基于GSM的油罐車監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

第1章緒論1.1研究背景與意義在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的背景下，石油產(chǎn)業(yè)推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)前進(jìn)的作用越來(lái)越明顯。石油是我們現(xiàn)代工業(yè)、交通、農(nóng)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域不可或缺的能源資源[1]。而油罐車則是石油運(yùn)輸?shù)闹饕ぞ咧?，其安全性和穩(wěn)定性直接關(guān)系到石油運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量和效率。目前，我國(guó)石油行業(yè)已發(fā)展成為一個(gè)規(guī)模龐大、種類繁多的復(fù)雜系統(tǒng)，其中石油運(yùn)輸體系的安全問(wèn)題備受關(guān)注。石油運(yùn)輸中的危險(xiǎn)因素較多，例如道路條件、天氣變化、車輛故障、人為操作失誤等都會(huì)對(duì)運(yùn)輸帶來(lái)不利影響。尤其是在疫情期間，由于國(guó)內(nèi)外疫情的影響，石油行業(yè)的物流運(yùn)輸面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。如何保障油品的安全運(yùn)輸，防范事故的發(fā)生，是當(dāng)前急需解決的問(wèn)題?；诖?，本文提出了一種基于GSM的油罐車監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，旨在通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油罐車的位置、速度等狀態(tài)信息，從而使得系統(tǒng)在油品運(yùn)輸過(guò)程就能夠進(jìn)行有效監(jiān)督管理和控制，達(dá)到提高運(yùn)輸安全性和效率的目的[2]。該系統(tǒng)具有自主創(chuàng)新的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)油罐車的全方位監(jiān)測(cè)和管理。通過(guò)傳感器采集油罐車的溫度、壓力、液位等信息，并將其實(shí)時(shí)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)中心[3]，以便隨時(shí)掌握油罐車的狀態(tài)。同時(shí)，通過(guò)傳感器技術(shù)，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)油罐車的相關(guān)狀態(tài)。除此之外，該系統(tǒng)還能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，在數(shù)據(jù)超出正常值還能發(fā)出預(yù)警。通過(guò)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析，可以了解油罐車的運(yùn)輸規(guī)律和習(xí)慣，發(fā)現(xiàn)異常情況并進(jìn)行預(yù)警，防止事故的發(fā)生。同時(shí)，該系統(tǒng)可以與其他監(jiān)測(cè)平臺(tái)和應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和共享，進(jìn)而使信息資源整合到一起，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)信息資源的優(yōu)化利用提供了方便，最終達(dá)到提升石油產(chǎn)業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展水平的目的?？傊贕SM的油罐車監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案是一項(xiàng)具有重要意義的研究工作。它將解決當(dāng)前石油運(yùn)輸安全問(wèn)題，提高石油產(chǎn)業(yè)的效益和發(fā)展水平，具有廣泛的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀油罐車監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是指對(duì)油罐車的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集，以保障油品安全運(yùn)輸?shù)囊环N技術(shù)手段。目前，國(guó)內(nèi)在油罐車監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方面已經(jīng)有了不少研究成果，主要集中在以下三個(gè)方面。1.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在油罐車監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是指利用分布式傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線通信方式進(jìn)行信息采集、處理和傳輸?shù)囊环N技術(shù)。該技術(shù)在油罐車監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用可以有效地實(shí)現(xiàn)油罐車的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集，提高了油品運(yùn)輸?shù)陌踩院涂煽啃?。例如，上海交通大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)了一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的油罐車實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對(duì)油罐車的溫度、壓力、液位等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心進(jìn)行處理和分析。該系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高、安裝維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。2.GPS定位技術(shù)在油罐車監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用GPS定位技術(shù)是指利用衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行位置信息定位的一種技術(shù)[4]。該技術(shù)在油罐車監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)油罐車的位置和行駛路線進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和跟蹤，提高了運(yùn)輸效率和安全性。例如，天津大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)了一種基于GPS定位技術(shù)的油罐車遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以通過(guò)GPS定位對(duì)油罐車的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線通信方式傳輸?shù)奖O(jiān)控中心進(jìn)行處理和分析。該系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、準(zhǔn)確性高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。3.智能診斷技術(shù)在油罐車監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用智能診斷技術(shù)是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)進(jìn)行故障預(yù)測(cè)、故障診斷和故障處理的一種技術(shù)。該技術(shù)在油罐車監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)油罐車的故障進(jìn)行預(yù)測(cè)和診斷[5]，提高了維護(hù)效率和運(yùn)輸安全性。