū)動(dòng)信號(hào)和監(jiān)測(cè)信號(hào)，使所要信號(hào)得到放大，更方便單片機(jī)或者是人耳識(shí)別。 信號(hào)放大電路由于本次實(shí)驗(yàn)是按照功能來區(qū)分各電路模塊的，所以此模塊主要實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，讓監(jiān)測(cè)方能夠及時(shí)準(zhǔn)確的知曉被監(jiān)測(cè)方周圍是否發(fā)生火災(zāi)等危險(xiǎn)情況，能夠做出相應(yīng)的提醒。本模塊主要由一個(gè)蜂鳴器和LED燈組成，當(dāng)發(fā)生險(xiǎn)情時(shí)其能夠及時(shí)將接收到的指令以聲波的方式報(bào)告給監(jiān)測(cè)方，以便及時(shí)做出處理。其原電路理圖如下： 蜂鳴器、燈光報(bào)警器的原理圖由于只有各個(gè)模塊只有聯(lián)系在一起，才能將分散的各部分聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)整體的安防功能。因而聯(lián)系各模塊的電子線路在其中就擔(dān)任了十分重要的角色。本次設(shè)計(jì)的接口基本上使用的是串口，以串口通信來聯(lián)系各主要模塊。其電路原理圖如下： USB轉(zhuǎn)TTL串口電路原理圖 本章主要為本次課題研究設(shè)計(jì)了各個(gè)硬件電路，繪制了其相關(guān)的原理圖。其中包括傳感模塊電路圖，兩個(gè)主控模塊，兩個(gè)通信模塊，以及報(bào)警模塊和各接口電路的電路原理圖。由AD上繪制的原理圖生成對(duì)應(yīng)的PCB，然后對(duì)PCB進(jìn)行編輯，放好格局，布好線。隨后將之送廠家腐蝕，接著進(jìn)行板子的焊接，獲取實(shí)物。得到實(shí)物后進(jìn)行分模塊調(diào)試，相應(yīng)模塊的功能得以實(shí)現(xiàn)，最后通過接口電路實(shí)現(xiàn)各模塊的完整通信，達(dá)到相應(yīng)預(yù)期的功能。第5章 各模塊內(nèi)部程序的設(shè)計(jì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求寫入相關(guān)程序的部件主要有四個(gè)，分別是兩片SX1278芯片和兩片STM8芯片，其中空閑時(shí)間它們都是進(jìn)入循環(huán)等待的，直到有相關(guān)信息的觸發(fā)，它們才開始進(jìn)行相關(guān)處理。SX1278芯片一個(gè)做接收準(zhǔn)備一個(gè)做發(fā)送準(zhǔn)備，由其二者搭建LoRa通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的通信。此部分要分為兩部分進(jìn)行程序的設(shè)計(jì)：一部分為傳感探測(cè)模塊輸入的信息進(jìn)行處理；另一部分則是為報(bào)警模塊發(fā)送指令。這兩部分的單片機(jī)都需要與相應(yīng)的SX1278芯片進(jìn)行必要的通信和控制。以便能及時(shí)將感測(cè)模塊探測(cè)的信息發(fā)送出去，并且將接收模塊接收到的信息及時(shí)反饋給報(bào)警模塊。因此其流程框圖如下：煙霧探測(cè)傳感器開始STM初始化檢測(cè)到異常？將異常信息反饋給通信模塊結(jié)束是否 檢測(cè)模塊單片機(jī)流程圖開始STM8初始化有無信息傳入？將SX1276傳來的信號(hào)交付報(bào)警模塊結(jié)束是否 報(bào)警模塊單片機(jī)流程圖該模塊由時(shí)鐘來發(fā)控制信號(hào)，進(jìn)入開機(jī)后的循環(huán)等待階段，一個(gè)是等待傳感探測(cè)模塊發(fā)來報(bào)警信息，一個(gè)是等待通信模塊傳來報(bào)警信息，當(dāng)相關(guān)信息傳來時(shí)，其就連通相關(guān)模塊完成相關(guān)操作達(dá)到報(bào)警目的，當(dāng)險(xiǎn)情處理完畢，就重置探測(cè)模塊，重新進(jìn)入循環(huán)等待下一次的觸發(fā)，其主要程序見附錄里面的main函數(shù)。 LORA通信模塊程序設(shè)計(jì)此部分分為兩大模塊，一個(gè)為發(fā)送模塊，一個(gè)為接收模塊，由其組建成LoRa通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)通信。其中發(fā)送模塊主要等待STM8發(fā)來報(bào)警信號(hào)，其擔(dān)任發(fā)送任務(wù)，而接收模塊則等待發(fā)送模塊傳來的信號(hào)，將之傳給STM8處理。這一部分是這次課程研究的最重要部分，也是最突出的創(chuàng)新點(diǎn)。其流程圖如下：開始發(fā)送初始化CRC正確？