文物古跡保護遺址環(huán)境和安全遠程監(jiān)控系統(tǒng)

摘要本文旨在研究并設計一種基于STM32微控制器的文物古跡保護遺址環(huán)境和安全遠程監(jiān)控系統(tǒng)，以收集文物古跡內部和周圍環(huán)境數(shù)據(jù)，并實時監(jiān)控文物古跡內部情況，從而提高文物古跡的保護水平。首先，本系統(tǒng)采用STM32微控制器作為主控芯片。其次，本系統(tǒng)通過多種傳感器收集文物古跡遺址內部和周圍環(huán)境數(shù)據(jù)。其中，溫度、濕度、火焰、煙霧，紅外以及水浸等參數(shù)是影響文物古跡保存的重要因素。最后，本系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳輸至服務器端進行處理和存儲。在此方面，本系統(tǒng)采用了ESP8266WiFi模塊，通過TCP/IP協(xié)議與服務器建立連接，并將采集的環(huán)境參數(shù)和視頻信號上傳至服務器。服務器端可以對數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測和分析，同時還可以根據(jù)需要設置閾值和報警規(guī)則，一旦數(shù)據(jù)超過預設范圍即可發(fā)送警報信息。綜上所述，本文設計了一種基于STM32微控制器的文物古跡保護遺址環(huán)境和安全遠程監(jiān)控系統(tǒng)，具有多種傳感器測量、云臺控制、無線網(wǎng)絡等功能。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)對文物古跡保護遺址內部和周圍環(huán)境的實時監(jiān)測，并及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應措施，提高了文物古跡保護水平和管理效果，具有廣泛的應用前景。關鍵詞：STM32；文物古跡保護；遠程監(jiān)控；傳感器；無線網(wǎng)絡

ABSTRACTThisarticleaimstostudyanddesignaremotemonitoringsystemfortheenvironmentandsecurityofculturalrelicsandhistoricalsitesprotectionbasedonSTM32microcontroller,inordertocollectdataontheinternalandsurroundingenvironmentofculturalrelicsandhistoricalsites,andmonitortheinternalsituationofculturalrelicsandhistoricalsitesinrealtime,therebyimprovingtheprotectionlevelofculturalrelicsandhistoricalsites.Firstly,thissystemusestheSTM32microcontrollerasthemaincontrolchip.Secondly,thissystemcollectsdataontheinternalandsurroundingenvironmentofculturalrelicsandhistoricalsitesthroughvarioussensors.Amongthem,temperature,humidity,flame,smoke,infrared,andwaterimmersionareimportantfactorsthataffectthepreservationofculturalrelicsandhistoricalsites.Finally,thissystemtransmitsdatatotheserverforprocessingandstoragethroughwirelessnetworks.Inthisregard,thissystemadoptstheESP8266WiFimodule,establishesaconnectionwiththeserverthroughTCP/IPprotocol,anduploadsthecollectedenvironmentalparametersandvideosignalstotheserver.Theservercanmonitorandanalyzedatainreal-time,andalsosetthresholdsandalarmrulesasneeded.Oncethedataexceedsthepresetrange,alarminformationcanbesent.Insummary,thisarticledesignsaremotemonitoringsystemfortheenvironmentandsecurityofculturalrelicsprotectionsitesbasedonSTM32microcontroller,whichhasvarioussensormeasurement,pantiltcontrol,wirelessnetworkandotherfunctions.Thissystemcanachievereal-timemonitoringoftheinternalandsurroundingenvironmentofculturalrelicsandhistoricalsites,andtimelyidentifyproblemsandtakecorrespondingmeasures,improvingthelevelofculturalrelicsandhistoricalsitesprotectionandmanagementeffectiveness,withbroadapplicationprospects.Keywords:STM32;Protectionofculturalrelicsandhistoricalsites;Remotemonitoring;Sensors;wirelessnetwork

