单片机控制的窄带物联网智慧消防系统
【】本课题设计一款基于单片机控制实现储气钢瓶气压采集并向服务器发送数据的低功耗开发板，该开发板由AD采集卡模块及NB-IOT通信模块组成，利用STC15W4K61S4和STM32L151C8T6两块单片机分别对AD采集卡模块和NB-IOT通信模块进行控制，实现通过iic进行AD数据采集，采集气压传感器中的气压值，并将数据通过485进行版间通信，再利用移远BC-95窄带物联网芯片将数据发送至服务器。通过Eclipse编写PC端上位机软件，能够将服务器数据显示在PC上。本系统功能稳定、精度高、有较好的应用价值。
目录
一、 前言 1
(一)、 课题研究的背景 1
(二)、 系统设计背景与要求 1
二、 系统整体设计方案 2
三、 系统的硬件设计 3
(一)、 AD采集卡电路设计 3
1. 电源电路 3
2. AD数据采集电路 3
3. 485通信电路 5
4. STC15W4K61S4单片机电路 6
(二)、 NBIOT通信模块设计 7
1. 电源电路 7
2. 485通信电路 8
3. BC95电路 8
4. STM32L151C8T6单片机 10
四、 单片机程序设计 11
(一)、 单片机选型 11
1. AD采集卡电路 11
2. NBIOT通信模块 14
(二)、 单片机程序概述 18
1. AD采集卡电路 18
2. NBIOT通信模块 20
五、 Visual Studio编写的上位机 23
(一)、 界面组件设计 23
(二)、 后台代码设计 24
1. 工作流程 24
2. NBiot设置 25
六、 电信物联网平台 26
(一)、 Profile 介绍 26
(二)、 Profile 开发 26
1. 新建一个产品 26
2. 产品的信息配置 27
3. 产品的服务配置 28
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
4. 插件开发及配置 30
5. 新建消息及配置 32
6. 设备的部署及配置 35
7. 注册设备及配置 38
七、 实物调试及功能演示 41
(一)、 实物电路布局 41
(二)、 实际工作环境模拟 42
(三)、 电信云平台数据捕获 43
(四)、 上位机WEB界面显示 44
(五)、 数据精准度测试 44
总结 46
参考文献 47
附件一 单片机程序 48
(一)、 AD采集卡 48
(二)、 NBIOT通信模块程序 54
附件二 上位机程序 62
(一)、 主程序 62
(二)、 NBiot设置程序 71
附件三 单片机原理图 73
(一)、 AD采集卡 73
(二)、 NBIOT通信模块 74
附件四 电路PCB 75
(一)、 AD采集卡 75
(二)、 NBIOT通信模块 77
附件五 软件著作权证书 80
附件六 实用新型专利授权通知书 81
前言
课题研究的背景
城市日新月异发展迅速，随之城市的交通系统也越发多样化, 地铁已经成为人们主要的出行工具, 它方便、 快捷、 经济,、对土地资源占用少, 已经在越来越多的大城市中建造和发展，地铁站一般位于地下再加上乘客人流量大、管理工作人员少等特点，对于消防的要求很高。本课题就来源于苏州轨道交通公司实际项目，苏州轨道交通目前1号线与2号线站点的通消防用灭火瓶由于投放时间较早，每天的消防气瓶的气压数据都要通过人工来抄表，按照轨道，要求每个一个小时要进行例行巡逻与记录，发现有异常立即要采取相应措施，这种做法很大程度上浪费人力、浪费时间，且可靠性不能得到保证，于是对现有消防瓶压力表进行物联网改造，将消防瓶气压的数据通过无线设备自动发送到监控员的电脑上，并能实现实时异常报警，通过查阅相关文献，目前物联网改造无线通信项目国内外采取的是ZIGBEE技术，这种技术通用简单，成本也很低廉，但是现场布线不予支持，鉴于苏州轨道交通与电信公司的合作关系，指定使用窄带物联网技术，利用电信云平台，方便的把相关数据传输出去。
系统设计背景与要求
本人顶岗实习所在的单位是一家从事电子科技领域的公司，涉及计算机软硬件及周边产品的开发；计算机信息系统集成服务；并提供上述设备、产品的技术支持及售后服务。在实习期间，公司受苏州轨道交通公司委托开发一个能够远程监测储气钢瓶气压的装置，并有以下要求。
AD采集卡支持十六路高精度的AD采集
通信模块支持地下远距离且稳定的通信
数据实时发送至PC端且精准无误
模块工作稳定，超低功耗
系统整体设计方案
本系统是一款运用于消防气瓶气压监测的智能化装置。它采用了最新的NBIOT技术，不仅节约了资费，而且降低了能耗。且能够在信号微弱的地下稳定高效的传输信息，进行设备到服务器的通信，可靠性较高。其的技术要求为：监测气瓶气压数目为64个以下，在人工监测的时候也能看到对应的气压值，远程监控平台采用中国电信的物联网卡，以及中国电信物联网平台数据处理的系统。
本系统由AD数据采集系统、NBIOT通信系统及上位机三部分组成，并结合嵌入式技术与窄带物联网中国电信NBIOT技术，开展智慧消防系统的设计开发。系统整体流程如图2.1.1所示，AD采集模块由一块STC15W4K61S4单片机充当MCU，来处理16路64个储气钢瓶内气压采集，并能够进行485通信，将数据实时发送至NBiot通信模块。NBiot通信模块则是由一块超低功耗的STM32L151C8T6嵌入式单片机及一块BC95无线通信模块组成，STM32L151C8T6单片机则负责获取来自AD采集卡的数据，并将该数据进行存储，存储完成后定时将数据通过BC95通信模块，BC95无线通信模块则将数据发送至服务器。上位机通过数据透传技术，在上位机界面上显示数据。