例如，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院的研究人員設(shè)計(jì)了一種基于智能診斷技術(shù)的油罐車故障診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以通過(guò)對(duì)油罐車傳感器數(shù)據(jù)的分析和處理，進(jìn)行故障預(yù)測(cè)和診斷，并提供相應(yīng)的故障處理建議。該系統(tǒng)具有準(zhǔn)確性高、效率快、成本低等優(yōu)點(diǎn)。綜上所述，國(guó)內(nèi)在油罐車監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方面已經(jīng)有了不少研究成果，其中無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GPS定位技術(shù)和智能診斷技術(shù)都得到了廣泛應(yīng)用。未來(lái)，隨著各種新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，油罐車監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將會(huì)更加完善和實(shí)用化。1.2.2國(guó)外研究現(xiàn)狀近年來(lái)，油罐監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)已成為許多國(guó)家的研究熱點(diǎn)。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，許多國(guó)外學(xué)者對(duì)基于GSM的油罐監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用進(jìn)行了深入研究，并取得了顯著的成果。本文主要從系統(tǒng)架構(gòu)、傳感器技術(shù)和數(shù)據(jù)處理三個(gè)方面總結(jié)了國(guó)外基于GSM的油罐監(jiān)控系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀。國(guó)外研究人員提出了基于GSM的油罐監(jiān)控系統(tǒng)的不同系統(tǒng)架構(gòu)。例如，印度研究人員提出了一種由三個(gè)主要組件組成的系統(tǒng)架構(gòu)：中央服務(wù)器、GSM模塊和嵌入式控制器。中央服務(wù)器負(fù)責(zé)接收和存儲(chǔ)從油罐收集的數(shù)據(jù)，而GSM模塊用于向服務(wù)器傳輸數(shù)據(jù)。嵌入式控制器負(fù)責(zé)收集安裝在油罐上的各種傳感器的數(shù)據(jù)，如溫度和壓力傳感器。同樣，美國(guó)研究人員提出了一種包括GPS模塊、GSM模塊和微控制器的系統(tǒng)架構(gòu)。GPS模塊用于跟蹤油罐的位置[6~9]，而GSM模塊用于與中央服務(wù)器進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。微控制器負(fù)責(zé)處理從各種傳感器收集的數(shù)據(jù)，并通過(guò)GSM模塊將其發(fā)送到服務(wù)器。傳感器技術(shù)在基于GSM的油罐監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中起著至關(guān)重要的作用。國(guó)外研究人員提出了不同類型的傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)油罐的不同參數(shù)。例如，意大利研究人員開發(fā)了一種溫度傳感器，該傳感器使用光纖技術(shù)來(lái)測(cè)量油罐中的石油溫度。該傳感器高度準(zhǔn)確，不受電磁干擾。同樣，英國(guó)研究人員開發(fā)了一種基于壓阻技術(shù)的壓力傳感器。該傳感器能夠精確測(cè)量油箱內(nèi)的壓力，并且對(duì)壓力的微小變化具有高靈敏度。此外，中國(guó)研究人員開發(fā)了一種液位傳感器，該傳感器使用超聲波技術(shù)測(cè)量油箱內(nèi)的液位。該傳感器精度高，能夠在惡劣的環(huán)境中工作。數(shù)據(jù)處理是基于GSM的油罐監(jiān)控系統(tǒng)的另一個(gè)重要方面。國(guó)外研究人員提出了不同的數(shù)據(jù)處理技術(shù)來(lái)分析從各種傳感器收集的數(shù)據(jù)。例如，英國(guó)研究人員開發(fā)了一種基于主成分分析（PCA）的數(shù)據(jù)處理技術(shù)。該技術(shù)能夠從大量數(shù)據(jù)中提取有用的信息，并提供對(duì)未來(lái)趨勢(shì)的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。同樣，美國(guó)研究人員開發(fā)了一種基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)。該技術(shù)能夠從歷史數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)，并根據(jù)學(xué)習(xí)到的模式進(jìn)行預(yù)測(cè)。國(guó)外研究人員對(duì)基于GSM的油罐監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用進(jìn)行了大量研究，在系統(tǒng)架構(gòu)、傳感器技術(shù)和數(shù)據(jù)處理方面取得了顯著成就。未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，基于GSM的油罐監(jiān)控系統(tǒng)將變得更加先進(jìn)和廣泛應(yīng)用。1.3本文研究?jī)?nèi)容本文研究了一種基于GSM的油罐車監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)主要是通過(guò)GPS定位和GSM網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)油罐車的壓力，溫度，火焰等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和管理。該論文探討了油罐車監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的意義和現(xiàn)狀，并分析了市場(chǎng)上不同油罐車監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，提出了車載終端、服務(wù)器端、客戶端三部分的整體架構(gòu)和功能模塊，以滿足需求。[10~13]。其中，車載終端主要負(fù)責(zé)采集油罐車的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)上傳到服務(wù)器端。服務(wù)器端則負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)接受報(bào)警功能[14]。接著，論文詳細(xì)講解了系統(tǒng)中各個(gè)模塊的具體實(shí)現(xiàn)方法和技術(shù)要點(diǎn)，例如車載終端的硬件設(shè)計(jì)、溫度檢測(cè)，火焰，壓力模塊的使用、GSM模塊的通信協(xié)議、服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)等。最后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，并對(duì)其性能進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)?？傊撜撐尼槍?duì)油罐車監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的需求，設(shè)計(jì)了一套基于GSM的油罐車監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具備較高的實(shí)用性和可行性，可為油罐車運(yùn)輸行業(yè)提供有效的管理手段。

