基于物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)(共36頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院（系）： 信息工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 電信1206班 學(xué)生姓名： 胡青 指導(dǎo)教師： 蘇楊 專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包括任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保障、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)學(xué)位論文管理部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和

2、借閱。本人授權(quán)省級(jí)優(yōu)秀學(xué)士論文評(píng)選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于 1、保密囗，在 年解密后適用本授權(quán)書(shū) 2、不保密囗 。（請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“”）作者簽名： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 年 月 日摘 要物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是國(guó)家當(dāng)今大力發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù),同時(shí)也是很多國(guó)家研究的重要內(nèi)容。當(dāng)前基于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用不斷出現(xiàn),人們也都急切的盼望物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以和計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)一樣給我們帶來(lái)一種新的體驗(yàn)。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于安防更是當(dāng)前社會(huì)進(jìn)步的一個(gè)閃光點(diǎn)。本文選取了目前技術(shù)比較前沿物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在安防系統(tǒng)的應(yīng)用作相關(guān)研究?；谖锫?lián)網(wǎng)的安防系

3、統(tǒng)是一種克服現(xiàn)有布線局限，在不需要重新給相應(yīng)安防區(qū)域走線的前提下，使用靈敏度高，通訊距離遠(yuǎn)，網(wǎng)絡(luò)可靠性強(qiáng)，功耗低的LORA無(wú)線通信，實(shí)現(xiàn)安防報(bào)警的安防系統(tǒng)。目前本系統(tǒng)LORA通信模塊采用的是升特公司提供的SX1278芯片。而控制模塊則采用STM 8單片機(jī)完成，傳感器模塊則由一個(gè)煙霧傳感器和一個(gè)溫度傳感器組成。報(bào)警模塊為一個(gè)蜂鳴器和報(bào)警燈，當(dāng)相應(yīng)區(qū)域發(fā)生警情時(shí)，蜂鳴器響起報(bào)警燈閃爍。作為一種安防系統(tǒng)，該系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，具有通信可靠，布置簡(jiǎn)單，對(duì)于學(xué)生宿舍的火災(zāi)預(yù)警有著很好的相適應(yīng)性等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)、LORA通信、安防、SX1278、STM 8AbstractInternet of

4、 Things technology is a new technology in today's developing countries, but also an important part of many national studies. Based on the current Internet of Things applications continue to emerge, and people are eagerly looking forward to networking technology and computer technology, Internet

5、technologies has brought us a new experience. Internet of Things used in security is a bright spot of the current economic and social development. This paper selects the current indoor environment monitoring based networking technology people are more concerned about remote access to information, re

6、search and other aspects of security, to explore the application of networking technology in the security systemInternet of Things based security system that overcomes the limitations of existing wiring, without requiring a complete re-alignment to the corresponding area of security, the use of high

7、 sensitivity, communication distance, network reliability, low-power wireless communication LORA, achieve security alarm security system.At present, the system LORA communication module uses a Semtech's SX1278 chip. The control module is used STM 8 MCU to complete the sensor module by a smoke se

8、nsor and a temperature sensor. The alarm module is a buzzer and warning lights when the corresponding area of police intelligence, the buzzer sounded and the alarm lamp flashes.As a security system, which compared to conventional systems with reliable communications, simply furnished dormitories of

9、the fire alarm has the characteristics of a good phase adaptability.Keywords: Internet of Things, LORA communications, security, SX1278, STM 8目錄第1章 緒論1.1研究背景在科技的不斷進(jìn)步國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷提高背景下，社會(huì)中的各個(gè)階層對(duì)于安防的需求也是與日俱增。特別是各種高新技術(shù)應(yīng)用于安防，使得安防行業(yè)得以迅速發(fā)展起來(lái)，而物聯(lián)網(wǎng)則是現(xiàn)今使用比較貼近生活、適用范圍寬廣的網(wǎng)絡(luò)。將之與安防系統(tǒng)相結(jié)合，可以安防更加有效，更加方便。對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的定義，早在2005年國(guó)際

10、電聯(lián)就已經(jīng)做出了解釋。這個(gè)定義和先前對(duì)于其下的定義有很大的不同，先前認(rèn)為，以無(wú)限傳感技術(shù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)就是物聯(lián)網(wǎng)【 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能安防系統(tǒng)應(yīng)用研究武士濤，故宮博物院，2012】?，F(xiàn)在人們?cè)谶@個(gè)基礎(chǔ)上做了比較大的擴(kuò)展：物聯(lián)網(wǎng)是一種在時(shí)間、地點(diǎn)、物體之間沒(méi)有限制;各種終端、傳感器相互連接與應(yīng)用的一門(mén)技術(shù)。它可以和相應(yīng)的信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。大家都知道，08年奧運(yùn)會(huì)在安防上面就做得十分好。除了相關(guān)規(guī)劃、布置等主觀上的工作做得好之外，在客觀上對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用所起的作用同樣是不能忽略的。物聯(lián)網(wǎng)在那次奧運(yùn)會(huì)上對(duì)于交通的指揮、食品安全的追溯、安全防護(hù)等許多方面應(yīng)用廣泛，作用明顯。1.2國(guó)內(nèi)外研究