目錄TOC\o"1-3"\h\u32205第1章緒論 第1章緒論1.1研究背景與意義1.1.1研究背景在當前社會中，文化遺產已經成為了人們普遍關注的話題。保護和傳承文化遺產不僅是一種責任和義務，更是一種歷史使命和文明進步的需要。盡管近年來各地政府和文化機構加大了對文物古跡的修繕和保護力度，但在一些偏遠或者人口稀少的地區(qū)，文物古跡的保護依然存在困難。此外，由于人為破壞、天災等原因，文物古跡的安全也面臨著挑戰(zhàn)。因此，如何通過科技手段對文物古跡進行遠程監(jiān)控，保障其安全和完整性，成為了一個重要的研究方向。文物古跡的保護和安全是重要的事情，這要求我們使用科技手段來建立一個高效的保護和監(jiān)控系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，STM32單片機可以用于設計文物古跡保護遺址環(huán)境和安全遠程監(jiān)控系統(tǒng)。STM32單片機是一種高性能、低功耗的微控制器，具有很強的適應性和穩(wěn)定性。它采用了先進的ARMCortex-M系列內核，并配備了豐富的外設和高速通信接口，可以滿足各種不同的需求。這使得它成為了設計文物古跡保護遺址環(huán)境和安全遠程監(jiān)控系統(tǒng)的理想選擇。[1]在基于STM32單片機的文物古跡保護遺址環(huán)境和安全遠程監(jiān)控系統(tǒng)中，采用傳感器實時采集文物古跡周圍的環(huán)境信息，如溫度、濕度、光線等。除了數(shù)據(jù)采集和遠程監(jiān)控之外，基于STM32單片機的文物古跡保護遺址環(huán)境和安全遠程監(jiān)控系統(tǒng)還能根據(jù)預設的閾值進行報警。例如，如果文物古跡周圍的溫度超過了一定的閾值，系統(tǒng)會自動發(fā)出警報，并發(fā)送相關信息給相關工作人員，讓他們及時采取措施進行處理，確保文物古跡的安全。總體而言，基于STM32單片機的文物古跡保護遺址環(huán)境和安全遠程監(jiān)控系統(tǒng)，在實現(xiàn)對文物古跡周圍環(huán)境信息和視頻監(jiān)控的遠程監(jiān)控的同時，可以通過預設閾值進行報警，及時采取措施保障文物古跡的安全。設計這樣的系統(tǒng)不僅可以提高文物古跡的保護和監(jiān)控效率，還可以為保護文化遺產做出貢獻。隨著科技的不斷發(fā)展，相信這種系統(tǒng)將會越來越成熟和普及，為文化遺產的保護和傳承作出更大的貢獻。[2]1.1.2研究意義隨著文化遺產的日益重視和保護意識的普及，文物古跡在各地得到了更好的保護和修繕。然而，在一些偏遠或者人口稀少的地區(qū)，文物古跡的保護依然存在困難。此外，由于人為破壞、天災等原因，文物古跡的安全也面臨著挑戰(zhàn)。因此，設計一種基于STM32單片機的文物古跡保護遺址環(huán)境和安全遠程監(jiān)控系統(tǒng)具有重要的研究意義?；赟TM32單片機的文物古跡保護遺址環(huán)境和安全遠程監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)預設的閾值進行報警。例如，如果文物古跡周圍的溫度超過了一定的閾值，系統(tǒng)會自動發(fā)出警報，并發(fā)送相關信息給相關工作人員，讓他們及時采取措施進行處理，確保文物古跡的安全。這樣可以大大提高文物古跡的保護效率，減少因監(jiān)管不到位而造成的文物損失。文物古跡保護遺址環(huán)境和安全遠程監(jiān)控系統(tǒng)可以為文化遺產的傳承和保護做出貢獻。文化遺產是一個國家和民族的精神財富，是歷史的見證和文明的傳承。文物古跡作為文化遺產中的重要組成部分，具有極高的價值和意義。通過基于STM32單片機的文物古跡保護遺址環(huán)境和安全遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設計與應用，可以更好地保護和傳承文化遺產。基于STM32單片機的文物古跡保護遺址環(huán)境和安全遠程監(jiān)控系統(tǒng)也具有應用推廣的意義。隨著科技的不斷發(fā)展，相信這種系統(tǒng)將會越來越成熟和普及，為文化遺產的保護和傳承作出更大的貢獻。此外，該系統(tǒng)也可以在其他領域的遠程監(jiān)控和環(huán)境數(shù)據(jù)采集中得到應用，如工業(yè)自動化、農業(yè)環(huán)境監(jiān)測等。[3]綜上所述，基于STM32單片機的文物古跡保護遺址環(huán)境和安全遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計具有重要的研究意義。它可以實現(xiàn)對文物古跡周圍環(huán)境信息和視頻監(jiān)控的遠程監(jiān)控，并根據(jù)預設的閾值進行報警，提高文物古跡的保護效率，減少文物損失。同時，該系統(tǒng)也可以為文化遺產的傳承和保護做出貢獻，具有重要的應用推廣前景。1.2國內外研究現(xiàn)狀1.2.1國內研究現(xiàn)狀隨著社會的發(fā)展和文化遺產保護意識的提高，越來越多的研究者開始關注如何利用先進的技術手段來保護文物古跡。在國內，也有一些相關的研究已經展開了。首先，基于STM32單片機的文物古跡智能監(jiān)測系統(tǒng)已經取得了初步成果。例如，南京航空航天大學的周志宇等人就設計了一套基于STM32單片機和ZigBee網(wǎng)絡的文物古跡環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對文物古跡周圍環(huán)境信息的采集、傳輸和分析。通過該系統(tǒng)，可以及時掌握文物古跡周圍環(huán)境的變化情況，并采取相應的措施進行保護。[4]其次，文物古跡安防監(jiān)控系統(tǒng)也得到了廣泛的研究。例如，北京郵電大學的楊江等人設計了一種基于STM32單片機的文物古跡安防監(jiān)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對文物古跡周圍環(huán)境的遠程監(jiān)控和報警。該系統(tǒng)具有低功耗、高精度等優(yōu)點，在實際應用中取得了良好的效果。此外，還有一些研究關注如何利用云計算技術和大數(shù)據(jù)分析來保護文物古跡。例如，北京大學的章國鋒等人提出了一種基于云計算和大數(shù)據(jù)分析的文化遺產保護方法，可以實現(xiàn)對文物古跡周圍環(huán)境信息的實時監(jiān)測和預警。該方法通過云計算平臺和大數(shù)據(jù)分析技術，能夠快速識別文物古跡周圍環(huán)境中存在的問題，并進行及時處理。[5]總之，在國內已經有一些相關的研究成果，并且取得了一定的應用效果。隨著技術的不斷發(fā)展和完善，相信這些研究將會越來越深入，為文物古跡保護事業(yè)做出更加重要的貢獻。1.2.2國外研究現(xiàn)狀在國外，文物古跡保護和遺址環(huán)境監(jiān)控也得到了廣泛關注，各種先進的技術手段被應用在實踐中，取得了不少成果。下面就針對一些具有代表性的研究進行簡要介紹。（1）基于無線傳感器網(wǎng)絡的文物古跡環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)美國佐治亞理工學院的研究人員設計了一套基于無線傳感器網(wǎng)絡的文物古跡環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)由數(shù)百個裝載傳感器的節(jié)點組成，可以實時監(jiān)測文物的微氣候、光照度、濕度、溫度等環(huán)境參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳送到云端進行分析。