第2章整體方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)需求分析該文從需求分析出發(fā)，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基于GSM的油罐車輛測(cè)系統(tǒng)，包括系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)、上位機(jī)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)測(cè)試等方面。特別重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)各個(gè)功能模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方法，并對(duì)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和部分源代碼進(jìn)行了詳細(xì)的解釋和說(shuō)明。該系統(tǒng)應(yīng)完成的主要功能有：1.車輛在行進(jìn)的過(guò)程當(dāng)中能對(duì)車輛存儲(chǔ)罐進(jìn)行實(shí)時(shí)姿態(tài)檢測(cè)。在檢測(cè)的過(guò)程當(dāng)中，如果發(fā)現(xiàn)車輛的傾斜角度過(guò)大時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)報(bào)警的功能，同時(shí)該傾斜角度報(bào)警一直能夠通過(guò)按鍵進(jìn)行設(shè)置，可以不根據(jù)不同的場(chǎng)合以及不同的運(yùn)輸優(yōu)品進(jìn)行選擇。能夠通過(guò)壓力傳感器檢測(cè)罐內(nèi)壓力，壓力數(shù)值異常可以發(fā)出報(bào)警信號(hào)。2.在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程當(dāng)中，可以針對(duì)有關(guān)的參數(shù)信息進(jìn)行檢測(cè)，例如在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程當(dāng)中需要實(shí)時(shí)進(jìn)行檢測(cè)運(yùn)輸過(guò)程當(dāng)中的溫度以及濕度狀況等參數(shù)信息，同時(shí)還需要能夠使用火焰檢測(cè)傳感器進(jìn)行檢測(cè)是否有明火產(chǎn)生。3.可以一健求助，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生緊急狀況的時(shí)候，司機(jī)可以實(shí)現(xiàn)一鍵求救功能，能夠再按下按鍵時(shí)，將自身的定位坐標(biāo)信息通過(guò)短信發(fā)送到遠(yuǎn)程監(jiān)控后臺(tái)，同時(shí)該系統(tǒng)還能夠?qū)⒍ㄎ恍畔⑦M(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，主要是將緯度信息顯示到液晶顯示器上。4.在系統(tǒng)進(jìn)行工作的過(guò)程當(dāng)中，所采集的溫度及濕度和相應(yīng)的或在信息能夠傳輸?shù)今{駛室，供司機(jī)能夠?qū)崟r(shí)查看相應(yīng)的狀況。技術(shù)要求：1.采用傳感器采集，定位技術(shù)；2.以單片機(jī)、傾角傳感器模塊、溫度檢測(cè)模塊、濕度檢測(cè)模塊、火焰檢測(cè)模塊、電源模塊等完成硬件設(shè)計(jì)；3.采用KEIL軟件平臺(tái)和C編程語(yǔ)言完成下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)；4.采用E4A軟件平臺(tái)完成基于GSM的油罐車輛檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。2.2整體功能方案設(shè)計(jì)本系統(tǒng)在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，主要是針對(duì)于油罐車的環(huán)境監(jiān)測(cè)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在進(jìn)行輸入模塊設(shè)計(jì)的時(shí)候，主要是采用了斜角度傳感器模塊，溫度檢測(cè)傳感器模塊以及濕度檢測(cè)傳感器模塊時(shí)，壓力傳感器模塊，還應(yīng)用到了火焰檢測(cè)傳感器模塊以及GPS定位檢測(cè)傳感器模塊，在控制輸出時(shí)則是能夠?qū)⒉杉降臄?shù)據(jù)信息上傳至司機(jī)的手機(jī)當(dāng)中，也能夠通過(guò)液晶信息顯示系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)在進(jìn)行報(bào)警的時(shí)候則是利用到了聲光報(bào)警系統(tǒng)能夠利用GSM發(fā)送報(bào)警短信信息?；鹧?zhèn)鞲衅骰鹧鎮(zhèn)鞲衅鲉纹瑱C(jī)報(bào)警器驅(qū)動(dòng)器數(shù)字信號(hào)單片機(jī)報(bào)警器驅(qū)動(dòng)器數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)壓力傳感器模擬信號(hào)壓力傳感器GSM手機(jī)GSM手機(jī)數(shù)字信號(hào)濕度模塊數(shù)字信號(hào)濕度模塊數(shù)字信號(hào)按鍵輸入模塊數(shù)字信號(hào)按鍵輸入模塊電源電源2.3器件選型2.3.1STM32F103C8T6STM32F103C8T6單片機(jī)是一款32位ARMCortex-M3內(nèi)核的微控制器芯片，它集成了片上存儲(chǔ)器、控制器、外設(shè)和通信接口等眾多功能模塊，在嵌入式系統(tǒng)中擁有廣泛的應(yīng)用。（1）內(nèi)核模塊STM32F103C8T6單片機(jī)使用ARMCortex-M3內(nèi)核，該內(nèi)核采用哈佛結(jié)構(gòu)，具有高性能、低功耗、易于編程的特點(diǎn)。內(nèi)核模塊還包含時(shí)鐘和復(fù)位電路、異常處理和調(diào)試模塊等子模塊。（2）存儲(chǔ)器模塊STM32F103C8T6單片機(jī)的存儲(chǔ)器包括閃存、SRAM和EEPROM，閃存用于程序代碼的存儲(chǔ)，SRAM用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，EEPROM用于非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。存儲(chǔ)器模塊還包含一個(gè)存儲(chǔ)器保護(hù)單元，可以防止未經(jīng)授權(quán)的存儲(chǔ)器訪問(wèn)。（3）控制器模塊STM32F103C8T6單片機(jī)控制器模塊包括時(shí)鐘控制器、復(fù)位控制器、電源管理單元等。時(shí)鐘控制器用于配置系統(tǒng)時(shí)鐘和各個(gè)外設(shè)時(shí)鐘，復(fù)位控制器用于系統(tǒng)復(fù)位和外設(shè)復(fù)位，電源管理單元用于控制芯片的供電。（4）外設(shè)模塊STM32F103C8T6單片機(jī)擁有豐富的外設(shè)模塊，包括通信接口、定時(shí)器、ADC、DAC、PWM等。其中，通信接口包括USART、SPI、I2C、CAN等，可以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景下的通信需求；定時(shí)器主要用于生成各種時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)；ADC和DAC用于模擬信號(hào)采集和輸出；PWM用于控制電機(jī)、LED燈等。（5）調(diào)試模塊STM32F103C8T6單片機(jī)調(diào)試模塊包括JTAG和SWD兩種調(diào)試方式，可以通過(guò)調(diào)試器進(jìn)行程序的下載和調(diào)試。此外，還提供了一些輔助功能，如斷言和跟蹤等。STM32F103C8T6單片機(jī)是一款功能豐富、性能優(yōu)異的微控制器芯片，它的模塊設(shè)計(jì)相較于其它單片機(jī)而言更為合理、更易于集成和編程，這些特點(diǎn)為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)者提供了更多的便利。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)具體需求選擇相應(yīng)的模塊進(jìn)行配置，以實(shí)現(xiàn)更好的性能和功耗平衡。圖2.1STM32F103C8T6單片機(jī)實(shí)物圖2.3.2火焰?zhèn)鞲衅骰鹧鎮(zhèn)鞲衅魇且环N用于檢測(cè)火焰并發(fā)出相應(yīng)信號(hào)的傳感器。它是一種重要的安全設(shè)備，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)等場(chǎng)所中，如廠房、倉(cāng)庫(kù)、辦公室、酒店等。MPX火焰?zhèn)鞲衅髂軌驅(qū)崟r(shí)檢測(cè)周圍環(huán)境中的火焰，并及時(shí)向控制系統(tǒng)發(fā)送警報(bào)信息，從而保護(hù)人員和財(cái)產(chǎn)的安全?；鹧?zhèn)鞲衅骰诩t外線輻射原理或紫外線輻射原理，通過(guò)檢測(cè)環(huán)境中的光譜變化來(lái)識(shí)別火焰。當(dāng)傳感器接收到足夠的光譜變化時(shí)，就會(huì)發(fā)出警報(bào)信號(hào)，使得控制系統(tǒng)可以及時(shí)采取措施?