武汉理工大学毕业设计（论文）

第4章 系统硬件设计

4.1系统硬件组成框图

此系统主要由四部分组成，包括通信模块，主控模块，传感检测模块以及报警模块。主要实现的功能有检测环境温度，检测环境中的烟雾浓度，当温度或者烟雾浓度达到一定的设定值之后，主控模块的单片机发送相关指令给通信模块，通信模块接收到指令通过组建的LoRa网络将信息及时传输出来，发送给相应的接收模块，接收模块再将收集到的信息传递给处理器（主控模块），由处理器对相应的信息作出处理，将处理结果交给对应的报警器，实现安防监控。因此，其系统框图如下图的图4.1、图4.2。

烟雾探测传感器 主时钟 STM 8 SX1278 晶振 温度探测传感器

图4.1 报警数据采集及发送模块

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蜂鸣报警器 主时钟 STM 8 SX1278 晶振 灯光报警器

图4.2 报警数据接收及报警模块

4.2主控模块单片机电路原理图设计

该模块主要分为两个部分，一个是发送模块的处理器，一个是接收模块的处理器，其主要的功能是实现信息的及时处理。将其相关电路设计完毕后，采用不同的程序使之完成不同的功能。在本模块中采用的芯片主要是STM8，其电路设计原理图如下：

图4.3 主控模块STM8电路设计原理图

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4.3通信模块电路原理图设计

该模块分为两个部分，一个为发送模块，一个为接收模块，使用的是同一种芯片以及相同的原理图，其芯片选型为SX1278，是本次研究课题的核心部分，使用升特公司生产的芯片来组建超远距离无线通信。为了通信的可靠性，给其每个都配发了相关的天线组件。其电路设计原理图如下：

图4.4 SX1278通信模块电路设计原理图

4.4传感模块电路原理图设计

该模块主要由两个传感器电路组成，分别是：温度传感器和烟雾传感器，这两个电路在整体设计中主要承担对外部环境的监测，当外部环境中其监测的值超出相关设定值时，其将相关异常信号发送给发送给主控模块，由其交由通信模块将信息发送出去进行后续的处理，其电路设计原理图如下：

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图4.5 基于DS18B20的温度传感探测器的原理图

图4.6 基于AD590的温度传感探测器的原理图

上面给出了两种温度传感探测器的原理图，其中第一个DS18B20为一个元器件，电路连接方便，但是相应的程序驱动较为复杂。而第二个基于AD590的温度传感探测器则是电路较为复杂，但是相应的程序则较为简单。因为这两种方案各有优缺点，所以我在这里把他们都列举出来了。

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