通過該系統(tǒng)，研究者可以及時發(fā)現(xiàn)文物環(huán)境變化，采取相應的防護和修復措施。（2）基于機器視覺的遺址環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)英國謝菲爾德大學的研究人員開發(fā)了一套基于機器視覺的遺址環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用高清攝像頭對遺址內部進行監(jiān)控，通過計算機視覺技術來識別潛在的破壞和盜竊行為。同時，系統(tǒng)還可以利用機器學習技術對歷史數(shù)據(jù)進行分析，提出對文物保護更有效的建議。[6]（3）基于人工智能的文物安全保護瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院的研究人員利用深度學習技術，開發(fā)了一種基于人工智能的文物安全保護系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過分析監(jiān)控畫面，自動識別潛在的盜竊和破壞行為，并發(fā)送警報給管理人員。該系統(tǒng)已成功應用于瑞士多個文物保護場所?；谔摂M現(xiàn)實的文物保護教育平臺美國加州大學伯克利分校的研究人員利用虛擬現(xiàn)實技術，開發(fā)了一套文物保護教育平臺。該平臺通過模擬真實的文物遺址，讓學生可以親身感受文物保護的重要性，同時學習文物保護的知識和技能。綜合來看，國外研究者在文物古跡保護和遺址環(huán)境監(jiān)控方面也積累了豐富的經驗和成果。這些先進的技術手段無疑為文物保護事業(yè)帶來了新的思路和方法，也為我們提供了很好的啟示和借鑒。[7]1.3論文研究內容本文主要研究基于STM32的文物古跡保護遺址環(huán)境和安全遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計。該系統(tǒng)利用STM32微控制器作為核心處理器，結合傳感器技術、通訊技術，實現(xiàn)對文物古跡環(huán)境和安全的遠程監(jiān)測和管理。具體而言，系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分。硬件方面，系統(tǒng)采用多種傳感器對文物古跡環(huán)境參數(shù)如溫度、濕度等進行實時監(jiān)測，并通過WIFI等通訊方式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒掌鞫塑浖矫?，系統(tǒng)采用C語言編寫嵌入式程序，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸?shù)裙δ?。最終，本文的研究成果可以應用于文物古跡保護和遺址環(huán)境監(jiān)控領域，提高文物保護的效率和精度，同時也為文物保護事業(yè)提供了新的技術支持。

第2章整體方案設計2.1系統(tǒng)功能分析據(jù)查閱相關資料了解到文物古跡對于溫度、濕度、氧化程度有極其嚴格的存放標準，所以分析出文物古跡的保護有溫度、濕度、通風換氣、水浸預防、火焰預防以及防盜的需求[8]。在需求分析的基礎上對文物古跡保護遺址環(huán)境和安全遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計，包括系統(tǒng)硬件設計，軟件設計，系統(tǒng)實現(xiàn)以及系統(tǒng)測試，重點介紹系統(tǒng)功能模塊的詳細設計思路和實現(xiàn)方法，對系統(tǒng)關鍵技術和部分源代碼進行詳細解釋與說明。該系統(tǒng)應完成的主要功能有：對于文物遺址的保護需要采集其環(huán)境溫濕度狀況，適宜的溫濕度能夠使得文物更利于保存。在環(huán)境檢測中，系統(tǒng)能夠根據(jù)檢測到的溫濕度狀況實現(xiàn)自動調節(jié)功能，系統(tǒng)能夠調節(jié)環(huán)境溫度濕度，在設計的過程中根據(jù)需要實現(xiàn)基本的通風換氣功能。在運行的過程中能夠加入防盜安全檢測系統(tǒng)，在該模式下能夠利用傳感器裝置檢測是否有人活動，當有人活動時能夠觸發(fā)防盜報警。采用水浸傳感器檢測文物是否有水浸入，當系統(tǒng)檢測水浸時，能夠快速觸發(fā)排水報警，具有實時定標的功能，通過探測到的數(shù)據(jù)，依據(jù)探測到的位置，可以對探測到的信號進行定標，在啟動警報響起時，將數(shù)字顯示出來，用wifi將收集到的信息上載到數(shù)據(jù)，利用手機設計APP實現(xiàn)上位機顯示。通過使用火情和煙氣濃度的感應器對周圍的環(huán)境進行實時的檢測，從而達到對周圍發(fā)生的火情的檢測和對火情的報警，并觸發(fā)振動電機。2.2整體方案設計設計一套文物古跡保護遺址環(huán)境和安全遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計。該平臺具備能夠實時監(jiān)測文物古跡遺址運行的狀態(tài)參數(shù)包括溫濕度、是否非法人員進入、水浸檢測、火焰、煙霧濃度等參數(shù)信息:系統(tǒng)具有實時監(jiān)控功能，能夠將采集終端的采集信息實時顯示到液晶顯示器中;當設備實測參數(shù)超過預先設置的閾值時，系統(tǒng)會自動發(fā)出報警提示文物管理人員及時制止當前違規(guī)行為。2.3單片機控制器STM32系列具有極高的性價比和強大的功能。它以專門為需要高性能、低成本和低能耗的嵌入式應用而設計的ARMCortex-M內核為基礎，其具有最好的外設：1μS雙12位ADC、4Mbit/sUART、18Mbit/sSPI等，在功耗和集成度上都有著非常好的表現(xiàn)。雖然其功率消耗略低于MSP430，但是由于結構簡潔，這并不妨礙其被普遍應用；這些簡單實用的工具在行業(yè)中享有很高的聲譽。2.3.1單片機控制器最小系統(tǒng)電路設計在單片機工程系統(tǒng)中，單片機最小系統(tǒng)電路是保證單片機能夠完成程序設計和程序運行的基礎。在本次系統(tǒng)設計中，我們采用了單片機最小系統(tǒng)裝置，并通過設計復位電路和時序電路來構建最小系統(tǒng)的基本框架。2.3.2單片機時鐘電路設計單片機內部具有高增益反相放大器，該放大器的輸入和輸出端與晶振相連，通過該放大器構成振蕩電路[11]。結合時鐘電路，單片機實現(xiàn)了不同的工作方式，用戶可以根據(jù)硬件電路要求進行選擇，包括內部和外部時鐘電路。然而，STC89C52單片機不支持內部時鐘電路，因此使用外部時鐘電路。外部時鐘電路使用石英晶體振蕩器提供信號輸入到單片機內部，實現(xiàn)振蕩功能。