；鹧?zhèn)鞲衅饔卸喾N類型，包括點(diǎn)型火焰?zhèn)鞲衅骱途€型火焰?zhèn)鞲衅?。點(diǎn)型火焰?zhèn)鞲衅魍ǔ０惭b在天花板上，用于監(jiān)測(cè)環(huán)境中的火災(zāi)情況。線型火焰?zhèn)鞲衅鲃t被安裝在長(zhǎng)時(shí)間或曲折的管道或隧道內(nèi)，這些地方容易發(fā)生火災(zāi)，例如油氣管道或制藥廠?；鹧?zhèn)鞲衅骶哂性S多優(yōu)點(diǎn)，包括反應(yīng)速度快、精度高、安裝方便等。除了用于火災(zāi)檢測(cè)外，火焰?zhèn)鞲衅鬟€可用于熱處理設(shè)備中的自動(dòng)控制、爐溫監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域?？傊鹧?zhèn)鞲衅髟诒Ｗo(hù)人員和財(cái)產(chǎn)安全方面發(fā)揮著重要作用。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，火焰?zhèn)鞲衅饕矊⒃絹?lái)越先進(jìn)和智能化，為各種場(chǎng)所提供更加安全和可靠的保護(hù)。2.3.3OLED顯示屏在本次設(shè)計(jì)中，我使用0.96英寸的OLED顯示模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)顯示功能。該模塊有兩種版本可供選擇，一種是采用IIC通信協(xié)議進(jìn)行通信，另一種則是采用SPI通信協(xié)議。本次設(shè)計(jì)我們選擇了采用IIC通信的OLED顯示屏模塊。如圖2.2所示，這是OLED顯示模塊的實(shí)物圖。為防止電壓過(guò)高導(dǎo)致短路和顯示屏燒毀，我們限制了顯示模塊的電壓不超過(guò)5V。同時(shí)，SDA和SCL需要與MCU連接，并且通過(guò)IIC通信協(xié)議將需要顯示的內(nèi)容投射在屏幕上。采用OLED顯示模塊具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如高亮度、高對(duì)比度、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。因此，它非常適合用于小型設(shè)備和嵌入式系統(tǒng)的顯示需求。通過(guò)正確的選擇和連接顯示模塊，以及正確配置相應(yīng)參數(shù)，我們能夠展示所需的數(shù)據(jù)和信息，從而使整個(gè)系統(tǒng)更加智能化和易于操作。圖2.20.96寸OLED顯示模塊實(shí)物2.3.4壓力傳感器壓力傳感器模塊是一種測(cè)量物體壓力的裝置，由壓力傳感器和信號(hào)處理電路組成。它通過(guò)測(cè)量物體所受的壓力大小，將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體壓力的精確測(cè)量。壓力傳感器模塊在工業(yè)自動(dòng)化、軍事航空、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。壓力傳感器模塊一般包含傳感器和信號(hào)處理電路兩部分。其中，傳感器用于測(cè)量并檢測(cè)物體受到的壓力大小，信號(hào)處理電路則對(duì)傳感器采集到的模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并輸出。壓力傳感器模塊的精度和靈敏度是其關(guān)鍵性能指標(biāo)之一。傳感器的靈敏度越高，就能夠檢測(cè)到更小的壓力變化，從而提高測(cè)量精度。同時(shí)，還需要考慮傳感器的耐用性、抗干擾性以及溫度、濕度等環(huán)境因素的影響。壓力傳感器模塊具有廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。例如，在汽車領(lǐng)域，它可以被用來(lái)檢測(cè)輪胎氣壓，以避免行駛過(guò)程中發(fā)生爆胎；在醫(yī)療設(shè)備中，它可以用于血壓計(jì)和呼吸機(jī)等設(shè)備中，以確?；颊叩纳眢w狀態(tài)得到準(zhǔn)確監(jiān)控；在航空領(lǐng)域，它則可以被用來(lái)檢測(cè)飛機(jī)機(jī)身的氣壓變化，以確保飛機(jī)的安全運(yùn)行?？傊?，壓力傳感器模塊具有廣泛的應(yīng)用前景和市場(chǎng)需求。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用場(chǎng)景的不斷拓展，壓力傳感器模塊將會(huì)越來(lái)越成為人們工作和生活中的重要組成部分。2.3.5GSM模塊SIM900A模塊是一種基于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線通信模塊，可用于智能家居、物聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等領(lǐng)域。它支持語(yǔ)音通話、短信、GPRS數(shù)據(jù)傳輸、TCP/IP協(xié)議等多種功能，具有低功耗、高穩(wěn)定性和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。SIM900A模塊采用SMT工藝制造，尺寸小、體積輕，能夠方便地與其他電子設(shè)備集成。其主要特點(diǎn)如下：支持四個(gè)頻段：850/900/1800/1900MHz，適用于全球各地的GSM網(wǎng)絡(luò)。支持GPRS類10，最高速度為85.6kbps，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和接收。支持TCP/IP協(xié)議，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程服務(wù)器通訊。支持語(yǔ)音通話和短信功能，可以進(jìn)行雙向通訊。具有低功耗模式，可延長(zhǎng)電池使用壽命。采用標(biāo)準(zhǔn)AT指令集控制，易于在不同系統(tǒng)中集成和使用。SIM900A模塊的連接方式比較簡(jiǎn)單，只需要將其連接到電源和外部天線即可。在與控制器或其他設(shè)備集成時(shí)，只需通過(guò)串口通信發(fā)送AT指令即可完成各種操作，如發(fā)送短信、撥打電話等。2.4單片機(jī)控制器2.4.1時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)在STM32微控制器系統(tǒng)中，時(shí)鐘電路是至關(guān)重要的組成部分之一。它不僅提供了系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)，還影響著芯片的性能和功耗等方面。因此，在設(shè)計(jì)STM32時(shí)鐘電路時(shí)，需要考慮多個(gè)因素，包括時(shí)鐘源、時(shí)鐘分頻、時(shí)鐘精度等。1.時(shí)鐘源選擇在STM32微控制器中，提供了多種時(shí)鐘源可供選擇，包括外部晶體振蕩器、內(nèi)部RC振蕩器、內(nèi)部高速晶體振蕩器等。其中，外部晶體振蕩器是最常用的時(shí)鐘源之一，具有精度高、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，適合于需要較高時(shí)鐘精度的應(yīng)用場(chǎng)景。而內(nèi)部RC振蕩器則更加便于使用和控制，適合于一些低功耗的應(yīng)用場(chǎng)景。2.時(shí)鐘分頻為了滿足不同的應(yīng)用需求，STM32微控制器提供了多種時(shí)鐘分頻方式，可以根據(jù)具體需求進(jìn)行選擇。例如，可以通過(guò)配置預(yù)分頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)CPU時(shí)鐘頻率的調(diào)整，或者通過(guò)AHB/APB總線分頻來(lái)調(diào)整總線時(shí)鐘頻率，以達(dá)到減小功耗或提高性能的目的。3.時(shí)鐘精度時(shí)鐘精度是時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的因素。在STM32微控制器中，為了保證時(shí)鐘精度，一般會(huì)采用外部晶體振蕩器，并進(jìn)行校準(zhǔn)。晶體振蕩器的頻率與溫度、供電電壓等因素有關(guān)，因此需要進(jìn)行校準(zhǔn)來(lái)保持穩(wěn)定的時(shí)鐘頻率和精度。另外，還可以采用PLL（PhaseLockedLoop）鎖相環(huán)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)高精度時(shí)鐘輸出。4.時(shí)鐘多源切換為了滿足不同場(chǎng)景下的應(yīng)用需求，STM32微控制器提供了時(shí)鐘多源切換功能，可以輕松地切換不同的時(shí)鐘源。