11、現(xiàn)狀目前，國(guó)外的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，主要集中在一些發(fā)達(dá)國(guó)家。這項(xiàng)技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用也十分寬。就當(dāng)前來(lái)說(shuō)除了大家熟知的安防等領(lǐng)域外，已經(jīng)擴(kuò)展到環(huán)境監(jiān)測(cè)、生物醫(yī)學(xué)等多領(lǐng)域。伴著通信技術(shù)和微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，安防技術(shù)這幾年來(lái)已經(jīng)慢慢地向網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的方向發(fā)展。很多安全防護(hù)使用的是人力的巡查和防護(hù)檢測(cè)相結(jié)合的方式來(lái)提高安防系統(tǒng)的反應(yīng)速度和聯(lián)動(dòng)效率。不過(guò)，這類(lèi)安防體系有很多缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在其功能比較單一，智能化不高等方面。新一代的安防系統(tǒng)應(yīng)該做到能夠?qū)Π踩鹿始皶r(shí)、準(zhǔn)確、有效的傳遞出去。而物聯(lián)網(wǎng)與安防的結(jié)合可以使這個(gè)目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，使安防設(shè)備間直接通信、交互、協(xié)作，為安防產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展開(kāi)辟了一片新的

12、領(lǐng)域。智能安防和物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合使的安防系統(tǒng)的安防能力大幅提升。它們的結(jié)合可以使安全管理和防護(hù)更加全面。對(duì)于國(guó)民的人身和財(cái)物有了比較可靠的保障【 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能安防系統(tǒng)應(yīng)用研究武士濤，故宮博物院，2012】。1.3研究意義在我國(guó)的高速發(fā)展過(guò)程中，安防的潛在市場(chǎng)十分大。不過(guò)現(xiàn)有的安全防護(hù)系統(tǒng)卻有著許多的缺點(diǎn)。例如功能比較單一，聯(lián)動(dòng)性差，反應(yīng)慢，很難滿(mǎn)足目前市場(chǎng)的需求。其最主要的原因是智能化和通信技術(shù)在安防中應(yīng)用不足引起的。雖然說(shuō)目前很多地方都有比較簡(jiǎn)易的安防報(bào)警裝置，但是其誤報(bào)率特別高，導(dǎo)致達(dá)不到相應(yīng)的需求；而且有些地方的通信比較不穩(wěn)定，一個(gè)小小的故障可能會(huì)引起整個(gè)安防系統(tǒng)的崩潰；對(duì)于一些無(wú)線

13、通信還存在信號(hào)串?dāng)_的問(wèn)題，導(dǎo)致報(bào)警信息不能及時(shí)的送達(dá)指定的地方，延誤救援處理，導(dǎo)致更加大的財(cái)產(chǎn)損失。所有的上述問(wèn)題就目前來(lái)說(shuō)可以使用一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)的智能安防系統(tǒng)得到有效的解決。在無(wú)線通信領(lǐng)域，其部署靈活，可以將很多裝置連接起來(lái)，解決信息采集、傳遞和處理的難題。而且，近些年，世界各地的安全事故時(shí)有發(fā)生，現(xiàn)今所存在的安全防護(hù)體系的智能化比較低，很大一部分依然需要依靠人員參與與處理，這勢(shì)必導(dǎo)致大量的人力物力損耗。這些原因很大程度上限制了安防體系的推廣，很難應(yīng)對(duì)相應(yīng)的事故。所有的這一切導(dǎo)致了目前市場(chǎng)上對(duì)于一款新的安防體系的急切需求【 明察秋毫:基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能安防王鵬，中科院，2013】。1.4研

14、究?jī)?nèi)容與預(yù)期目標(biāo)研究的主要內(nèi)容是基于芯片SX1278，來(lái)搭建相關(guān)物聯(lián)網(wǎng)，使用相關(guān)傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)環(huán)境的變化，如果有險(xiǎn)情，能及時(shí)迅速地做出響應(yīng)。由于這些方面涉及硬件的生成，所以在進(jìn)行畢設(shè)之前，我首先必須需要學(xué)會(huì)如何使用AD這款軟件繪制相關(guān)原理圖，生成相應(yīng)的PCB將之完成布線，布局的設(shè)計(jì)，然后將之發(fā)給相關(guān)廠家進(jìn)行燒蝕，得到相應(yīng)的板子，買(mǎi)回相應(yīng)的元件，將之焊上后進(jìn)行測(cè)試。本次畢設(shè)我將之分為了四個(gè)模塊完成，分別是：通信模塊，主控模塊，傳感檢測(cè)模塊以及報(bào)警模塊。其中最為主要的是通信模塊，其次為主控模塊。而由于傳感器以及報(bào)警器目前相關(guān)領(lǐng)域都研究比較成熟，所以這兩方面的研究在本次畢設(shè)中涉及比較少。而且本次畢設(shè)主

15、要的創(chuàng)新點(diǎn)就在于通信模塊的設(shè)計(jì)，使用的是基于SX1278芯片的LoRa網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。所以著重關(guān)注的是通信模塊，主控模塊采用的是STM8芯片，一款比較比較便宜但是特別適用的芯片，性?xún)r(jià)比高。希望通過(guò)此次研究，可以使自己掌握AD的使用，以及相關(guān)單片機(jī)的知識(shí)。并且能夠自主使用IAR將相關(guān)程序燒錄進(jìn)去，實(shí)現(xiàn)控制和通信，達(dá)到相關(guān)安防的目的。第2章 相關(guān)技術(shù)概述2.1傳感器技術(shù)傳感器是一種能夠?qū)Νh(huán)境中相應(yīng)因素的變化做出感知的器件。在這方面上，它和人們的感知比較相似：人們通過(guò)眼睛看東西，耳朵聽(tīng)聲音，手去感觸。它就是一種檢測(cè)設(shè)備，和人類(lèi)世界的認(rèn)識(shí)和改造世界的最基本的本能類(lèi)似。目前傳感器技術(shù)在生活的各個(gè)角落都有應(yīng)用