我們選擇8MHz的晶體震蕩器和22pF電容進行信號供給。為確保電路穩(wěn)定性和可靠性，我們進行了以下測試振蕩測試：在連接完整電路之后，使用示波器測量晶振的輸出波形，并檢查其是否具有正確的周期和幅值。時鐘測試：使用程序控制單片機的時鐘頻率，并通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)，以檢驗時鐘工作的穩(wěn)定性和準確性。延遲測試：測量程序執(zhí)行延遲時間并將其與預期結果進行比較，以驗證系統(tǒng)的響應速度和精度。電源測試：在不同的電壓和溫度條件下測試電路的工作狀態(tài)和功耗，并記錄結果以評估系統(tǒng)的可靠性和適用性。以上測試確定了電路的穩(wěn)定性和性能，保證了單片機的正常運行。2.3.3復位電路設計在使用單片機控制系統(tǒng)時，由于單片機系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性問題，可能會導致單片機死機。當單片機出現(xiàn)死機時，需要對其進行干擾以重新使其工作。該干擾是通過復位電路實現(xiàn)的，其基本原理是在按下復位按鈕后，向系統(tǒng)提供低電平信號，使單片機進行復位處理。在設計復位部分時，需要包括按鍵、電阻和電容等元件。復位電路的設計有助于解決單片機死機問題，并保證了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。當單片機出現(xiàn)死機時，用戶只需按下復位按鈕即可使其恢復正常。復位電路中的按鍵充當了觸發(fā)器的作用，當按下按鍵時，復位電路將為單片機提供低電平信號。電阻和電容則用于調整電路的響應時間和干擾抑制能力。通過合理設計復位電路，可以有效提高單片機控制系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，確保其正常運行。2.4液晶顯示器LCD是一種利用薄膜晶體管驅動的有源矩陣型顯示器，主要是通過電流刺激液晶分子產生點、線、面，配合背部燈管來組成屏幕。液晶顯示，TFT顯示，SLCD顯示都是液晶顯示的一個分支。它的工作機理為：在外加電場的影響下，通過改變液晶分子的取向來實現(xiàn)外部光源的光學透過；在此基礎上，通過紅、綠、藍三個基色濾波器，實現(xiàn)對R、G、B基色信號的不同激發(fā)，實現(xiàn)時間與空間的色彩再現(xiàn)。2.4.1液晶顯示器的使用在顯示系統(tǒng)中，為了顯示煙霧濃度以及溫濕度等信息，采用了OLED液晶顯示器。該顯示器通過單片機系統(tǒng)控制，在連接單片機數(shù)據(jù)輸出引腳和液晶顯示器數(shù)據(jù)接收引腳后，能夠實現(xiàn)相應的顯示功能。OLED液晶顯示器具有較高的穩(wěn)定性和顯示字符數(shù)量較多的特點。下圖3.4為OLED液晶顯示器實物圖。在系統(tǒng)中，OLED液晶顯示器是非常重要的部件之一，能夠直觀地顯示煙霧濃度、甲烷濃度及溫濕度等信息，幫助用戶隨時了解環(huán)境的情況。同時，它也需要與單片機系統(tǒng)進行配合，通過數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)正確的顯示。因此，在設計系統(tǒng)時，需要對OLED液晶顯示器的特點和使用方法進行深入理解，以保證系統(tǒng)正常運行。圖3.4OLED液晶顯示器實物圖2.4.2液晶顯示器電路原理圖設計在設計OLED液晶顯示器電路時，需要參考相關的數(shù)據(jù)手冊，以確定該模塊的功能電壓。根據(jù)手冊可知，該模塊的功能電壓為5伏，在與單片機電源進行直接連接后即可使用。其余引腳需要根據(jù)單片機的配置信息進行通信[12]，并與單片機的各個引腳進行直接連接。在實際應用中，設計電路方案是非常關鍵的一步。電路設計的合理性將直接決定整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。因此，在進行OLED液晶顯示器電路設計前，需要認真查閱相關資料，了解該模塊的技術參數(shù)和使用方法，結合單片機的特點和要求進行設計。同時，還需對電路的布局、線路的連接等細節(jié)進行充分考慮，確保電路的穩(wěn)定性和可靠性。這樣才能保證整個系統(tǒng)具有良好的性能表現(xiàn)和使用壽命。2.5紅外人體檢測模塊電路設計在設計紅外人體感應模塊電路時，該電路主要由兩部分構成：光電發(fā)射管和光電接收管。紅外發(fā)射板的作用是在通電時向空間發(fā)射光線。當這些光線接觸到物體并反射回來時，光電接收管會感受到，并輸出電壓信號。由于其內部電阻的改變，其輸出電壓也隨之改變。使用電壓比較芯片進行電壓比較，從而輸出高低電平信號。在實際應用中，紅外人體感應模塊具有廣泛的應用場景，如安防監(jiān)控、自動照明和智能家居等領域。為確保系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，在進行電路設計時，需要綜合考慮元器件選型、電路布局與連接等多個方面。同時，還需進行嚴密測試和驗證，以確保電路的良好性能和可靠性。只有這樣才能滿足實際需求，并更好地服務于人們的生活和工作。2.6報警電路單片機控制系統(tǒng)通過驅動蜂鳴器報警單元進行報警，通常是在檢測到環(huán)境中出現(xiàn)危險狀況時觸發(fā)。蜂鳴器主要有兩種驅動形式：電壓型有源蜂鳴器和無源蜂鳴器。無源蜂鳴器內部不具備振蕩電路，因此需要外部提供相應的振蕩電路才能發(fā)聲報警；而有源蜂鳴器內置智能電路，只需將外部電路導通即可完成蜂鳴器的驅動報警功能。針對蜂鳴器的特點，設計了相應的電路原理圖。使用三極管連接到蜂鳴器的輸出端，并加入限流電阻（阻值為510R），以控制三極管導通。單片機輸出高電平信號時，三極管導通，蜂鳴器直接連接到電源上，從而實現(xiàn)報警功能。下圖3.5展示了該電路的設計原理圖。[13]在進行電路設計時，需要充分考慮元器件的選型、電路布局與連接等多個方面，以確保電路穩(wěn)定性和可靠性。同時，在實際應用中，還需進行嚴密測試和驗證，以保證電路的良好性能和可靠性。只有這樣才能滿足實際需求，并更好地服務于人們的生活和工作。圖3.5有源蜂鳴器電路原理圖2.7WIFI通信電路設計該設備需要通過無線通信與手機建立連接，將傳感器采集的信息上傳至手機終端。在通信過程中，需要使用通信模塊。一種常用的選擇是WIFI模塊，相比藍牙模塊，其具有更多的特點。例如，與單片機進行設計時，只需通過串口通訊單元即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸；WIFI模塊支持多種使用模式，且其電路較為簡單，只需4個引腳（VCC、GND、TX和RX）即可與單片機進行數(shù)據(jù)通信，從而完成電路的設計功能。如圖3.5.1wifi模塊。