目录
一、 前言 1
(一)、 课题研究的背景 1
(二)、 系统设计背景与要求 1
二、 系统整体设计方案 2
三、 系统的硬件设计 3
(一)、 AD采集卡电路设计 3
1. 电源电路 3
2. AD数据采集电路 3
3. 485通信电路 5
4. STC15W4K61S4单片机电路 6
(二)、 NBIOT通信模块设计 7
1. 电源电路 7
2. 485通信电路 8
3. BC95电路 8
4. STM32L151C8T6单片机 10
四、 单片机程序设计 11
(一)、 单片机选型 11
1. AD采集卡电路 11
2. NBIOT通信模块 14
(二)、 单片机程序概述 18
1. AD采集卡电路 18
2. NBIOT通信模块 20
五、 Visual Studio编写的上位机 23
(一)、 界面组件设计 23
(二)、 后台代码设计 24
1. 工作流程 24
2. NBiot设置 25
六、 电信物联网平台 26
(一)、 Profile 介绍 26
(二)、 Profile 开发 26
1. 新建一个产品 26
2. 产品的信息配置 27
3. 产品的服务配置 28
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
4. 插件开发及配置 30
5. 新建消息及配置 32
6. 设备的部署及配置 35
7. 注册设备及配置 38
七、 实物调试及功能演示 41
(一)、 实物电路布局 41
(二)、 实际工作环境模拟 42
(三)、 电信云平台数据捕获 43
(四)、 上位机WEB界面显示 44
(五)、 数据精准度测试 44
总结 46
参考文献 47
附件一 单片机程序 48
(一)、 AD采集卡 48
(二)、 NBIOT通信模块程序 54
附件二 上位机程序 62
(一)、 主程序 62
(二)、 NBiot设置程序 71
附件三 单片机原理图 73
(一)、 AD采集卡 73
(二)、 NBIOT通信模块 74
附件四 电路PCB 75
(一)、 AD采集卡 75
(二)、 NBIOT通信模块 77
附件五 软件著作权证书 80
附件六 实用新型专利授权通知书 81
前言
课题研究的背景
城市日新月异发展迅速，随之城市的交通系统也越发多样化, 地铁已经成为人们主要的出行工具, 它方便、 快捷、 经济,、对土地资源占用少, 已经在越来越多的大城市中建造和发展，地铁站一般位于地下再加上乘客人流量大、管理工作人员少等特点，对于消防的要求很高。本课题就来源于苏州轨道交通公司实际项目，苏州轨道交通目前1号线与2号线站点的通消防用灭火瓶由于投放时间较早，每天的消防气瓶的气压数据都要通过人工来抄表，按照轨道，要求每个一个小时要进行例行巡逻与记录，发现有异常立即要采取相应措施，这种做法很大程度上浪费人力、浪费时间，且可靠性不能得到保证，于是对现有消防瓶压力表进行物联网改造，将消防瓶气压的数据通过无线设备自动发送到监控员的电脑上，并能实现实时异常报警，通过查阅相关文献，目前物联网改造无线通信项目国内外采取的是ZIGBEE技术，这种技术通用简单，成本也很低廉，但是现场布线不予支持，鉴于苏州轨道交通与电信公司的合作关系，指定使用窄带物联网技术，利用电信云平台，方便的把相关数据传输出去。
系统设计背景与要求
本人顶岗实习所在的单位是一家从事电子科技领域的公司，涉及计算机软硬件及周边产品的开发；计算机信息系统集成服务；并提供上述设备、产品的技术支持及售后服务。在实习期间，公司受苏州轨道交通公司委托开发一个能够远程监测储气钢瓶气压的装置，并有以下要求。
AD采集卡支持十六路高精度的AD采集
通信模块支持地下远距离且稳定的通信
数据实时发送至PC端且精准无误
模块工作稳定，超低功耗
系统整体设计方案
本系统是一款运用于消防气瓶气压监测的智能化装置。它采用了最新的NBIOT技术，不仅节约了资费，而且降低了能耗。且能够在信号微弱的地下稳定高效的传输信息，进行设备到服务器的通信，可靠性较高。其的技术要求为：监测气瓶气压数目为64个以下，在人工监测的时候也能看到对应的气压值，远程监控平台采用中国电信的物联网卡，以及中国电信物联网平台数据处理的系统。
本系统由AD数据采集系统、NBIOT通信系统及上位机三部分组成，并结合嵌入式技术与窄带物联网中国电信NBIOT技术，开展智慧消防系统的设计开发。系统整体流程如图2.1.1所示，AD采集模块由一块STC15W4K61S4单片机充当MCU，来处理16路64个储气钢瓶内气压采集，并能够进行485通信，将数据实时发送至NBiot通信模块。NBiot通信模块则是由一块超低功耗的STM32L151C8T6嵌入式单片机及一块BC95无线通信模块组成，STM32L151C8T6单片机则负责获取来自AD采集卡的数据，并将该数据进行存储，存储完成后定时将数据通过BC95通信模块，BC95无线通信模块则将数据发送至服务器。上位机通过数据透传技术，在上位机界面上显示数据。
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