基于NB-IoT的空气呼救器的设计与研究

发布时间：2020-05-20 02:19

【摘要】：随着我国的经济发展以及城市化进程的不断推进,城市中建筑物以及人口密度也日益增加,使得发生特大火灾事故的概率不断提高。在火灾救援中,消防员人身安全受到极大的威胁,为保障消防员的生命安全,消防呼救通常极为重要。然而目前呼救器设备功能单一,无网络通信功能等缺陷,针对这种实际需求以及企业要求设计了一套基于窄带物联网(NB-IoT)的空气呼救器系统。该系统集成了呼救功能,电子压力表功能,网络传输以及客户端显示功能。本课题通过对系统功能分析,将整个系统分为三个部分:空气呼救器终端设备,服务器与数据库和客户端。其中空气呼救器终端部分按照低功耗的设计需求以及模块化的设计思想,将该硬件系统分为以下几个核心模块:基于MSP430低功耗微控制器模块;电源模块;状态、压力、电量和温度采集模块;声光报警模块;按键与LCD显示模块;NB-IoT网络传输模块。通过C语言编写软件程序,完成系统终端部分的呼救器功能,电子压力表功能和数据无线网络传输功能。服务器与数据库部分选择Workerman作为服务器框架,MySQL作为数据库,利用PHP语言实现对终端数据的接收存储功能,并能根据客户端指令将数据库中的数据转发给客户端。显示界面客户端部分基于C#语言采用Winform开发框架设计主界面,实现对终端上传的数据实时显示,便于消防指挥人员对消防现场状况的监控与调度。经过大量测试,本文设计的基于NB-IoT的空气呼救器系统的各项指标和功能满足企业要求。
【图文】：

图 3.2 空气呼救器电路板正反面图Fig 3.2 Front and back diagrams of air recco circuit board呼救器电路模块设计SP430F448 微处理器最小系统课题基于低功耗的要求选择 TI 公司生产的 MSP430 系列单片机， 16 位的超低功耗 MSP(MixedSignalPocessor，混合信号处理器)[15]号处理器集成了微处理器、数字电路以及模拟电路，其优越的功能的实际应用场景，已经被广泛的应用于电子电路领域。该系列单片超低功耗强大的处理能力和高性能模拟技术片上外围模块丰富系统工作稳定方便高效的开发环境

图 3.3 MSP430F448 最小系统电路Fig 3.3 MSP430F448 minimum system circuit上图为微处理器 MSP430F448 芯片与其外围电路组成的单片机最小系统，主要包括微控制器 MSP430f448 芯片、3.3V 供电电源、复位电路，JTAG 下载接口以及系统时钟电路。根据芯片手册选择+3.3V 作为该微控制器的供电电源。为了保证芯片的正常工作以及电源的稳定，，在电路设计时采用 0.1Uf 和 1Uf 的电容并联的方式，对供电电源进行降噪和滤波处理。MSP430f448 芯片外围电路的复位电路部分实现芯片上电复位功能，目的是为了后续设备调试以及整个系统的稳定。处理器的复位功能均采用简单的 RC 电路实现的，复位电路由上拉 10K 的电阻和 0.1uF 的电容接地组成的 RC 复位电路。本模块设计为了保证系统的稳定性，在复位电路中添加外部看门狗功能。该电路图如图3.4 所示：
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU998.13;TN929.5;TP391.44

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本文编号：2671869