在進行電路設計時，需要根據(jù)實際應用場景和要求，充分考慮通信模塊的選型、電路布局和連接等方面，以確保電路穩(wěn)定性和可靠性。同時，在實際應用中，還需進行嚴密測試和驗證，以保證電路的良好性能和可靠性。只有這樣才能滿足實際需求，并更好地服務于人們的生活和工作。圖3.5.1wifi模塊2.8溫濕度傳感器電路設計該系統(tǒng)使用了一種溫度和水分的混合設備，該設備中已包含了校正的數(shù)碼信號。本設備由DHT11型溫濕度傳感器及專用的數(shù)字化模組收集技術組成，可以利用大氣中的環(huán)境對其進行收集，具有很好的穩(wěn)定性及可靠性。在使用DHT11傳感器時，將其與單片機建立硬件連接，使用其內部NPC測溫元器件進行溫度采集，同時利用電子式感應濕度元器件進行濕度采集。每個DHT11溫度傳感器都在精準的實驗室中進行了校正，具有優(yōu)異的信號傳輸性能，可與單片機通信長達20米，且具有體積小、功耗低、響應速度快、性價比高等特點。因此，該數(shù)字型溫度傳感器被廣泛應用于汽車車載設備、測試設備和數(shù)據(jù)記錄器等領域。如圖3.6.1DHT11共有三個引腳，分別為電源引腳和數(shù)據(jù)引腳。電源引腳所采用的功能電源為5V。在進行電路設計時，需要充分考慮元器件的選型、電路布局和連接等方面，以確保電路穩(wěn)定性和可靠性。同時，在實際應用中，還需進行嚴密測試和驗證，以保證電路的良好性能和可靠性。只有這樣才能滿足實際需求，并更好地服務于人們的生活和工作?？傊?，采用DHT11溫濕度傳感器復合裝置是本系統(tǒng)設計的一個重要部分。其優(yōu)異的性能和可靠性將為系統(tǒng)的正常運行提供堅實的基礎，從而更好地滿足用戶的需求。[14]圖3.6.1DHT11溫濕度傳感器圖3.1.7火焰?zhèn)鞲衅?.9火焰?zhèn)鞲衅骰鹧鎮(zhèn)鞲衅魇且环N能夠檢測火焰的器件，也稱為火焰探測器。它廣泛應用于各種場合，如工業(yè)生產、石油化工、交通運輸、消防安全等領域。如圖3.7.1火焰?zhèn)鞲衅?。火焰?zhèn)鞲衅饕话悴捎霉怆娫?，利用特殊的光敏元器件來檢測火焰的存在。當有火焰時，火焰會發(fā)出可見光和紅外線，火焰?zhèn)鞲衅骶湍芡ㄟ^感知這些光信號來判斷是否存在火焰。根據(jù)不同的檢測原理，火焰?zhèn)鞲衅骺梢苑譃樽贤饩€型、紅外線型、混合型等多種類型?；鹧?zhèn)鞲衅骶哂徐`敏度高、響應速度快、準確性高、反應迅速等優(yōu)點。它能夠及時檢測到火災的發(fā)生，從而實現(xiàn)快速報警和防范。此外，火焰?zhèn)鞲衅鬟€具有易于安裝、使用方便、價格低廉等特點，廣泛受到用戶的青睞。需要注意的是，不同類型的火焰?zhèn)鞲衅鬟m用于不同的場合，需要根據(jù)實際需求進行選擇。在使用過程中，還要定期進行檢測和維護，以保證其正常工作和可靠性?？傊?，火焰?zhèn)鞲衅魇且环N重要的安全保障設備，通過它的應用可以有效地預防和避免火災的發(fā)生。隨著科技的不斷發(fā)展，火焰?zhèn)鞲衅鞯臋z測原理和性能也在不斷提高，相信它將會在更廣泛的領域得到應用。2.10MQ2煙霧濃度傳感器MQ2煙霧濃度傳感器是一種可靠的氣體檢測器，它能夠檢測并測量空氣中的煙霧、甲醛、丙烯等多種有害氣體的濃度。MQ2煙霧傳感器采用半導體氣敏元件作為探頭，并通過使用微型加熱器和溫度傳感器來提高測量的準確性。MQ2煙霧濃度傳感器主要應用于家庭、商業(yè)和工業(yè)場所，以及汽車和船只等領域。例如，在家庭中，可以將MQ2傳感器安裝在廚房、衛(wèi)生間等位置，用于檢測煤氣泄漏和甲醛味道；在工業(yè)生產過程中，也可以將MQ2傳感器集成到自動化控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)氣體檢測和報警控制。MQ2煙霧濃度傳感器具有靈敏度高、響應速度快、結構簡單、價格低廉等優(yōu)點，因此被廣泛地應用于各個領域。但需要注意的是，MQ2煙霧傳感器對其他氣體也有一定的靈敏度，因此在使用時應根據(jù)不同的環(huán)境和需求進行調節(jié)和校準，以確保其測量的準確性和可靠性。[15]2.11水浸傳感器本產品為類比式數(shù)位輸入之模組，亦稱雨雨量傳感器?？梢员挥脕肀O(jiān)控多種氣象條件，對有沒有下雨以及降水量的大小進行檢測，將其轉換為數(shù)字信號（DO）和模擬信號（AO）的輸出，并且被在Arduino機器人套裝降雨傳感器中得到了大量的使用，可以對多種氣象條件進行監(jiān)控，并轉換為數(shù)字-確定的訊號及聲光振蕩輸出。如圖3.9.1水滴傳感器。1.電壓：5V2.輸出信號LED指示。3.帶有二極管反向保護4.TTL電平輸出5.二級管反向保護6.TTL輸出有效信號為低電平.驅動能力100MA左右，可直接驅動繼電器，蜂鳴器。7.高電平驅動能力4MA左右8.靈敏度可通過電位器調節(jié)9.沒有雨時候LED點亮輸出為高電平，雨滴上去，輸出地電平，LED滅11.模擬量輸出的電壓0-3.5V之間12.雨滴板和控制板是分開的，方便將線引出13.大面積的雨滴板，更有利于檢測到雨水14.板子帶有定位孔方便大家安裝15.控制板板子大?。?1*20MM16.大面積雨滴檢測板50*35MM3.9.1水滴傳感器2.12開發(fā)工具選擇KeiluVision5是一款全面的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，專為嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)市設計。它提供了許多工具和功能，以使嵌入式開發(fā)過程更簡單、更快速且更高效。以下是KeiluVision5的一些主要功能：1.支持廣泛的嵌入式設備：KeiluVision5支持多種嵌入式芯片和微控制器平臺，包括ARM、Cortex-M、Cortex-R和8051等。它提供了廣泛的編譯器、調試器、仿真器和其他工具，以滿足不同嵌入式開發(fā)需求。[9]2.單一用戶界面：KeiluVision5為開發(fā)者提供了一個用戶友好的單一界面，使開發(fā)者可以在同—個DE中管理多個項目，并輕松地在項目之間切換。這使得開發(fā)者更容易處理項目和文件，從而提高開發(fā)效率。3.配置靈活的代碼編輯器：KeiluVision5的代碼編輯器具有豐富的功能和可配置的選項。開發(fā)者可以使用它們來編輯和導航代碼，例如代碼補全、語法高亮和代碼折疊等，以達到更高的編碼效率和準確性。4.內置仿真器：KeiluVision5還提供了內置仿真器，可以在沒有硬件的情況下模擬嵌入式系統(tǒng)以進行開發(fā)、調試和測試。這使得開發(fā)者可以運行他們的代碼并查看CPU、內存和1/0端口等狀態(tài)，以便更好地了解和優(yōu)化他們的代碼。5.專業(yè)調試工具：KeiluVision5提供了許多高級調試工具，包括單步調試、斷點調試和跟蹤調試等，使開發(fā)者能夠迅速診斷和調試代碼中的問題，從而更快地實現(xiàn)項目。6.云端開發(fā)支持：KeiluVision5支持與云服務平臺配合工作，可以將代碼和數(shù)據(jù)保存到云端存儲和分享，從而可讓開發(fā)者更方便地與其客戶、廠商和國隊進行讀寫訪問和協(xié)同開發(fā)。7.實時操作系統(tǒng)支持：KeiluVision5支持實時系統(tǒng)開發(fā)，開發(fā)者可通過嵌入式系統(tǒng)的實時性能進行開發(fā)、測試和調試。該功能可在嵌入式控制器中實現(xiàn)并行實時控制，從而使開發(fā)人員更容易開發(fā)和測試實時嵌入式系統(tǒng)。綜上所述，KeiluVision5是一個先進而全面的嵌入式開發(fā)環(huán)境，可大大簡化開發(fā)、調試和測試嚴格的嵌入式系統(tǒng)應用程序。