例如，在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)可以先將內(nèi)部RC振蕩器設(shè)置為時(shí)鐘源，等待外部晶體振蕩器穩(wěn)定后再切換到外部晶體振蕩器上?？傊赟TM32時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)中，需要綜合考慮多個(gè)因素，包括時(shí)鐘源、時(shí)鐘分頻、時(shí)鐘精度、時(shí)鐘多源切換等。適當(dāng)?shù)嘏渲眠@些參數(shù)，可以使得系統(tǒng)具有更好的性能和功耗平衡。同時(shí)，也需要注意時(shí)鐘電路的阻抗匹配、布線和電源干擾等問(wèn)題，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定工作。2.4.2復(fù)位電路的設(shè)計(jì)STM32復(fù)位電路是微控制器系統(tǒng)不可或缺的部分，它負(fù)責(zé)在系統(tǒng)出現(xiàn)異常或意外情況下將系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)，保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。因此，在設(shè)計(jì)STM32復(fù)位電路時(shí)，需要考慮多個(gè)因素，包括復(fù)位信號(hào)源、復(fù)位類型、復(fù)位延時(shí)等。1.復(fù)位信號(hào)源在STM32系統(tǒng)中，復(fù)位信號(hào)源可以通過(guò)多種方式產(chǎn)生，常見的包括手動(dòng)復(fù)位按鍵、軟件復(fù)位、看門狗復(fù)位等。其中，手動(dòng)復(fù)位按鍵可以通過(guò)引腳直接連接到復(fù)位電路中，當(dāng)按鍵按下時(shí)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)；軟件復(fù)位則是通過(guò)CPU內(nèi)部寄存器產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)；看門狗復(fù)位是通過(guò)設(shè)置看門狗定時(shí)器來(lái)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)。不同的復(fù)位信號(hào)源具有不同的應(yīng)用場(chǎng)景，需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。2.復(fù)位類型在STM32系統(tǒng)中，復(fù)位分為硬件復(fù)位和軟件復(fù)位兩種類型。硬件復(fù)位是由復(fù)位電路自動(dòng)產(chǎn)生的，無(wú)法被程序控制，可以確保系統(tǒng)在發(fā)生異常時(shí)快速恢復(fù)到正常工作狀態(tài)；軟件復(fù)位則是由程序通過(guò)寫入寄存器產(chǎn)生的，可以控制復(fù)位時(shí)機(jī)和復(fù)位范圍。不同的復(fù)位類型適用于不同的需求場(chǎng)景。3.復(fù)位延時(shí)在STM32系統(tǒng)中，由于復(fù)位電路需要時(shí)間來(lái)完成初始化和清除操作，因此需要一定的復(fù)位延時(shí)來(lái)保證系統(tǒng)穩(wěn)定。通常情況下，復(fù)位延時(shí)可以設(shè)置為幾毫秒到幾十毫秒不等，具體取決于系統(tǒng)的復(fù)雜程度和初始化工作量。需要注意的是，在設(shè)計(jì)復(fù)位延時(shí)時(shí)，需要考慮復(fù)位信號(hào)源的穩(wěn)定性和干擾情況，以確保延時(shí)時(shí)間的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性?？傊?，在STM32復(fù)位電路的設(shè)計(jì)中，需要綜合考慮多個(gè)因素，包括復(fù)位信號(hào)源、復(fù)位類型和復(fù)位延時(shí)等。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景選擇不同的方案，同時(shí)也需要注意電路的穩(wěn)定性和可靠性，以確保系統(tǒng)在異常情況下能夠快速恢復(fù)到正常狀態(tài)。第3章硬件電路設(shè)計(jì)3.1DHT11溫濕度模塊我們的系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油罐環(huán)境的溫度情況，因此我們選擇了DHT11溫濕度傳感器來(lái)采集這些數(shù)據(jù)。DHT11具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)：首先，它內(nèi)部融合了感溫單元和濕度檢測(cè)單元，能夠更加準(zhǔn)確地測(cè)量數(shù)據(jù)；其次，它帶有小型處理器，可以對(duì)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理，并將處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī)處理器。DHT11只需要使用一根數(shù)據(jù)線來(lái)與單片機(jī)進(jìn)行通信，所占用的引腳較少。通過(guò)采用單數(shù)字總線技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信功能。下圖3.1展示了DHT11溫濕度傳感器的實(shí)物圖。因此，我們可以方便地使用DHT11傳感器來(lái)采集并傳輸溫濕度信息，從而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和檢測(cè)環(huán)境的變化。圖3.1DHT11溫濕度傳感器實(shí)物圖溫濕度系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)流程需要經(jīng)過(guò)初始化、傳感器初始化、數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換和液晶顯示等步驟。首先，進(jìn)行初始化是十分關(guān)鍵的步驟。在該過(guò)程中，系統(tǒng)需要完成各種參數(shù)的設(shè)置和設(shè)備的連接，并確保系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。接下來(lái)，就要對(duì)DHT11傳感器進(jìn)行初始化。此時(shí)，需要將與溫濕度傳感器模塊相應(yīng)的引腳進(jìn)行配置，在此基礎(chǔ)上才能進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。在數(shù)據(jù)采集后，單片機(jī)需要對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這有助于系統(tǒng)更好地處理數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的溫濕度測(cè)量。最后，將數(shù)據(jù)展示在液晶顯示器上是非常關(guān)鍵的一步。通過(guò)展示采集到的數(shù)據(jù)，用戶可以更直觀地了解環(huán)境的溫濕度情況。該流程包括系統(tǒng)初始化、DHT11初始化、溫濕度采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及液晶顯示器的數(shù)據(jù)展示等步驟。這些步驟被合理地組合在一起，使得該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程十分清晰明了。該系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合，例如環(huán)境監(jiān)測(cè)、氣象預(yù)報(bào)等領(lǐng)域，為人類提供更加準(zhǔn)確、方便的服務(wù)。通過(guò)對(duì)溫濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，該系統(tǒng)有助于人們更好地了解環(huán)境的變化，并采取相應(yīng)的措施來(lái)保護(hù)環(huán)境和人類健康。使DHT11監(jiān)測(cè)溫度和濕度，首先需要將硬件接口連接，把VDD引腳接到stm32的3.3V供電口，把GND引腳接到GND端口，GPIO口設(shè)為輸出模式，輸入高電平持續(xù)40毫秒，并把DATA口變?yōu)檩斎肽Ｊ饺缓蟮却x取數(shù)據(jù)，以下是DHT11部分代碼：以下是從DHT11讀取一個(gè)位：u8DHT11_Read_Bit(void) { u8retry=0; while(DHT11_DQ_IN&&retry<100)//等待變?yōu)榈碗娖?{ retry++; delay_us(1); } retry=0; while(!DHT11_DQ_IN&&retry<100)//等待變?yōu)楦唠娖?