發(fā)送完成？結(jié)束否否是是 發(fā)送模塊SX1278流程圖開始接收初始化接收完成？CRC正確？讀緩沖區(qū)結(jié)束是是否否 接收模塊SX1278流程圖該模塊同樣是由時(shí)鐘來控制，接通電源后進(jìn)入循環(huán)等待階段，等待相關(guān)模塊的指令傳輸，由其搭建的LoRa網(wǎng)絡(luò)將相應(yīng)的信息進(jìn)行傳輸。其核心程序代碼見附錄SX1278通信。 本章主要介紹了組建LoRa通信進(jìn)行的物聯(lián)網(wǎng)報(bào)警系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)思路，其中相關(guān)程序代碼都在附件中。核心部分在于SX1278芯片的組網(wǎng)以及STM8單片機(jī)的控制。將每一個(gè)核心模塊分解為兩部分，一部分作為接收模塊，一部分作為發(fā)送模塊，其實(shí)現(xiàn)均用流程圖來表示，而后續(xù)的程序代碼則主要由C語言完成，交由相關(guān)編譯器編譯后生成芯片可識(shí)別代碼。燒錄進(jìn)入芯片，實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。第6章 系統(tǒng)測(cè)試 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)測(cè)試的環(huán)境是學(xué)生宿舍，為了方便報(bào)警系統(tǒng)的觸發(fā)，沒有做相關(guān)煙霧及溫度傳感器的硬件，只是用一個(gè)開關(guān)代替。將報(bào)警設(shè)備置于鑒湖主教學(xué)樓一樓，探測(cè)設(shè)備置于學(xué)生宿舍學(xué)海C棟，將其處于待機(jī)狀態(tài)。由同學(xué)在學(xué)生宿舍模擬報(bào)警信號(hào)的觸發(fā)，看在鑒主教學(xué)樓的學(xué)生能否接收到相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)并觸發(fā)報(bào)警器。 在這個(gè)設(shè)計(jì)中，使用的是白盒、黑盒測(cè)試方法對(duì)測(cè)試的對(duì)象進(jìn)行測(cè)試，具體來說就是：黑盒盒測(cè)試是作為一個(gè)整體，不考慮各個(gè)模塊的功能，只考慮輸入輸出，只要我的輸入正確，我的輸出也必須達(dá)到我預(yù)期的目標(biāo)；而白盒測(cè)試則是對(duì)每個(gè)模塊采取分模塊測(cè)試，例如單片機(jī)模塊，通信模塊都可以作為一個(gè)最小系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。在我們進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候，被測(cè)試雙方要求拿著對(duì)應(yīng)的設(shè)備，到達(dá)指定的位置等待指令，每人攜帶自己帶有USB接口的供電設(shè)備，給硬件供電，等待相關(guān)觸發(fā)。第三個(gè)同學(xué)則告知拿著傳感探測(cè)模塊的同學(xué)，現(xiàn)在煙霧濃度已經(jīng)達(dá)到并超過預(yù)設(shè)值，請(qǐng)撥下相關(guān)開關(guān)代表報(bào)警觸發(fā)。第三個(gè)同學(xué)詢問拿著接收模塊硬件的同學(xué)，是否接到報(bào)警信號(hào)。如果接到報(bào)警信號(hào)，那么就說明我們的報(bào)警裝備基本功能已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過測(cè)試，可以得到我們預(yù)期的目標(biāo)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。在通信距離大致在5Km以內(nèi)，我們的通信基本可以實(shí)現(xiàn)，而且相關(guān)模塊基本功能也實(shí)現(xiàn)了。但是我們的蜂鳴器的響聲卻不如人意，究其原因主要是設(shè)計(jì)的時(shí)候沒有考慮蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)電壓，沒有給與相應(yīng)的放大電路，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電流小，蜂鳴器響聲小。