第3章硬件系統(tǒng)設計3.1硬件設計框架本系統(tǒng)使用單片機處理器作為系統(tǒng)的控制單元，將采集到的溫度以及濕度信息進行顯示到顯示屏上，同時也能采集工作狀況，設計框圖如下所示：圖3.1設計框架3.2硬件模塊功能文物古跡保護遺址環(huán)境和安全遠程監(jiān)控系統(tǒng)通常包括溫度、濕度、火焰、煙霧、紅外和水浸等參數(shù)模塊，這些模塊相互工作以確保文物古跡的安全。1.溫度和濕度模塊：溫度和濕度模塊主要是對外界的氣溫進行測試，而濕度模組則是對外界的空氣濕度進行測試。這種模組一般采用感應器來偵測溫、濕，然后將訊息轉化成電子訊號。所述的讀數(shù)由所述的ADC將所述的模擬訊號變換成所述的數(shù)字訊號。2.火焰和煙霧模塊：火焰模塊用于檢測火焰的存在，煙霧模塊用于檢測煙霧的存在。這些模塊通常使用光敏元件或氣體傳感器來檢測火焰或煙霧。當檢測到火焰或煙霧時，模塊會發(fā)出相應的信號。3.紅外模塊：紅外模塊用于檢測移動物體或人員的存在。通過發(fā)射紅外光束并接收反射回來的紅外光，該模塊可以判斷是否有物體經過。當有物體經過時，模塊會發(fā)出相應的信號。4.水浸模塊：水浸模塊用于檢測是否有水進入監(jiān)控區(qū)域。它通常使用濕度傳感器或液體接觸傳感器來檢測水的存在。當檢測到水時，模塊會發(fā)出相應的信號。這些參數(shù)模塊通過電路連接到一個控制器，該控制器負責接收和處理從各個模塊傳輸?shù)男盘?，并采取相應的行動或發(fā)送警報。5.WiFi模塊：控制器通常具有WiFi模塊，以便與遠程監(jiān)控系統(tǒng)進行通信。WiFi模塊允許控制器通過無線網(wǎng)絡連接到Internet，并將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h程服務器或云平臺。這樣，用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控文物古跡的環(huán)境和安全狀況，并及時采取必要的措施。3.3使用WiFi模塊連接步驟1.控制器配置：配置控制器的WiFi設置，包括SSID（無線網(wǎng)絡名稱）和密碼。2.連接到WiFi網(wǎng)絡：控制器使用配置的WiFi信息連接到可用的無線網(wǎng)絡。3.IP分配：一旦連接到WiFi網(wǎng)絡：控制器使用配置的WiFi信息連接到可用的無線網(wǎng)絡。4.IP分配：一旦控制器成功連接到WiFi網(wǎng)絡，它將向網(wǎng)絡路由器發(fā)送請求以獲取IP地址。路由器將分配一個唯一的IP地址給控制器，使其在網(wǎng)絡中被識別和訪問。5.數(shù)據(jù)傳輸：一旦控制器獲得IP地址，它可以通過WiFi模塊與遠程服務器或云平臺建立通信。控制器將采集到的文物古跡環(huán)境和安全參數(shù)數(shù)據(jù)打包成數(shù)據(jù)包，并使用WiFi連接發(fā)送到遠程服務器。6.遠程監(jiān)控與控制：遠程服務器接收到數(shù)據(jù)包后，會解析數(shù)據(jù)并進行相應的處理。這可能包括數(shù)據(jù)存儲、分析、生成報告或觸發(fā)警報。用戶可以通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)的用戶界面或手機應用程序訪問這些數(shù)據(jù)，實時監(jiān)控文物古跡的環(huán)境狀況。同時，用戶還可以根據(jù)監(jiān)測到的情況，遠程控制控制器執(zhí)行一些操作，例如關閉滅火系統(tǒng)或開啟報警設備。7.安全性措施：為確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，WiFi連接通常會采用加密協(xié)議（例如WPA2）來保護數(shù)據(jù)的機密性和完整性。此外，遠程服務器通常會實施安全措施，例如訪問控制和身份驗證，以確保只有授權用戶能夠訪問和操作文物古跡保護系統(tǒng)。通過將溫度、濕度、火焰、煙霧、紅外和水浸等參數(shù)模塊與控制器結合，并通過WiFi模塊進行遠程連接，文物古跡保護遺址環(huán)境和安全遠程監(jiān)控系統(tǒng)能夠及時監(jiān)測、控制和保護文物古跡，確保其保存和安全。

第4章軟件系統(tǒng)設計4.1系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境將使用KeiluVision5軟件進行開發(fā)。KeiluVision5是由美國KeilSoftware公司出品的一款單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。相比于匯編語言，C語言在運行效率上更高，并且更符合人類的語言邏輯，便于理解。同時，C語言也更容易進行移植，因此學習起來較為輕松。KeiluVision5擁有豐富的庫函數(shù)系統(tǒng)，用戶可以從官網(wǎng)下載所需的庫文件，并學習如何調用這些庫函數(shù)，從而快速掌握單片機編程技術。此外，KeiluVision5還提供了對編寫好的單片機程序進行仿真的功能，可以及時發(fā)現(xiàn)錯誤，大大提高了軟件開發(fā)效率。使用KeiluVision5作為系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境具有以下優(yōu)點：強大的庫函數(shù)系統(tǒng)：KeiluVision5擁有豐富的庫函數(shù)系統(tǒng)，包括了各種單片機的驅動庫和功能庫，方便用戶進行開發(fā)和調試。高效的編程語言：C語言相比于匯編語言更高效且更符合人類的語言邏輯，便于理解和編寫復雜的程序邏輯。方便的移植性：C語言更容易進行移植，可以在不同的單片機平臺上進行復用，提高了代碼的可移植性。仿真功能：KeiluVision5提供了單片機程序的仿真功能[16]，可以在軟件中進行調試和錯誤檢測，有助于提高代碼質量和開發(fā)效率。