16、，我們可以在很多地方發(fā)現(xiàn)它們的身影【 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)校園智能安防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)劉薇,電子科技大學(xué)，2013】。2.2嵌入式技術(shù)嵌入式技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)分支，它和大家目前比較熟悉的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有所不同，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以滿(mǎn)足各類(lèi)人員一些無(wú)明確目標(biāo)的需求，但是嵌入式則是為相關(guān)人員量身定做而發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)性能高，針對(duì)性強(qiáng)的技術(shù)系統(tǒng)【 基于GSM的物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)龔宸，華中師范大學(xué)，2013】。嵌入式系統(tǒng)和通用計(jì)算機(jī)相比，在操作上要簡(jiǎn)便很多，通用計(jì)算機(jī)需要專(zhuān)用的各種接口，需要相應(yīng)的操作系統(tǒng)，才能驅(qū)動(dòng)客戶(hù)需要運(yùn)行的應(yīng)用程序。但是嵌入式則可以不需要這些，不夠?yàn)榱诉_(dá)到多任務(wù)、系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)執(zhí)行、

17、各庫(kù)函數(shù)可以有效調(diào)用等功能，用戶(hù)需要自己配置開(kāi)發(fā)平臺(tái)【 基于GSM的物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)龔宸，華中師范大學(xué)，2013】。2.3 Altium DesignerAD是一款運(yùn)行在Windows操作系統(tǒng)下的電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)軟件，它可以進(jìn)行原理圖設(shè)計(jì)、電路仿真、PCB繪制編輯、拓?fù)溥壿嬜詣?dòng)布線、信號(hào)完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等相關(guān)操作，是一款目前來(lái)說(shuō)比較受很多電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)者歡迎的軟件，可以大大提高相關(guān)愛(ài)好者的電路設(shè)計(jì)效率。2.4組網(wǎng)技術(shù)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要采用的是SX1278組建的LoRa網(wǎng)絡(luò)。在物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線技術(shù)中，除了局域網(wǎng)和短距離通信外，還有城域網(wǎng)。不過(guò)，所有的這些技術(shù)都智能在通信遠(yuǎn)近以及功率消耗高低上

18、選擇其一。就目前通信領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，器件工作的頻帶范圍、數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾屎蜆?gòu)網(wǎng)結(jié)構(gòu)是通信設(shè)施的幾個(gè)重要參數(shù)。很多以往的無(wú)線通信技術(shù)對(duì)于這幾個(gè)重要參數(shù)都只能做出折衷處理而升特公司采取的最新的擴(kuò)頻通信技術(shù)徹底改變了折種折衷處理的考慮，這就是由SX1278組建的LoRa通信網(wǎng)絡(luò)，其融合了數(shù)字?jǐn)U頻、數(shù)字信號(hào)處理和前向糾錯(cuò)編碼技術(shù)，擁有前所未有的性能。在通信距離上大大提高的同時(shí)其功率消耗也是大大降低。LoRa通信使用的是星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這導(dǎo)致它和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有很大的區(qū)別和很明顯的優(yōu)勢(shì)，其延遲低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于組建?；贚oRa通信的SX1278芯片，可以直接組網(wǎng)；而對(duì)于其距離比較遠(yuǎn)的連接，則能夠采用網(wǎng)關(guān)設(shè)施進(jìn)行中繼

19、組網(wǎng)的相應(yīng)連接。LoRa通信的網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商不但能夠組建覆蓋范圍寬廣的廣域網(wǎng)通信設(shè)施，而且能夠利用簡(jiǎn)單的網(wǎng)關(guān)設(shè)備來(lái)組建局域網(wǎng)，只要物聯(lián)網(wǎng)設(shè)施中有LoRa芯片或模塊，就能夠快速實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)和配置。在廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)這兩種不同的網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便快捷的組網(wǎng)，在和以自組網(wǎng)見(jiàn)長(zhǎng)的ZigBee協(xié)議相比，其具有十分顯著的優(yōu)勢(shì)。較低的功率消耗毫無(wú)疑問(wèn)是LoRa通信的一個(gè)最大優(yōu)點(diǎn)，LoRa通信采用擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)，能夠解調(diào)出低于20 dB的噪聲，這使得網(wǎng)絡(luò)更加準(zhǔn)確和可靠，并且采用不同的擴(kuò)頻因子能夠改變擴(kuò)頻系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率，同時(shí)能夠變化的擴(kuò)頻因子使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)容量擴(kuò)大了許多，因?yàn)槭褂貌灰粯訑U(kuò)頻因子的數(shù)據(jù)能夠在同一信道中共同存

20、在。和傳統(tǒng)的使用一定速率的FSK系統(tǒng)做比較，LoRa通信的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)消除了同步開(kāi)銷(xiāo)和跳數(shù)，所以降低了功率的消耗，按照正常情況來(lái)說(shuō)其大致95%的節(jié)點(diǎn)只占用10%的總能耗。綜上所述，和其他的無(wú)線通信系統(tǒng)相比，由SX1278所組建的LoRa通信網(wǎng)絡(luò)有以下幾個(gè)主要的突出優(yōu)點(diǎn)：1、采用擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)能在提高通信效率的同時(shí)減弱并消除一定的干擾噪聲。2、其構(gòu)網(wǎng)結(jié)構(gòu)使用的是星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在允許并發(fā)的前提下降低了消耗的功率，同時(shí)還消除了跳數(shù)和同步開(kāi)銷(xiāo)。3、LoRa在不需要中繼的情況下就可以工作很大程度上降低了構(gòu)網(wǎng)的成本。4、在通信距離上，它有很大的優(yōu)勢(shì)，它可以在普通環(huán)境中通信距離達(dá)到5Km以上，而同等條件下的其

