目录

第1章 绪论......................................................... 1

1.1研究背景..................................................... 1 1.2国内外研究现状............................................... 1 1.3研究意义..................................................... 2 1.4研究内容与预期目标........................................... 2 第2章 相关技术概述................................................. 4

2.1传感器技术................................................... 4 2.2嵌入式技术................................................... 4 2.3 Altium Designer ............................................. 4 2.4组网技术..................................................... 4 2.5本章小结..................................................... 5 第3章 系统总体设计方案............................................. 7

3.1系统需求分析................................................. 7 3.2安防监控系统的设计方案....................................... 7 3.3主控模块单片机的选择......................................... 9 3.4通信模块核心芯片的选择....................................... 9 3.5本章小结.................................................... 10 第4章 系统硬件设计................................................ 12

4.1系统硬件组成框图............................................ 12 4.2主控模块单片机电路原理图设计................................ 13 4.3通信模块电路原理图设计...................................... 14 4.4传感模块电路原理图设计...................................... 14 4.5报警器模块电路原理图设计.................................... 16 4.6各模块通信接口电路原理图设计................................ 17 4.7本章小结.................................................... 18 第5章 各模块内部程序的设计........................................ 19

5.1系统程序设计概述............................................ 19 5.2单片机控制系统程序设计...................................... 19 5.3 LORA通信模块程序设计....................................... 20 5.4本章小结.................................................... 22 第6章 系统测试.................................................... 23

6.1测试环境.................................................... 23 6.2测试准备.................................................... 23 6.3测试结果及分析.............................................. 23 6.4本章小结.................................................... 24 总结............................................................... 26 展望............................................................... 28 致谢............................................................... 29 参考文献........................................................... 30 附录............................................................... 32

武汉理工大学毕业设计（论文）

第1章 绪论

1.1研究背景

在科技的不断进步国民经济的不断提高背景下，社会中的各个阶层对于安防的需求也是与日俱增。特别是各种高新技术应用于安防，使得安防行业得以迅速发展起来，而物联网则是现今使用比较贴近生活、适用范围宽广的网络。将之与安防系统相结合，可以安防更加有效，更加方便。

对于物联网的定义，早在2005年国际电联就已经做出了解释。这个定义和先前对于其下的定义有很大的不同，先前认为，以无限传感技术为基础的网络架构就是物联网【1】。现在人们在这个基础上做了比较大的扩展：物联网是一种在时间、地点、物体之间没有限制;各种终端、传感器相互连接与应用的一门技术。它可以和相应的信息网络实现无缝连接。

大家都知道，08年奥运会在安防上面就做得十分好。除了相关规划、布置等主观上的工作做得好之外，在客观上对于物联网技术的应用所起的作用同样是不能忽略的。物联网在那次奥运会上对于交通的指挥、食品安全的追溯、安全防护等许多方面应用广泛，作用明显。

1.2国内外研究现状

目前，国外的无线传感网络的构建，主要集中在一些发达国家。这项技术发展迅速，应用也十分宽。就当前来说除了大家熟知的安防等领域外，已经扩展到环境监测、生物医学等多领域。

伴着通信技术和微电子技术的不断发展，安防技术这几年来已经慢慢地向网络化、数字化的方向发展。很多安全防护使用的是人力的巡查和防护检测相结合的方式来提高安防系统的反应速度和联动效率。不过，这类安防体系有很多缺点，主要表现在其功能比较单一，智能化不高等方面。新一代的安防系统应该做到能够对安全事故及时、准确、有效的传递出去。而物联网与安防的结合可以使这个目标得以实现，使安防设备间直接通信、交互、协作，为安防产业的进步和发展开辟了一片新的领域。

智能安防和物联网的结合使的安防系统的安防能力大幅提升。它们的结合可

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《基于物联网技术的智能安防系统应用研究》武士涛，故宫博物院，2012

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武汉理工大学毕业设计（论文）

以使安全管理和防护更加全面。对于国民的人身和财物有了比较可靠的保障【2】。

1.3研究意义

在我国的高速发展过程中，安防的潜在市场十分大。不过现有的安全防护系统却有着许多的缺点。例如功能比较单一，联动性差，反应慢，很难满足目前市场的需求。其最主要的原因是智能化和通信技术在安防中应用不足引起的。虽然说目前很多地方都有比较简易的安防报警装置，但是其误报率特别高，导致达不到相应的需求；而且有些地方的通信比较不稳定，一个小小的故障可能会引起整个安防系统的崩溃；对于一些无线通信还存在信号串扰的问题，导致报警信息不能及时的送达指定的地方，延误救援处理，导致更加大的财产损失。所有的上述问题就目前来说可以使用一个基于物联网的智能安防系统得到有效的解决。在无线通信领域，其部署灵活，可以将很多装置连接起来，解决信息采集、传递和处理的难题。

而且，近些年，世界各地的安全事故时有发生，现今所存在的安全防护体系的智能化比较低，很大一部分依然需要依靠人员参与与处理，这势必导致大量的人力物力损耗。这些原因很大程度上限制了安防体系的推广，很难应对相应的事故。所有的这一切导致了目前市场上对于一款新的安防体系的急切需求【3】。

1.4研究内容与预期目标

研究的主要内容是基于芯片SX1278，来搭建相关物联网，使用相关传感器来监测环境的变化，如果有险情，能及时迅速地做出响应。

由于这些方面涉及硬件的生成，所以在进行毕设之前，我首先必须需要学会如何使用AD这款软件绘制相关原理图，生成相应的PCB将之完成布线，布局的设计，然后将之发给相关厂家进行烧蚀，得到相应的板子，买回相应的元件，将之焊上后进行测试。

本次毕设我将之分为了四个模块完成，分别是：通信模块，主控模块，传感检测模块以及报警模块。其中最为主要的是通信模块，其次为主控模块。而由于传感器以及报警器目前相关领域都研究比较成熟，所以这两方面的研究在本次毕设中涉及比较少。而且本次毕设主要的创新点就在于通信模块的设计，使用的是基于SX1278芯片的LoRa网络的设计。所以着重关注的是通信模块，主控模块采

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《基于物联网技术的智能安防系统应用研究》武士涛，故宫博物院，2012

《明察秋毫:基于物联网技术的智能安防》王鹏，中科院，2013

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武汉理工大学毕业设计（论文）

用的是STM8芯片，一款比较比较便宜但是特别适用的芯片，性价比高。

希望通过此次研究，可以使自己掌握AD的使用，以及相关单片机的知识。并且能够自主使用IAR将相关程序烧录进去，实现控制和通信，达到相关安防的目的。

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