綜上所述，使用KeiluVision5作為系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境可以提供強大的庫函數(shù)支持、高效的編程語言、方便的移植性和仿真功能，有助于開發(fā)出高質量的環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)控與火災防護系統(tǒng)。4.2主程序設計本系統(tǒng)在進行工作的過程當中，在進行設計時首先系統(tǒng)開始進行初始化，在系統(tǒng)初始化完畢之后開始進行外部的系統(tǒng)采集，主要是采集紅外對管模塊的引腳收縮狀態(tài)，根據(jù)人腳輸出狀態(tài)能夠判斷環(huán)境當中是否有人員活動，同時能夠利用液晶顯示器顯示相應的狀態(tài)，信息包含是否開啟報警狀態(tài)以及是否，檢測到環(huán)境當中有人員活動，當檢測到有人員活動時，則能夠通過判斷是否觸發(fā)報警裝置，當觸發(fā)報警裝置時，并且處于開啟報警狀態(tài)下，將會使用蜂鳴器系統(tǒng)進行報警，，同時使用溫濕度傳感器檢測溫濕度以及利用煙霧，火焰?zhèn)鞲衅鳈z測火災信息，利用水浸傳感器檢測是否漏水，將采集的數(shù)據(jù)通過WIFI上傳設計，下圖4.1為整個系統(tǒng)程序主要設計流程圖圖4.1主程序工作流程圖圖4.2LCD1602顯示流程圖4.3顯示軟件設計LCD的操作流程主要有如下幾個階段：第一，單片機處理器要啟動程序，并設定LCD的操作模式，比如，確定并口接口方式和基本指令。在獲取資料前，必須先將LCD內的命令集清理干凈，才能將所要顯示的內容清理干凈。然后，完成了地址設定、數(shù)據(jù)寫等工作，完成了系統(tǒng)的基礎顯示。最終，為了達到對數(shù)據(jù)進行實時更新的目的，單片機處理器必須開啟LCD。整個流程如圖4.2所示。4.4DHT11溫濕度子程序設計進行溫濕度采集程序設計時，需進行以下步驟：首先，由單片機處理機將啟動訊號傳送至溫度和濕度傳感器，由低頻進入快速讀出，并等候主處理機發(fā)出啟動訊號。在接收到啟動訊號之后，該傳感器就會發(fā)出對應的資料訊息。一旦收到開始信號后，傳感器將發(fā)送相應的數(shù)據(jù)信息。在每次采集信號觸發(fā)之后，用戶可以選擇一次內部的讀取。在讀取數(shù)據(jù)期間，總線必須得到主機的拉低，時間大于18毫秒，以確保傳感器系統(tǒng)能夠檢測到正確的起始信號。傳感器接收到起始信號后，開始發(fā)送數(shù)據(jù)，并將寄存器內部的數(shù)據(jù)發(fā)送到計算機上，完成數(shù)據(jù)讀取功能。溫濕度采集讀取的流程如圖4.3所示。圖4.3整體設計軟件流程圖4.5手機App客戶端設計AndriodStudio是由谷歌公司和手機開發(fā)廠商合作推出的一款開源軟件工具包，可在谷歌官方下載最新的安卓開發(fā)環(huán)境，具備強大的UI編輯器，并支持下載多種插件滿足開發(fā)人員需求。此外，它還包含豐富的庫函數(shù)系統(tǒng)，能提高開發(fā)者的工作效率。AppInventor同樣由谷歌公司開發(fā)，是一款與AndriodStudio不同的安卓編程軟件。與編程無關，無需下載軟件，可直接在網(wǎng)頁上設計App客戶端，采用圖形可視化模塊進行開發(fā)，只需從工具欄拖拽所需圖標到設計界面，即可完成App結構的設計。因此，本系統(tǒng)將使用AppInventor完成手機App客戶端的設計和開發(fā)。打開AppInventor的開發(fā)網(wǎng)站，進入如圖4.4所示的界面，根據(jù)手機App客戶端的設計方案，新建項目命名為“環(huán)境和安全遠程監(jiān)控系統(tǒng)”，依次從左側的“組件面板”中拖拽“標簽”至“工作面板”，按順序從上到下鍵入“參數(shù)采集時間”、“當前環(huán)境溫度”、“當前環(huán)境濕度”、“當前MQ2的值”、“當前MQ9的值”、“當前水侵的狀態(tài)”以及“當前非法入侵的狀態(tài)”，并拖拽“Web客戶端”和“計時器”放在手機界面外。圖4.4AppInventor設計界面完成初始的界面設計之后，進入“邏輯設計”進行參數(shù)設計。這里展示了如何設置與“Web客戶端”相關的參數(shù)。將“計時器”的屬性選為“真”，計時間隔選擇“500”，將“Web客戶端”的全局變量“URL2”設置為創(chuàng)建的設備的API地址，全局變量“HEADER2”設置為OneNet云平臺中創(chuàng)建的設備的APIKey密鑰，從而實現(xiàn)手機App客戶端的數(shù)據(jù)對接，如圖4.5所示。完成初始的界面設計之后，進入“邏輯設計”進行參數(shù)設計。這里展示了如何設置與“Web客戶端”相關的參數(shù)。將“計時器”的屬性選為“真”，計時間隔選擇“500”，將“Web客戶端”的全局變量“URL2”設置為創(chuàng)建的設備的API地址，全局變量“HEADER2”設置為創(chuàng)建的設備的APIKey密鑰，從而實現(xiàn)手機App客戶端的數(shù)據(jù)對接，如圖4.5所示。圖4.5邏輯設計依次創(chuàng)建局部變量，使得從OneNet云平臺獲取的數(shù)據(jù)顯示在APP中指定的區(qū)域。通過在鍵值列表“data_1”中查找“value”從Json文件中獲取最新溫度數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)手機APP對OneNet云平臺上顯示的溫度數(shù)據(jù)的映射。類似的操作可以完成其他模塊的設置，實現(xiàn)對遠程環(huán)境數(shù)據(jù)信息、窗戶關合信息以及風扇開關信息的觀測。在完成手機App客戶端的邏輯設計之后，通過掃碼下載并安裝設計好的App客戶端，如果沒有報錯信息則說明功能正常運行。在完成手機App客戶端的邏輯設計之后，通過掃碼下載并安裝設計好的App客戶端，若沒有報錯信息則說明功能正常運行。依次創(chuàng)建局部變量，使得從OneNet云平臺獲取的數(shù)據(jù)顯示在APP中規(guī)定的區(qū)域，標簽在鍵值列表“data_1”通過查找“value”從Json文件中獲得最新溫度數(shù)據(jù)，手機APP便可映射OneNet云平臺上顯示的溫度數(shù)據(jù)，其余模塊采用類似的操作完成設置，實現(xiàn)遠程觀測環(huán)境數(shù)據(jù)信息、窗戶關合信息以及風扇開關信息。在完成手機App客戶端的邏輯設計之后，通過掃碼下載安裝設計好的App客戶端，運行無報錯信息說明功能運行正常。4.6應用主頁面設計手機客戶端首先是登錄注冊界面，用戶在首次使用是需要進行注冊，輸入密碼后，可以在登錄界面進入軟件。成功登錄后就是系統(tǒng)的主界面，主界面的底部是導航欄，分別是不同功能模塊對應的圖標和字體，用戶點擊對應的空間即可進入界面，在數(shù)據(jù)顯示界面也有三個圖標，分別是溫度、濕度、煙霧，入侵，水侵，用戶點擊其中一個就可以看到對應的參數(shù)的數(shù)據(jù)和相應的圖標，圖標默認顯示方式是折線圖，對于特殊的參數(shù)也提供了曲線圖或者其他的顯示方式，這種顯示方式可以快速的讓用戶獲得需要的信息。圖4.6是主界面示意圖。圖4.6應用主界面