21、他無(wú)線通信幾乎是不可能完成。5、和目前的3G、4G蜂窩網(wǎng)絡(luò)相比，其擴(kuò)展性更好，性?xún)r(jià)比更高，更適合各種場(chǎng)合的應(yīng)用。2.5本章小結(jié)本章主要闡述了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的各大需求，以目前的社會(huì)生活環(huán)境為背景，在不需要開(kāi)銷(xiāo)太大的情況下，解決室內(nèi)安防問(wèn)題。由于研究者我是一名大學(xué)生，就以自己在學(xué)校的生活環(huán)境為背景，針對(duì)學(xué)生宿舍設(shè)計(jì)的一款安防系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)此次系統(tǒng)中，涉及很多方面的技術(shù)問(wèn)題。例如LoRa擴(kuò)頻技術(shù)，傳感檢測(cè)技術(shù)，IAR軟件使用技術(shù)等。各種技術(shù)的學(xué)習(xí)都是為了后續(xù)方案的實(shí)現(xiàn)，以滿(mǎn)足目前的安防需求。在這里著重需要一提的是LoRa擴(kuò)頻通信技術(shù)的使用，本次課題研究也是根據(jù)這方面比較前沿的技術(shù)來(lái)構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的

22、，由于此項(xiàng)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)多因此估計(jì)今后在涉及相關(guān)方面的通信時(shí)，大部分人就會(huì)選擇這項(xiàng)技術(shù)，而本節(jié)的組網(wǎng)技術(shù)則是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的核心和主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)。由于此次組網(wǎng)技術(shù)較目前這個(gè)時(shí)期來(lái)說(shuō)是一門(mén)比較新的技術(shù)，其許多突出的優(yōu)點(diǎn)導(dǎo)致它的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。第3章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案3.1系統(tǒng)需求分析根據(jù)目前學(xué)生宿舍的狀況，當(dāng)夏天到來(lái)時(shí)，蚊子便多了起來(lái)，因此很多沒(méi)有帶蚊帳的學(xué)生就開(kāi)始點(diǎn)蚊香了，而且有些粗心的同學(xué)在早上起床后并沒(méi)有將之熄滅，就急匆匆的跑去上課，留下了巨大的安全隱患。就目前全國(guó)大學(xué)生火災(zāi)問(wèn)題的發(fā)生，疏忽是主要的。那么當(dāng)此次火災(zāi)無(wú)可避免的發(fā)生了的時(shí)候，如何才能更加及時(shí)的采取救援措施，減少損失才是后續(xù)的重點(diǎn)，由于學(xué)

23、校學(xué)生宿舍多，管理員不可能在平時(shí)就挨個(gè)寢室每天去監(jiān)視一段時(shí)間，這個(gè)時(shí)候，能夠及時(shí)發(fā)送險(xiǎn)情，報(bào)告位置的系統(tǒng)便被迫切需要著?；谶@種情況，又考慮到安裝目前市面上比較活躍的一套安防系統(tǒng)比較耗資，一款又能及時(shí)報(bào)告險(xiǎn)情，又便于鋪設(shè)安裝和構(gòu)建的安防系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生了。基于各種基本情況，對(duì)它的主要要求有以下幾個(gè)方面：（1）能夠基于現(xiàn)有的基本電路，不用外加鋪設(shè)其他線路，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定無(wú)線通信。（2）對(duì)于現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)，能夠做到互不干擾，例如有人在使用藍(lán)牙通信，這個(gè)時(shí)候使用與其相近的頻率通信會(huì)導(dǎo)致自己的通信效果不理想。（3）技術(shù)比較前沿，能夠跟上時(shí)代的步伐，目前我們已經(jīng)步入4G時(shí)代，再使用2G網(wǎng)絡(luò)會(huì)顯得比較落后，而且通

24、信質(zhì)量也跟不上。（4）有一套完整的傳感監(jiān)測(cè)器，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)被監(jiān)測(cè)區(qū)域，保證發(fā)生險(xiǎn)情的時(shí)候能夠及時(shí)作出識(shí)別并處理。（5）有一套功能強(qiáng)大，通信的距離遠(yuǎn)，通信穩(wěn)定而且可靠，功率消耗低的通信系統(tǒng)，構(gòu)建一個(gè)相應(yīng)的通信網(wǎng)絡(luò)，保持實(shí)時(shí)通信。（6）對(duì)于信息的處理要能夠及時(shí)準(zhǔn)確，有一個(gè)與之相關(guān)的報(bào)警系統(tǒng)，隨時(shí)提醒相關(guān)人員做好應(yīng)急準(zhǔn)備。3.2安防監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案本次畢業(yè)設(shè)計(jì)安防監(jiān)控系統(tǒng)主要是針對(duì)當(dāng)前學(xué)生宿舍來(lái)設(shè)計(jì)的，主要用于火災(zāi)的報(bào)警。因此，該安防系統(tǒng)主要的元器件可以分為兩部分，一部分是用于信息采集和發(fā)送的，另一部分是用于信息接收和處理的。這兩部分其有些模塊是一樣的，例如通信模塊都是使用的SX1278芯片，用以

25、組建LoRa通信網(wǎng)絡(luò)。用相應(yīng)的需求來(lái)作為我們?cè)O(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)，火災(zāi)報(bào)警要求我們的系統(tǒng)能夠在發(fā)生火災(zāi)的時(shí)候迅速反應(yīng)，及時(shí)將報(bào)警信息發(fā)送出來(lái)，相應(yīng)的接收設(shè)備接收到信息后要求馬上做出處理。因此本次設(shè)計(jì)使用了兩個(gè)傳感探測(cè)器，一個(gè)是煙霧報(bào)警器，一個(gè)是溫度報(bào)警器，我們事先預(yù)設(shè)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，以免誤報(bào)。例如溫度標(biāo)注值設(shè)為60攝氏度，當(dāng)溫度達(dá)到或者超過(guò)該值的時(shí)候，其作出響應(yīng)，無(wú)論另一個(gè)傳感探測(cè)器監(jiān)測(cè)系數(shù)是否超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值，即這兩個(gè)傳感探測(cè)器采用的是或門(mén)的連接方式。其中信息采集和發(fā)送模塊的流程圖如圖3.1，信息接收和處理模塊的流程圖如圖3.2。開(kāi)始各模塊初始化煙霧濃度超出預(yù)設(shè)值？溫度超出預(yù)設(shè)值？發(fā)送報(bào)警信息給單片機(jī)單片機(jī)