{ retry++; delay_us(1); } delay_us(40);//等待40us if(DHT11_DQ_IN)return1; elsereturn0; }以下是從DHT11讀取一個(gè)字節(jié)：u8DHT11_Read_Byte(void){ u8i,dat; dat=0; for(i=0;i<8;i++) { dat<<=1; dat|=DHT11_Read_Bit(); } returndat;}以下是從DHT11讀取一次數(shù)據(jù)：//temp：溫度值（0~50℃）//humi：濕度值（20%~90%）u8DHT11_Read_Data(u8*temp,u8*humi){ u8buf[5]; u8i; DHT11_Rst(); if(DHT11_Check()==0) { for(i=0;i<5;i++)//讀取40位數(shù)據(jù) { buf[i]=DHT11_Read_Byte(); } if((buf[0]+buf[1]+buf[2]+buf[3])==buf[4]) { *humi=buf[0]; *temp=buf[2]; } } elsereturn1; return0; }3.2串口設(shè)計(jì)首先，該子程序需要進(jìn)行初始化設(shè)置，包括串口通訊參數(shù)、中斷優(yōu)先級(jí)等。接著，在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)需要發(fā)送短信時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部程序會(huì)觸發(fā)串口中斷，并執(zhí)行對(duì)應(yīng)的中斷處理程序。完畢后，單片機(jī)將從中斷處理程序中返回，恢復(fù)正常狀態(tài)，繼續(xù)進(jìn)行系統(tǒng)信號(hào)的檢測(cè)和處理。USART是一種通用異步收發(fā)傳輸模塊，可以支持串行通信協(xié)議。USART串口通信通常用于與其他設(shè)備或模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信.要使用USART進(jìn)行串口通信首先要配置其運(yùn)行參數(shù)并配置GPIO引腳用于連接數(shù)據(jù)和傳輸線路以下是串口的主要代碼：voidUSART2_Config(void){GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;USART_InitTypeDefUSART_InitStructure;NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStructure;/*configUSART2clock*/RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);/*USART2GPIOconfig*//*ConfigureUSART2Tx(PA.02)asalternatefunctionpush-pull*/GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_2;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);/*ConfigureUSART2Rx(PA.03)asinputfloating*/GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_3;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//設(shè)置NVIC中斷分組2：2搶占優(yōu)先級(jí)，2位相應(yīng)優(yōu)先級(jí)NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=USART2_IRQn;//是能串口2中斷NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=3;//先占優(yōu)先級(jí)2級(jí)NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=3;//從優(yōu)先級(jí)2級(jí)NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;//是能外部中斷通道NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);/*USART2modeconfig*/USART_InitStructure.USART_BaudRate=9600;USART_InitStructure.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;USART_InitStructure.USART_StopBits=USART_StopBits_1;USART_InitStructure.USART_Parity=USART_Parity_No;USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;USART_InitStructure.USART_Mode=USART_Mode_Rx|USART_Mode_Tx;USART_Init(USART2,&USART_InitStructure);USART_ITConfig(USART2,USART_IT_RXNE,ENABLE);//開啟中斷USART_Cmd(USART2,ENABLE);}3.3液晶顯示子程序設(shè)計(jì)在數(shù)據(jù)采集方面，該系統(tǒng)需要獲取必要的數(shù)據(jù)信息。這些數(shù)據(jù)可能來(lái)自多個(gè)傳感器或外部設(shè)備，并且需要經(jīng)過(guò)一定的處理才能被正確地顯示在液晶屏上。該系統(tǒng)需要在液晶顯示器狀態(tài)判斷方面確保液晶顯示器處于空閑狀態(tài)才能進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，如果液晶顯示器正在忙碌，則不能進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。在進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，若液晶顯示器處于空閑狀態(tài)，則該系統(tǒng)通過(guò)驗(yàn)證將數(shù)據(jù)發(fā)送到液晶顯示器上。同樣地，如果液晶顯示器忙碌，則無(wú)法進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。最后，在信息顯示方面，該系統(tǒng)需要確定要展示數(shù)據(jù)的位置和內(nèi)容，以確保信息清晰可見。這可以通過(guò)對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和優(yōu)化實(shí)現(xiàn)?？傊撓到y(tǒng)的設(shè)計(jì)流程包括了數(shù)據(jù)采集、液晶顯示器狀態(tài)判斷、數(shù)據(jù)發(fā)送和信息顯示等關(guān)鍵步驟。通過(guò)合理的流程設(shè)計(jì)和優(yōu)化，該系統(tǒng)可以高效地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示功能，為用戶提供更好的使用體驗(yàn)。顯示位置設(shè)置顯示位置設(shè)置顯示內(nèi)容設(shè)置液晶數(shù)據(jù)更新液晶初始化開始寫檢測(cè)忙Y圖4.2OLED液晶顯示器程序設(shè)計(jì)流程圖要使用OLED顯示器首先要初始化oled，再定義屏幕像素?cái)?shù)和顯示模式，將需要顯示的位圖和文本數(shù)據(jù)寫入OLED屏幕，使用底層驅(qū)動(dòng)程序（如I2C或SPI接口）將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絆LED屏幕內(nèi)存中，還需要刷新oled屏幕，顯示新的數(shù)據(jù)。