所以在設(shè)計(jì)硬件電路原理圖的時(shí)候特地添加了一個(gè)放大電路，而且它在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中有多個(gè)地方需要用到，第一個(gè)地方是傳感器模塊，煙霧報(bào)警器觸發(fā)信號(hào)小，要將其信號(hào)放大了之后再傳給單片機(jī)處理，這樣才能有明確的觸發(fā)信號(hào)，另外溫度傳感器發(fā)出溫度報(bào)警信號(hào)后也需要一個(gè)放大器來放大其信號(hào)，后續(xù)蜂鳴器由于驅(qū)動(dòng)電壓高，同樣需要一個(gè)放大器來達(dá)到較為宏亮的報(bào)警聲音。而且經(jīng)過測(cè)試，如果相關(guān)模塊不加天線，通信距離會(huì)大大降低，因此，天線也是一個(gè)不可以忽略的重要組件。 通過對(duì)硬件的測(cè)試，基本上是達(dá)到了LoRa網(wǎng)絡(luò)的組建和通信。當(dāng)然，測(cè)試過程不會(huì)是一帆風(fēng)順的，剛開始分模塊測(cè)試的時(shí)候，每個(gè)模塊都實(shí)現(xiàn)了其要求的功能，但是將模塊一起連接后，就并不是簡(jiǎn)單模塊的疊加了，各個(gè)部分的接口，以及對(duì)主要模塊的連接都是一些大問題，經(jīng)過多次的調(diào)整，基本上可以到達(dá)預(yù)期目標(biāo)，但是蜂鳴器卻怎么都不會(huì)響起。剛開始的方案是將蜂鳴器一個(gè)引腳接地，一個(gè)引腳接在信號(hào)線上，由于自己沒有對(duì)信號(hào)添加放大電路，所以信號(hào)太微弱，導(dǎo)致基本上聽不到蜂鳴器的聲音，后來提出了一個(gè)解決方法（當(dāng)然直接添加一個(gè)信號(hào)放大器就可以解決問題，但是由于自己的硬件目前不方便再到廠家腐蝕因此再添加硬件不太現(xiàn)實(shí)），就是將蜂鳴器一個(gè)引腳接到VCC上，另一個(gè)接到信號(hào)線上，聲音就有了，但不大。不過至少基本實(shí)現(xiàn)了相關(guān)功能，感覺蠻開心的。其實(shí)物圖如下： 信息的采集與發(fā)送模塊實(shí)物圖 信息的接收和報(bào)警處理模塊實(shí)物圖總結(jié)伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各方面的安防問題備受社會(huì)關(guān)注。作為一名在學(xué)校學(xué)習(xí)、生活的學(xué)生，接觸的當(dāng)然主要是校內(nèi)生活，因此因地制宜的就設(shè)計(jì)了此款基于物聯(lián)網(wǎng)的安防系統(tǒng)，以確保在學(xué)生宿舍發(fā)生險(xiǎn)情的時(shí)候可以及時(shí)的處理，避免更加大的損失。而因?yàn)榇罱ò卜老到y(tǒng)需要大量的傳感檢測(cè)器，但目前經(jīng)濟(jì)情況無法滿足相關(guān)需求，故本文中設(shè)計(jì)的探測(cè)器比較少，只有溫度報(bào)警器和煙霧報(bào)警器等，而且在后續(xù)的答辯過程中為了滿足答辯時(shí)能夠立即得到應(yīng)答，它的觸發(fā)用了一個(gè)觸發(fā)開關(guān)來解決?？偟膩碚f，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要做的工作有以下幾個(gè)：（1）對(duì)現(xiàn)代社會(huì)環(huán)境中存在的安全隱患進(jìn)行了比較細(xì)致的分析，特別是關(guān)于校園環(huán)境中的安全隱患。在結(jié)合國外安防現(xiàn)狀分析的同時(shí)，將國內(nèi)的情形也做了一番對(duì)比，得出目前我們現(xiàn)階段國內(nèi)安防系統(tǒng)的現(xiàn)狀以及其發(fā)展的特點(diǎn)。（2）對(duì)于多個(gè)無線組網(wǎng)技術(shù)的分析和研究，并選擇了以SX1278芯片為核心的LoRa系統(tǒng)作為組網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離、無失真通信。同時(shí)這也是本次研究的核心創(chuàng)新點(diǎn)，因?yàn)榇朔NLoRA組網(wǎng)技術(shù)目前在國內(nèi)屬于比較前沿，應(yīng)用比較少的一項(xiàng)技術(shù)。但是其比以前的藍(lán)牙組網(wǎng)或者是ZigBee組網(wǎng)好很多，而且有很多優(yōu)點(diǎn)。（3）學(xué)習(xí)了AD軟件的使用，對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行電路圖的繪制以及PCB的生成，交有廠家燒蝕得到相關(guān)硬件產(chǎn)品，以達(dá)到本次畢設(shè)研究的要求。（4）學(xué)習(xí)了IAR軟件的使用，學(xué)會(huì)了如何使用IAR軟件對(duì)單片機(jī)進(jìn)行程序的燒錄，以及相關(guān)的調(diào)試。（5）對(duì)于目前比較前沿的芯片SX1278以及比較實(shí)用的單片機(jī)STM8做了相