26、處理后將報(bào)警信息交由通信模塊通信模塊發(fā)出信息結(jié)束否否是是圖3.1 信息的采集和發(fā)送模塊流程圖開(kāi)始各模塊初始化是否收到報(bào)警信息？將信息交由單片機(jī)處理報(bào)警模塊做出響應(yīng)結(jié)束否是圖3.2 信息接收和處理模塊流程圖3.3主控模塊單片機(jī)的選擇主控模塊的元器件剛開(kāi)始在方案剛剛形成的時(shí)候采用的是DA14580，就如同我在開(kāi)題報(bào)告中的設(shè)計(jì)一樣，正準(zhǔn)備以此為基礎(chǔ)開(kāi)始相關(guān)設(shè)計(jì)的時(shí)候，就有同學(xué)向我推薦STM32單片機(jī)，他說(shuō)此款單片機(jī)操作簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大。當(dāng)我準(zhǔn)備上手此款單片機(jī)的時(shí)候，一次網(wǎng)上的無(wú)意搜索，我發(fā)現(xiàn)了一款比較便宜的芯片，它就是STM8。其性?xún)r(jià)比很高，而且對(duì)于我的此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求完全可以滿(mǎn)足，因此，后面的設(shè)計(jì)

27、也就應(yīng)用了此款性?xún)r(jià)比高的單片機(jī)STM8。當(dāng)然，我主要是利用它來(lái)控制通信，和SX1278進(jìn)行配合，達(dá)到基于物聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)。3.4通信模塊核心芯片的選擇通信模塊是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)最重點(diǎn)的部分，也是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)地突出創(chuàng)新點(diǎn)。以前的物聯(lián)網(wǎng)主要采用的是現(xiàn)在技術(shù)比較成熟，而且應(yīng)用比較廣泛的通信方式，例如2G通信網(wǎng)絡(luò)GSM，以及現(xiàn)在的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)藍(lán)牙通信和ZigBee通信等等。但是大家考慮一下，現(xiàn)在的我們?cè)缫巡饺?G時(shí)代，對(duì)于以前2G、3G的使用一定會(huì)隨著人類(lèi)的進(jìn)步，越來(lái)越少，舊的技術(shù)肯定是無(wú)法適應(yīng)新的時(shí)代需求的，因此他們才會(huì)被時(shí)代所淘汰。而本次畢業(yè)設(shè)計(jì)則是采用的是目前比較前沿的4G、5G網(wǎng)絡(luò)來(lái)搭建通信系統(tǒng)，選取

28、的芯片是SX1278，構(gòu)建的是LoRa網(wǎng)絡(luò)。與其他通信方式相比，選擇SX1278的其他原因主要有：由于在靈敏度方面SX1278其靈敏度高，通訊距離在相同的發(fā)射功率和其他條件下，SX1278顯著增加。并且FSK和藍(lán)牙都是短距離通訊的一種方式，并不一定適合安防系統(tǒng)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)和應(yīng)用; 而且SX1278與目前應(yīng)用較多地 ZIGBEE通信控制方法相較而言，在通信距離，網(wǎng)絡(luò)的可靠性，功率的消耗和載波的頻率等方面是有十分大的優(yōu)勢(shì)。（1）通信的距離: SX1278在可視化條件下可以達(dá)到15km; ZIGBEE在同等條件下的最遠(yuǎn)距離僅僅只是2km。（2）通信可靠性: ZIGBEE組合網(wǎng)絡(luò)的方式一般采樣對(duì)等

29、無(wú)線網(wǎng)，組合網(wǎng)絡(luò)的算法比較復(fù)雜，在網(wǎng)絡(luò)通信中，其出現(xiàn)問(wèn)題的概率十分大，而且如果網(wǎng)絡(luò)中的哪個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生了故障，整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)就會(huì)毫無(wú)例外的癱瘓。SX1278一方面在通訊距離上其距離遠(yuǎn)；另一方面使用的星型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，組網(wǎng)方式簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式進(jìn)行通信，在通信中某個(gè)通信節(jié)點(diǎn)發(fā)生通信問(wèn)題，并不會(huì)影響通信中的其它各個(gè)通信支路的通信傳輸。(3)功率消耗低: 在接收電流方面SX1278的接收電流比 10mA還小，但是ZigBee的接收電流卻比30mA還高。(4)載波頻率: 目前國(guó)內(nèi)ZIGBEE 頻率都是2.4GHz，由于 2.4GHz 頻率設(shè)備眾多，比如Wifi，藍(lán)牙等，ZIGBEE 通訊易于受到干擾；SX1

30、278是434MHz 或 868MHz，在室外環(huán)境設(shè)備較少，不易受到干擾，同時(shí)集成了跳頻技術(shù)，抗干擾能力強(qiáng)。所以，綜合上述多種優(yōu)勢(shì)，以及作為本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的突出亮點(diǎn)，我選取了SX1278芯片所組建的LoRa網(wǎng)絡(luò)來(lái)承擔(dān)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的通信模塊。3.5本章小結(jié)在形成總體方案的時(shí)候，我查閱了許多資料，無(wú)論是網(wǎng)上的文檔，還是圖書(shū)館所藏的圖書(shū)，都進(jìn)行了參照，選擇了這一套最優(yōu)的方案。之前有一個(gè)也很不錯(cuò)的方案被我用目前的方案給替代了。以前的那套方案是這樣的，它是以一個(gè)GSM系統(tǒng)為核心部件，在被監(jiān)測(cè)室內(nèi)安裝其傳感檢測(cè)模塊，當(dāng)其檢測(cè)到險(xiǎn)情的時(shí)候，將信號(hào)發(fā)送給GSM模塊，由它向?qū)?yīng)的手機(jī)發(fā)送短信，以提醒相關(guān)人員及時(shí)采