以下是oled的部分代碼：清屏函數(shù)：voidOLED_Clear(void){ u8i,n; for(i=0;i<8;i++)for(n=0;n<128;n++)OLED_GRAM[n][i]=0X00; OLED_Refresh_Gram();//更新顯示}以下是畫點(diǎn)函數(shù)：voidOLED_DrawPoint(u8x,u8y,u8t){ u8pos,bx,temp=0; if(x>127||y>63)return;//超出范圍了 pos=7-y/8; bx=y%8; temp=1<<(7-bx); if(t)OLED_GRAM[x][pos]|=temp; elseOLED_GRAM[x][pos]&=~temp; }以下是oled初始化代碼：voidOLED_Init(void){ GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);//使能A端口時(shí)鐘 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP; //推挽輸出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;//速度50MHz GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure); //初始化GPIOB10，11 GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11); OLED_WR_Byte(0xAE,OLED_CMD);//關(guān)閉顯示 OLED_WR_Byte(0xD5,OLED_CMD);//設(shè)置時(shí)鐘分頻因子，振蕩頻率 OLED_WR_Byte(80,OLED_CMD);//[3:0]，分頻因子；[7:4]，振蕩頻率 OLED_WR_Byte(0xA8,OLED_CMD);//設(shè)置驅(qū)動(dòng)路數(shù) OLED_WR_Byte(0X3F,OLED_CMD);//默認(rèn)0X3F（1/64） OLED_WR_Byte(0xD3,OLED_CMD);//設(shè)置顯示偏移 OLED_WR_Byte(0X00,OLED_CMD);//默認(rèn)為0 OLED_WR_Byte(0x40,OLED_CMD);//設(shè)置顯示開始行[5：0]，行數(shù) OLED_WR_Byte(0x8D,OLED_CMD);//電荷泵設(shè)置 OLED_WR_Byte(0x14,OLED_CMD);//bit2，開啟/關(guān)閉 OLED_WR_Byte(0x20,OLED_CMD);//設(shè)置內(nèi)存地址模式 OLED_WR_Byte(0x02,OLED_CMD);//[1:0],00列地址模式;01,行地址模式;10,頁(yè)地址模式；默認(rèn)10; OLED_WR_Byte(0xA1,OLED_CMD); //段重定義設(shè)置，bit0:0,0->0;1,0->127; OLED_WR_Byte(0xC0,OLED_CMD); OLED_WR_Byte(0xDA,OLED_CMD);//設(shè)置COM硬件引腳配置 OLED_WR_Byte(0x12,OLED_CMD);//[5:4]配置 OLED_WR_Byte(0x81,OLED_CMD);//對(duì)比度設(shè)置 OLED_WR_Byte(0xEF,OLED_CMD);//1~255；默認(rèn)0X7F（亮度設(shè)置） OLED_WR_Byte(0xD9,OLED_CMD);//設(shè)置預(yù)充電周期 OLED_WR_Byte(0xf1,OLED_CMD); OLED_WR_Byte(0xDB,OLED_CMD);//設(shè)置VCOMH電壓倍率 OLED_WR_Byte(0x30,OLED_CMD); OLED_WR_Byte(0xA4,OLED_CMD);//全局顯示開啟 OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD);//設(shè)置顯示方式 OLED_WR_Byte(0xAF,OLED_CMD);//開啟顯示 OLED_Clear();}第4章軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1軟件程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)工作的第一步是進(jìn)行初始化，完成后開始進(jìn)行數(shù)據(jù)信息采集。此次采集主要包括溫度信息、壓力信息以及火焰信息，并將其顯示到夜間顯示器上。如果發(fā)生火焰、壓力異?；蛘邷囟瘸瑯?biāo)等情況，該系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警，并通過(guò)電話形式進(jìn)行報(bào)警，系統(tǒng)在進(jìn)行工作的過(guò)程當(dāng)中還會(huì)采集司機(jī)是否按下緊急求救按鍵，當(dāng)司機(jī)按下緊急求救按鍵時(shí)，也會(huì)進(jìn)行緊急報(bào)警功能。其主程序設(shè)計(jì)流程圖如下，圖4.1顯示：參數(shù)異常或者司機(jī)求救？參數(shù)異?；蛘咚緳C(jī)求救？聲光報(bào)警GSM報(bào)警結(jié)束開始溫濕度，壓力，火焰采集系統(tǒng)初始化液晶顯示 NY圖4.1主程序設(shè)計(jì)流程圖4.2上位機(jī)界面本次基于GSM的油罐車監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一款為了提高油罐車運(yùn)輸安全而設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，油罐車監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由上位機(jī)和下位機(jī)組成，在本設(shè)計(jì)中上位機(jī)尤為關(guān)鍵，油罐車內(nèi)的實(shí)時(shí)情況全靠上位機(jī)來(lái)得知，當(dāng)數(shù)據(jù)超出閾值時(shí)，上位機(jī)會(huì)第一時(shí)間得知，可以第一時(shí)間采取處理措施，以免造成更大危機(jī)。Eclipse是一款基于Java的開源集成開發(fā)環(huán)境（IDE），可用于開發(fā)各種應(yīng)用程序，如Java應(yīng)用、Web應(yīng)用、移動(dòng)應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)等。Eclipse是一個(gè)完全開放源代碼的IDE，它是由Eclipse基金會(huì)維護(hù)開發(fā)的。Eclipse基金會(huì)是一個(gè)非營(yíng)利性組織，它的宗旨是推動(dòng)共同協(xié)作和創(chuàng)新，為開發(fā)人員提供一個(gè)高效、靈活和可擴(kuò)展的開發(fā)工具?？傊?，Eclipse是一款非常強(qiáng)大和靈活的開發(fā)工具，它可以適用于各種應(yīng)用和開發(fā)環(huán)境，可以提高開發(fā)效率和質(zhì)量.本系統(tǒng)采用STM32單片機(jī)，結(jié)合火焰?zhèn)鞲衅?、溫濕度傳感器和壓力傳感器?lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。采集到的數(shù)據(jù)將通過(guò)LED顯示屏進(jìn)行顯示，同時(shí)通過(guò)串口連接到上位機(jī)，把數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中如圖4.2。圖4.2上位機(jī)界面第5章系統(tǒng)測(cè)試在系統(tǒng)整個(gè)設(shè)計(jì)完成后，需要對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，以確保硬件和軟件部分能夠正確工作并具有較高的可靠性，以應(yīng)用于實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)。同時(shí)還需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試來(lái)解決可能存在的問(wèn)題。調(diào)試過(guò)程主要分為硬件系統(tǒng)調(diào)試和軟件系統(tǒng)調(diào)試兩個(gè)方面。在硬件系統(tǒng)調(diào)試方面，需要確保各個(gè)硬件模塊之間的連接正常，電源穩(wěn)定，元器件選型合理等因素都符合要求。此外，還需要對(duì)每個(gè)硬件模塊進(jìn)行功能測(cè)試，確保它們能夠正常工作，并且滿足系統(tǒng)預(yù)期的目標(biāo)。在軟件系統(tǒng)調(diào)試方面，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面測(cè)試，包括各個(gè)軟件模塊之間的交互、數(shù)據(jù)傳輸是否準(zhǔn)確等。同時(shí)，需要測(cè)試系統(tǒng)在不同環(huán)境下的運(yùn)行情況，以及對(duì)錯(cuò)誤的處理和恢復(fù)能力。在進(jìn)行調(diào)試時(shí)，需要采取科學(xué)的方法，通過(guò)逐步排查來(lái)找到問(wèn)題的根源，并采取針對(duì)性的措施進(jìn)行解決。在調(diào)試過(guò)程中需要記錄詳細(xì)的信息，如錯(cuò)誤日志、調(diào)試結(jié)果等，以便于追溯問(wèn)題和做出相應(yīng)的改進(jìn)?？傊?，調(diào)試是一項(xiàng)非常重要的工作，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后必須認(rèn)真對(duì)待。