第5章系統(tǒng)測試5.1硬件測試設計基于STM32文物古跡保護遺址環(huán)境和安全遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計需要使用許多元器件，因此為確保電路焊接準確性，應先繪制電路原理圖。使用AD原理圖繪制軟件將各模塊進行電路連接，使其能與單片機進行通信。在連接完畢硬件電路原理圖后，按照電路原理圖焊接部分模塊。根據(jù)從左到右、從上到下的順序，將各模塊焊接，并連接到電源上。在通電前，需檢測各連接點的焊接狀況，避免漏焊現(xiàn)象。同時，供電時還需檢測各模塊是否正常工作，如出現(xiàn)異常可能導致器件損壞。逐步檢驗后，該系統(tǒng)可滿足設計需求，并能通過手機終端進行控制。價比高的元器件，確保電路穩(wěn)定性、安全性和耐用性。然后，在繪制電路原理圖之前，應先了解各元器件的功能和特點，確定各模塊之間的電路連接方式，以及整個系統(tǒng)的運行流程。其次，在焊接模塊時，應仔細對照電路原理圖，防止接錯線、接反極性等情況發(fā)生，并注意焊接質量和焊接時間，避免元器件受損。最后，在開機前進行檢測時，應先確定各模塊的工作狀態(tài)和運行參數(shù)，以便及時發(fā)現(xiàn)和排除故障，確保系統(tǒng)正常運行。綜上所述，基于STM32文物古跡保護遺址環(huán)境和安全遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計需要嚴格按照電路原理圖進行元器件的選擇、電路的連接和模塊的焊接，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在使用過程中，需經常進行檢測和維護，及時排除故障，保證系統(tǒng)的正常運行；同時，也要不斷更新技術和知識，提高自己的專業(yè)水平，以適應市場的需求和變化。5.2軟件測試5.2.1軟件開發(fā)環(huán)境在軟件開發(fā)過程中，使用專門的軟件進行開發(fā)是必不可少的。針對此需求，本系統(tǒng)選擇了KEIL5作為開發(fā)工具。KEIL5是一款專門應用于STM32單片機開發(fā)的軟件。該軟件支持C語言和匯編語言進行程序編寫。在進行程序設計時，KEIL5還可以快速進行底層開發(fā)，并且提供在線仿真功能。通過將其與單片機連接，可以實時查看單片機的運行狀態(tài)，讀取單片機內部寄存器，且在程序調試方面具有重要作用。在本系統(tǒng)的軟件開發(fā)過程中，KEIL5起到了關鍵作用。它支持多種編程語言，包括C語言和匯編語言，這使得我們可以根據(jù)需求進行靈活選擇。同時，它能夠快速進行底層開發(fā)，這使我們可以更快地完成代碼開發(fā)。在進行程序設計時，KEIL5還提供在線仿真功能，這是一個非常有用的特性，可以幫助我們及時發(fā)現(xiàn)并解決問題。特別是在與單片機連接后，KEIL5可以實時查看單片機的運行狀態(tài)，并且能夠讀取單片機內部的寄存器，這大大提高了調試效率，使我們能夠更快地找出問題。因此，KEIL5在軟件開發(fā)過程中具有不可替代的作用?？傊琄EIL5是一款功能強大、易于使用的軟件開發(fā)工具。它支持多種編程語言，能夠快速進行底層開發(fā)，并提供在線仿真功能。特別是在與單片機連接后，KEIL5可以實時查看單片機的運行狀態(tài)，并且能夠讀取單片機內部的寄存器，這大大提高了調試效率。因此，它在本系統(tǒng)的軟件開發(fā)過程中起到了關鍵作用。5.2.2代碼調試為了實現(xiàn)這一功能，必須對該功能進行編程，其中所用到的是keil5。本系統(tǒng)的編程以C語言為主體，以模塊為核心，各模塊均需獨立開發(fā)出相應的子程序。在對每一個子系統(tǒng)進行了調試之后，還必須對整個系統(tǒng)進行調試。藉由模擬連結回路，我們可以觀察資料傳送有無順利。當我們的編碼有問題的時候，我們必須要做好準備，并且要在最短的時間內解決這個問題。最后，對該方案進行了反復的校驗，并對其進行了反復的校驗與修正，最終實現(xiàn)了整個方案的完善。在本系統(tǒng)的開發(fā)過程中，編程軟件keil5扮演了關鍵角色。該軟件采用C語言進行程序設計，擁有豐富的功能和工具，讓我們可以輕松地進行代碼編寫和調試。采用模塊化設計方式，可以使程序結構更清晰，易于維護和修改。在調試過程中，我們需要對每個部分進行子程序調試，并進行整體程序的調試。通過將仿真鏈接電路，我們可以實時觀測數(shù)據(jù)傳輸情況，并及時解決問題。在后期，還需要進行驗證，不斷完善和修改代碼，確保系統(tǒng)功能正常穩(wěn)定運行。總之，keil5是一款功能強大、易于使用的編程軟件，能夠幫助我們完成系統(tǒng)的設計和開發(fā)。通過采用C語言和模塊化設計方式，讓我們可以輕松地進行代碼編寫和調試。在調試過程中，我們需要仔細排查每個部分的問題，并及時解決。在后期，還需要進行驗證和修改，確保系統(tǒng)功能正常穩(wěn)定運行。圖5.1編程界面5.3模塊測試5.3.1液晶顯示器當接通能源后，液晶顯示器開始顯示當前溫度以及提前設置好的閾值、濕度及閾值、煙霧濃度及閾值。閾值可通過按鍵調節(jié)。如圖5.2液晶顯示器。圖5.2液晶顯示器5.3.2DHT11溫濕度傳感器采集空氣中溫度以及濕度，并將數(shù)據(jù)通過液晶顯示器顯示出來，并上傳上位機，當采集到溫度大于閾值或濕度小于閾值時，觸發(fā)報警系統(tǒng)，蜂鳴器警報及燈光預警。5.3.3火焰?zhèn)鞲衅饔没鹧婵拷鼈鞲衅?，當火焰?zhèn)鞲衅鞯墓怆娫骷z測到有火焰發(fā)出的光時，觸發(fā)報警系統(tǒng)，蜂鳴器警報及燈光預警。5.3.4煙霧傳感器用打火機靠近傳感器模擬有毒氣體，當煙霧傳感器檢測到空氣中的煙霧，甲醛，丙烯等多種有害氣體，會在液晶顯示器上顯示濃度，并上傳上位機，當濃度超過設置的閾值時，觸發(fā)報警系統(tǒng)，蜂鳴器警報及燈光預警。如圖5.2煙霧傳感器工作狀態(tài)。圖5.2煙霧傳感器工作狀態(tài)5.3.5水浸傳感器用濕紙巾接觸傳感器模擬水浸，當水浸傳感器檢測到有水浸，會立刻觸發(fā)報警系統(tǒng)，蜂鳴器警報及燈光預警。并將傳感器編號上傳至上位機，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)控功能。如圖5.3上位機默認88，當觸發(fā)報警上位機顯示12。