31、取措施。對(duì)比目前的方案，其主要不同點(diǎn)在于通信模塊，以前被舍棄的方案的通信模塊采用的是GSM的2/3G網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，對(duì)比之下采用LoRa通信（4/5G網(wǎng)絡(luò)）原因一方面在于目前早已步入4G時(shí)代，運(yùn)營(yíng)商早已經(jīng)進(jìn)軍新領(lǐng)域，以前的2G、3G網(wǎng)絡(luò)正在慢慢被淘汰。另一方面現(xiàn)在所選的方案實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較容易，而且比較實(shí)用，開(kāi)銷(xiāo)也比GSM小。單從成本上考慮，GSM至少還得再辦一張電話(huà)卡，每月交其月租，才能實(shí)現(xiàn)通信。而LoRa網(wǎng)絡(luò)通信成本低，功耗小，一次投入，持久使用。在選擇通信模塊的時(shí)候，為什么沒(méi)有選擇目前使用比較廣的藍(lán)牙協(xié)議通信或者是ZigBee通信的原因也都是性能的差距。選擇目前較為新的技術(shù)，雖然實(shí)現(xiàn)起來(lái)有很多難關(guān)

32、需要攻克，但是其性能的優(yōu)勢(shì)往往是占主要的。第4章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)硬件組成框圖此系統(tǒng)主要由四部分組成，包括通信模塊，主控模塊，傳感檢測(cè)模塊以及報(bào)警模塊。主要實(shí)現(xiàn)的功能有檢測(cè)環(huán)境溫度，檢測(cè)環(huán)境中的煙霧濃度，當(dāng)溫度或者煙霧濃度達(dá)到一定的設(shè)定值之后，主控模塊的單片機(jī)發(fā)送相關(guān)指令給通信模塊，通信模塊接收到指令通過(guò)組建的LoRa網(wǎng)絡(luò)將信息及時(shí)傳輸出來(lái)，發(fā)送給相應(yīng)的接收模塊，接收模塊再將收集到的信息傳遞給處理器（主控模塊），由處理器對(duì)相應(yīng)的信息作出處理，將處理結(jié)果交給對(duì)應(yīng)的報(bào)警器，實(shí)現(xiàn)安防監(jiān)控。因此，其系統(tǒng)框圖如下圖的圖4.1、圖4.2。STM 8SX1278主時(shí)鐘晶振煙霧探測(cè)傳感器溫度探測(cè)傳感器圖

33、4.1 報(bào)警數(shù)據(jù)采集及發(fā)送模塊STM 8SX1278主時(shí)鐘晶振蜂鳴報(bào)警器燈光報(bào)警器圖4.2 報(bào)警數(shù)據(jù)接收及報(bào)警模塊4.2主控模塊單片機(jī)電路原理圖設(shè)計(jì)該模塊主要分為兩個(gè)部分，一個(gè)是發(fā)送模塊的處理器，一個(gè)是接收模塊的處理器，其主要的功能是實(shí)現(xiàn)信息的及時(shí)處理。將其相關(guān)電路設(shè)計(jì)完畢后，采用不同的程序使之完成不同的功能。在本模塊中采用的芯片主要是STM8，其電路設(shè)計(jì)原理圖如下：圖4.3 主控模塊STM8電路設(shè)計(jì)原理圖4.3通信模塊電路原理圖設(shè)計(jì)該模塊分為兩個(gè)部分，一個(gè)為發(fā)送模塊，一個(gè)為接收模塊，使用的是同一種芯片以及相同的原理圖，其芯片選型為SX1278，是本次研究課題的核心部分，使用升特公司生產(chǎn)的芯片

34、來(lái)組建超遠(yuǎn)距離無(wú)線通信。為了通信的可靠性，給其每個(gè)都配發(fā)了相關(guān)的天線組件。其電路設(shè)計(jì)原理圖如下：圖4.4 SX1278通信模塊電路設(shè)計(jì)原理圖4.4傳感模塊電路原理圖設(shè)計(jì)該模塊主要由兩個(gè)傳感器電路組成，分別是：溫度傳感器和煙霧傳感器，這兩個(gè)電路在整體設(shè)計(jì)中主要承擔(dān)對(duì)外部環(huán)境的監(jiān)測(cè)，當(dāng)外部環(huán)境中其監(jiān)測(cè)的值超出相關(guān)設(shè)定值時(shí)，其將相關(guān)異常信號(hào)發(fā)送給發(fā)送給主控模塊，由其交由通信模塊將信息發(fā)送出去進(jìn)行后續(xù)的處理，其電路設(shè)計(jì)原理圖如下：圖4.5 基于DS18B20的溫度傳感探測(cè)器的原理圖圖4.6 基于AD590的溫度傳感探測(cè)器的原理圖上面給出了兩種溫度傳感探測(cè)器的原理圖，其中第一個(gè)DS18B20為一個(gè)元器件

35、，電路連接方便，但是相應(yīng)的程序驅(qū)動(dòng)較為復(fù)雜。而第二個(gè)基于AD590的溫度傳感探測(cè)器則是電路較為復(fù)雜，但是相應(yīng)的程序則較為簡(jiǎn)單。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(lái)了。圖4.7 基于MQ-2的煙霧傳感探測(cè)器原理圖其中信號(hào)放大電路如圖4.8，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。圖4.8 信號(hào)放大電路4.5報(bào)警器模塊電路原理圖設(shè)計(jì)由于本次實(shí)驗(yàn)是按照功能來(lái)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?chē)欠癜l(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)

