【摘要】：隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn),城市中建筑物以及人口密度也日益增加,使得發(fā)生特大火災(zāi)事故的概率不斷提高。在火災(zāi)救援中,消防員人身安全受到極大的威脅,為保障消防員的生命安全,消防呼救通常極為重要。然而目前呼救器設(shè)備功能單一,無(wú)網(wǎng)絡(luò)通信功能等缺陷,針對(duì)這種實(shí)際需求以及企業(yè)要求設(shè)計(jì)了一套基于窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)的空氣呼救器系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成了呼救功能,電子壓力表功能,網(wǎng)絡(luò)傳輸以及客戶端顯示功能。本課題通過(guò)對(duì)系統(tǒng)功能分析,將整個(gè)系統(tǒng)分為三個(gè)部分:空氣呼救器終端設(shè)備,服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫(kù)和客戶端。其中空氣呼救器終端部分按照低功耗的設(shè)計(jì)需求以及模塊化的設(shè)計(jì)思想,將該硬件系統(tǒng)分為以下幾個(gè)核心模塊:基于MSP430低功耗微控制器模塊;電源模塊;狀態(tài)、壓力、電量和溫度采集模塊;聲光報(bào)警模塊;按鍵與LCD顯示模塊;NB-IoT網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊。通過(guò)C語(yǔ)言編寫(xiě)軟件程序,完成系統(tǒng)終端部分的呼救器功能,電子壓力表功能和數(shù)據(jù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸功能。服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫(kù)部分選擇Workerman作為服務(wù)器框架,MySQL作為數(shù)據(jù)庫(kù),利用PHP語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)對(duì)終端數(shù)據(jù)的接收存儲(chǔ)功能,并能根據(jù)客戶端指令將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給客戶端。顯示界面客戶端部分基于C#語(yǔ)言采用Winform開(kāi)發(fā)框架設(shè)計(jì)主界面,實(shí)現(xiàn)對(duì)終端上傳的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示,便于消防指揮人員對(duì)消防現(xiàn)場(chǎng)狀況的監(jiān)控與調(diào)度。經(jīng)過(guò)大量測(cè)試,本文設(shè)計(jì)的基于NB-IoT的空氣呼救器系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)和功能滿足企業(yè)要求。
【圖文】：

圖 3.2 空氣呼救器電路板正反面圖Fig 3.2 Front and back diagrams of air recco circuit board呼救器電路模塊設(shè)計(jì)SP430F448 微處理器最小系統(tǒng)課題基于低功耗的要求選擇 TI 公司生產(chǎn)的 MSP430 系列單片機(jī)， 16 位的超低功耗 MSP(MixedSignalPocessor，混合信號(hào)處理器)[15]號(hào)處理器集成了微處理器、數(shù)字電路以及模擬電路，其優(yōu)越的功能的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于電子電路領(lǐng)域。該系列單片超低功耗強(qiáng)大的處理能力和高性能模擬技術(shù)片上外圍模塊豐富系統(tǒng)工作穩(wěn)定方便高效的開(kāi)發(fā)環(huán)境

圖 3.3 MSP430F448 最小系統(tǒng)電路Fig 3.3 MSP430F448 minimum system circuit上圖為微處理器 MSP430F448 芯片與其外圍電路組成的單片機(jī)最小系統(tǒng)，主要包括微控制器 MSP430f448 芯片、3.3V 供電電源、復(fù)位電路，JTAG 下載接口以及系統(tǒng)時(shí)鐘電路。根據(jù)芯片手冊(cè)選擇+3.3V 作為該微控制器的供電電源。為了保證芯片的正常工作以及電源的穩(wěn)定，，在電路設(shè)計(jì)時(shí)采用 0.1Uf 和 1Uf 的電容并聯(lián)的方式，對(duì)供電電源進(jìn)行降噪和濾波處理。MSP430f448 芯片外圍電路的復(fù)位電路部分實(shí)現(xiàn)芯片上電復(fù)位功能，目的是為了后續(xù)設(shè)備調(diào)試以及整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定。處理器的復(fù)位功能均采用簡(jiǎn)單的 RC 電路實(shí)現(xiàn)的，復(fù)位電路由上拉 10K 的電阻和 0.1uF 的電容接地組成的 RC 復(fù)位電路。本模塊設(shè)計(jì)為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在復(fù)位電路中添加外部看門狗功能。該電路圖如圖3.4 所示：
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TU998.13;TN929.5;TP391.44

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本文編號(hào)：2671869