通過(guò)認(rèn)真的調(diào)試，可以有效提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，確保其能夠正常地應(yīng)用于實(shí)際場(chǎng)景中。5.1系統(tǒng)硬件電路的調(diào)試在硬件系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中，需要對(duì)硬件部分的所有組成部分進(jìn)行仔細(xì)檢測(cè)。首先要觀察各個(gè)芯片引腳是否正常工作，確保它們能夠正常接收和發(fā)送信號(hào)。其次還需要檢查電路板部分是否存在虛焊或轉(zhuǎn)換不良等情況，保證整個(gè)系統(tǒng)的連接穩(wěn)定性。當(dāng)系統(tǒng)的各個(gè)電源模塊都可以正常工作時(shí)，需要測(cè)試單片機(jī)系統(tǒng)是否能夠正確地執(zhí)行程序，并且確認(rèn)GSM是否能夠成功地發(fā)送信息。這樣可以確保系統(tǒng)的每個(gè)部分都能夠正常工作，從而滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需求。為了更好地掌握硬件系統(tǒng)的調(diào)試狀況，可以使用圖表來(lái)記錄各項(xiàng)檢查的結(jié)果。例如，可以使用下圖5.1來(lái)記錄整個(gè)系統(tǒng)硬件部分的焊接狀況，以及其他重要的測(cè)試指標(biāo)。在進(jìn)行調(diào)試時(shí)，需要采取謹(jǐn)慎的態(tài)度，耐心排查可能存在的故障，并逐步解決問(wèn)題。同時(shí)也需要充分利用現(xiàn)代化的工具和設(shè)備，如示波器、邏輯分析儀等，來(lái)幫助檢測(cè)問(wèn)題所在?？傊?，在硬件系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中，需要仔細(xì)檢查每一個(gè)部分，確保它們正常工作。通過(guò)這種方式，我們才更能保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。圖5.1硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖5.2系統(tǒng)軟件調(diào)試系統(tǒng)的軟件調(diào)試主要是對(duì)軟件部分程序的編寫進(jìn)行調(diào)試。為此，我們使用了STM32單片機(jī)，該單片機(jī)可在使用過(guò)程中實(shí)現(xiàn)程序編寫的功能。為了完成編寫任務(wù)，我們將主要使用KEIL5軟件。該軟件支持匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言編寫程序，并可提供相應(yīng)的調(diào)試功能。在編寫程序時(shí)，我們需要仔細(xì)檢查每個(gè)模塊的代碼，確保它們符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，為了確保程序運(yùn)行的正確性，我們還需要進(jìn)行一系列的調(diào)試工作。通過(guò)這些調(diào)試工作，我們成功地實(shí)現(xiàn)了該套系統(tǒng)的正確運(yùn)行，在下圖5.2中展示了調(diào)試結(jié)果。在進(jìn)行軟件調(diào)試時(shí)，我們需要采用科學(xué)的方法，通過(guò)逐步排查來(lái)找到問(wèn)題的根源，并采取針對(duì)性的措施進(jìn)行解決。我們還需要記錄詳細(xì)的信息，如錯(cuò)誤日志、調(diào)試結(jié)果等，以便于追溯問(wèn)題和做出相應(yīng)的改進(jìn)?？傊浖{(diào)試是系統(tǒng)開發(fā)中非常重要的環(huán)節(jié)。通過(guò)認(rèn)真的調(diào)試工作，我們可以確保軟件部分程序的正確性和穩(wěn)定性，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和性能。圖5.2軟件調(diào)試成功界面5.3GSM模塊調(diào)試使用GSM模塊時(shí)，需要使用串口助手進(jìn)行調(diào)試。首先需要檢測(cè)GSM模塊是否正常工作，并根據(jù)系統(tǒng)編碼方式對(duì)不同報(bào)警信息進(jìn)行編譯和調(diào)試。在調(diào)試過(guò)程中，我們使用串口助手模塊，并選擇與系統(tǒng)匹配的COM接口。接著，將波特率設(shè)置為9600，設(shè)置好相應(yīng)的格式即可開展調(diào)試工作。在上電之后，我們通過(guò)發(fā)送AT指令來(lái)測(cè)試GSM模塊是否能夠正常工作。如果該GSM模塊能夠返回OK指令，則證明該系統(tǒng)與電腦終端之間的連接正確，并且成功實(shí)現(xiàn)了串口功能的發(fā)送。下圖5.3展示了GSM模塊調(diào)試的結(jié)果。在進(jìn)行GSM模塊調(diào)試時(shí)，我們需要注意以下幾點(diǎn)。首先，要確保選用的串口助手模塊和GSM模塊兼容，并且能夠支持相應(yīng)的波特率和數(shù)據(jù)格式。其次，我們還需檢查GSM模塊的硬件連接是否正確，如供電、信號(hào)傳輸?shù)确矫妗Ｗ詈?，我們需要詳?xì)記錄調(diào)試過(guò)程的結(jié)果，并及時(shí)處理發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。總之，在使用GSM模塊時(shí)，通過(guò)串口助手進(jìn)行調(diào)試是非常必要的。只有經(jīng)過(guò)認(rèn)真的調(diào)試工作，才能保證該模塊能夠正常工作，從而滿足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。第6章總結(jié)與展望本文主要介紹了基于GSM的油罐車監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)通過(guò)使用GPS和傳感器技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)油罐車的實(shí)時(shí)位置、車速、油量以及溫度等信息，并將這些信息通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器上進(jìn)行處理。通過(guò)對(duì)這些信息的分析和處理，可以有效地提高油罐車的管理效率和安全性。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們主要采用了AT指令控制芯片、傳感器和GSM模塊等技術(shù)。其中，AT指令控制芯片負(fù)責(zé)與GSM模塊之間的通信。通過(guò)這些技術(shù)的協(xié)同作用，我們成功地實(shí)現(xiàn)了油罐車的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，我們還存在一些問(wèn)題。首先，由于GSM網(wǎng)絡(luò)的限制，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速度較慢，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和優(yōu)化，由于傳感器的靈敏度和可靠性不同，可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的誤差和不穩(wěn)定性。在未來(lái)的工作中，我們將繼續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，解決現(xiàn)有問(wèn)題。首先，我們可以采用更高效的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，如4G網(wǎng)絡(luò)和NB-IoT等技術(shù)，以提高數(shù)據(jù)傳輸速度和穩(wěn)定性。其次，在實(shí)現(xiàn)GPS定位功能時(shí)，我們可以結(jié)合其他定位技術(shù)，如北斗衛(wèi)星定位、慣性導(dǎo)航等技術(shù)，以提高精度和可靠性。最后，我們還可以通過(guò)引入更加高精度和可靠的傳感器，以提高油罐車監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性?？傊贕SM的油罐車監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)具有廣泛應(yīng)用前景的技術(shù)。通過(guò)不斷地創(chuàng)新和優(yōu)化，我們相信這項(xiàng)技術(shù)將會(huì)在未來(lái)得到進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)[1]魯鵬，黃道濤．油罐車運(yùn)輸安全分析及對(duì)策研究[J]．中國(guó)