36、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：圖4.9 蜂鳴器、燈光報(bào)警器的原理圖4.6各模塊通信接口電路原理圖設(shè)計(jì)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(lái)，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(lái)聯(lián)系各主要模塊。其電路原理圖如下：圖4.10 USB轉(zhuǎn)TTL串口電路原理圖4.7本章小結(jié)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

37、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(guò)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)5.1系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)概述本次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求寫(xiě)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(kāi)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。5.2單片機(jī)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)此部分

38、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：開(kāi)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)束是否圖5.1 檢測(cè)模塊單片機(jī)流程圖開(kāi)始STM8初始化有無(wú)信息傳入？將SX1276傳來(lái)的信號(hào)交付報(bào)警模塊結(jié)束是否圖5.2 報(bào)警模塊單片機(jī)流程圖該模塊由時(shí)鐘來(lái)發(fā)控制信號(hào)，進(jìn)入開(kāi)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(lái)報(bào)警信息，一個(gè)是等待通信模塊傳來(lái)報(bào)警信息，當(dāng)相關(guān)信息

39、傳來(lái)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(jiàn)附錄里面的main函數(shù)。5.3 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(lái)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(lái)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(kāi)始發(fā)送初始化CRC正確？發(fā)送完成？結(jié)束否否是是圖5.3 發(fā)送模塊SX1278流程圖開(kāi)始接收初始化接收完成？CRC正確？讀緩沖區(qū)結(jié)束是是否否圖5

40、.4 接收模塊SX1278流程圖該模塊同樣是由時(shí)鐘來(lái)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(jiàn)附錄SX1278通信。5.4本章小結(jié)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(lái)表示，而后續(xù)的程序代碼則主要由C語(yǔ)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6.1測(cè)試環(huán)境本次畢業(yè)設(shè)計(jì)

41、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(méi)有做相關(guān)煙霧及溫度傳感器的硬件，只是用一個(gè)開(kāi)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。6.2測(cè)試準(zhǔn)備在這個(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(lái)說(shuō)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)

42、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(guò)預(yù)設(shè)值，請(qǐng)撥下相關(guān)開(kāi)關(guān)代表報(bào)警觸發(fā)。第三個(gè)同學(xué)詢(xún)問(wèn)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(shuō)明我們的報(bào)警裝備基本功能已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。6.3測(cè)試結(jié)果及分析經(jīng)過(guò)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?xún)?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(méi)有考慮蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)電壓，沒(méi)有給與相應(yīng)的放大電路，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電流小，

43、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(guò)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(lái)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(lái)達(dá)到較為宏亮的報(bào)警聲音。而且經(jīng)過(guò)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。6.4本章小結(jié)通過(guò)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(guò)程不會(huì)是一帆風(fēng)順的，剛開(kāi)始分模塊測(cè)試的時(shí)候，每個(gè)模塊都實(shí)現(xiàn)了其要

44、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(wèn)題，經(jīng)過(guò)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(kāi)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(méi)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(tīng)不到蜂鳴器的聲音，后來(lái)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(wèn)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(guò)至少基本實(shí)現(xiàn)了相關(guān)功能，感覺(jué)蠻開(kāi)心的。其實(shí)物圖如下：圖6.1 信息的采集與發(fā)

45、送模塊實(shí)物圖圖6.2 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(wèn)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(wú)法滿(mǎn)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(guò)程中為了滿(mǎn)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(kāi)關(guān)來(lái)解決?？偟膩?lái)說(shuō)，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

46、，特別是關(guān)于校園環(huán)境中的安全隱患。在結(jié)合國(guó)外安防現(xiàn)狀分析的同時(shí)，將國(guó)內(nèi)的情形也做了一番對(duì)比，得出目前我們現(xiàn)階段國(guó)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(wú)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(wú)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(guó)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)

47、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做了相關(guān)的學(xué)習(xí)和研究，明白基本使用原則和方法，將之付諸于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的相關(guān)模塊的設(shè)計(jì)。（6）在傳感模塊，自己著手設(shè)計(jì)了相關(guān)的檢測(cè)電路，對(duì)檢測(cè)電路的原理圖繪制，PCB的生成都做了相關(guān)工作?？傊?，在這一學(xué)期的學(xué)習(xí)研究中，自己感悟很多。雖然很艱辛，但是確實(shí)是學(xué)到了不少的知識(shí)，自己的動(dòng)手能力也有了很大的提升，接觸了很多以前沒(méi)有接觸的軟件。雖然這些軟件對(duì)于曾經(jīng)參加過(guò)電子大賽的人來(lái)說(shuō)，確實(shí)是挺簡(jiǎn)單的，畢竟他們很早就學(xué)會(huì)了如何使用AD，如何將程序由電腦編譯后導(dǎo)入單片機(jī)里面，以實(shí)現(xiàn)

48、相應(yīng)的功能。但是對(duì)于剛?cè)腴T(mén)的我來(lái)說(shuō)，確實(shí)一切真的并不是那么的容易。經(jīng)過(guò)這簡(jiǎn)短的一學(xué)期，學(xué)了單片機(jī)（當(dāng)然剛開(kāi)始的時(shí)候還學(xué)錯(cuò)了好多，首先學(xué)的是51單片機(jī)，然后開(kāi)始了msp430超低功耗單片機(jī)的學(xué)習(xí)，再然后就是STM 32單片機(jī)的學(xué)習(xí)，到最后自己用于完成本次研究的單片機(jī)卻是STM 8，不過(guò)由于這幾款單片機(jī)或多或少都是有些相通的，因此有了一點(diǎn)基礎(chǔ)，學(xué)其他的起來(lái)也就不是那么艱難了），學(xué)習(xí)了如何使用AD繪制原理圖，生成PCB，原理圖中各元器件庫(kù)的繪制，簡(jiǎn)單的各種操作，以及IAR的運(yùn)用。從來(lái)只有艱苦奮斗的人，在收獲的季節(jié)才能碩果累累。經(jīng)過(guò)自己這一學(xué)期的努力，果然功夫不負(fù)有心人，基本上完成了這一門(mén)課題的相關(guān)研

49、究，做出了相關(guān)的硬件部分。展望本文設(shè)計(jì)中雖然從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)是設(shè)計(jì)好了一個(gè)完整的安防系統(tǒng)，但是卻有許多需要完善的地方，單從傳感檢測(cè)模塊來(lái)說(shuō)，就缺少各種探測(cè)器，例如紅外感應(yīng)器，光敏探測(cè)器等等。對(duì)于一個(gè)安防來(lái)說(shuō)，探測(cè)的探頭越多，得到的信息也就越是全面，這樣才能做出更加準(zhǔn)確的裁決。因此，本文設(shè)計(jì)的基于物聯(lián)網(wǎng)的安防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有待進(jìn)一步完善，具體可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究：（1）增加探測(cè)用的傳感器，使傳感檢測(cè)模塊的信息收集更加完善，使收集的信息更加準(zhǔn)確。（2）對(duì)于報(bào)警模塊，不僅僅只是停留在報(bào)警燈閃爍，蜂鳴器響起的程度，需要最優(yōu)化報(bào)警電路，最好是可以設(shè)計(jì)一個(gè)相應(yīng)的界面，接上相應(yīng)的串口電路后可以從顯示器上明確看

50、到各個(gè)探測(cè)傳感器的參數(shù)，哪一個(gè)指數(shù)出現(xiàn)超出預(yù)設(shè)值而導(dǎo)致報(bào)警。（3）對(duì)于各個(gè)部件，不要只停留在一對(duì)一的通信基礎(chǔ)上，要能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，一個(gè)接收器可以接收多個(gè)發(fā)送器發(fā)來(lái)的各種參數(shù)。例如一個(gè)大樓，總共有32個(gè)獨(dú)立房間，我在每個(gè)房間只需要安裝一個(gè)相應(yīng)的監(jiān)測(cè)和通信模塊，而將全部的信息發(fā)送到一臺(tái)接收設(shè)備上進(jìn)行匯總分析，而不需要為每一臺(tái)設(shè)備配上一套接收設(shè)備（每一臺(tái)設(shè)備配上一套接收設(shè)備會(huì)導(dǎo)致成本的大大提高，不實(shí)用）。（4）為了實(shí)現(xiàn)無(wú)線探測(cè)網(wǎng)絡(luò)的報(bào)警高可靠性，低功耗性，范圍寬廣性，對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)部署可以進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，盡量使用較少的元器件達(dá)到相同的安防要求。（5）本文中也未曾涉及信息傳輸?shù)陌踩院捅Ｃ苄?/p>

51、，如果有相關(guān)需求和允許，可以在后續(xù)的研究中對(duì)這方面加以研究和發(fā)展。（6）由于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)研究范圍廣，涉及軟件也不少，因此在做此次畢業(yè)設(shè)計(jì)研究的時(shí)候就沒(méi)有過(guò)多的研究目前技術(shù)已經(jīng)比較成熟的傳感檢測(cè)模塊，和蜂鳴器報(bào)警模塊。而且在答辯時(shí)這些模塊有的因?yàn)榇疝q需要做了相關(guān)的改變，有的因?yàn)闀r(shí)間倉(cāng)促?zèng)]有相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)源放大電路導(dǎo)致蜂鳴器無(wú)法正常工作。所以就算是這個(gè)最小的安防模塊，也是有很多可以提升的空間。總之，從這個(gè)安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)的各個(gè)方面（如：傳感檢測(cè)模塊、報(bào)警模塊、通信模塊等）都是可以提高和發(fā)展的。致謝本次畢業(yè)論文即將完成，在這里，我首先要感謝我的指導(dǎo)老師-蘇楊老師，感謝他對(duì)我孜孜不倦的教導(dǎo)。對(duì)此，我想對(duì)他表達(dá)

52、崇高的敬意。沒(méi)有蘇老師的指導(dǎo)和幫助，我的這次課題研究也就很難完成。畢業(yè)論文的完成以及后續(xù)答辯的結(jié)束也就預(yù)示著我的大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生活也即將結(jié)束，回顧自己四年來(lái)的學(xué)習(xí)生活，感慨也是不少。目前印象最深的還是近期畢業(yè)論文完成期間導(dǎo)師那不厭其煩的悉心教導(dǎo)，剛開(kāi)始著手本次課題的時(shí)候，由于自己沒(méi)有一點(diǎn)點(diǎn)的基礎(chǔ)，所以自己曾經(jīng)也有過(guò)放棄這個(gè)課題的沖動(dòng)，改換一個(gè)簡(jiǎn)單一點(diǎn)的課題。但是導(dǎo)師的鼓勵(lì)和指導(dǎo)卻讓我點(diǎn)燃了希望的燈火，每次課題遇到困難，進(jìn)展難以繼續(xù)的時(shí)候，我就會(huì)首先自己查找相關(guān)文獻(xiàn)資料，能解決最好，不能解決就會(huì)詢(xún)問(wèn)有關(guān)方面的同學(xué)，在這個(gè)方面基本上也能解決好多問(wèn)題。如果這些都做了，問(wèn)題還是難以解決，這個(gè)時(shí)候我就會(huì)毫不猶豫的去找自己的導(dǎo)師。顯然經(jīng)過(guò)這么多波折遺留下來(lái)的問(wèn)題是不會(huì)那么簡(jiǎn)單的，但是導(dǎo)師那博廣的知識(shí)也是深深的令我折服。三下五除二就把我的問(wèn)題給分