??自改革开发这30多年以来，我国的经济和科技得到了快速地发展，进而老百姓的生活质量也跟着不断地提高。这些无线物联网技术的各种消费品也渗透到人们的日常生活中，使人们依赖生活中的物联网智能产品，对其质量和功能有更高的需求。因此，智能城市建设、智能农场等一些新型智能监控系统的无线物联网设备受到相关政府和企业的高度重视。 近十年来，我国城市化规模不断扩大，人们生活环境中的各种公共设施也得到了更大的覆盖。虽然人们的生活质量有所提高，但也带来了很多麻烦，因为新闻经常报道一个社区错过了消防栓故障的最佳消防时间。从这些相关新闻报道可以看出，城市社区人口密集，生活质量提高带来了各种智能设备使用，非标准设备使用会引起恐惧火灾，由于消防栓数量和复杂分布难以监督维护，一旦消防栓损坏、内部无水、内部压力、非法盗窃等事件无法及时维护和修复，这导致了消防栓无法发挥消防功能的悲剧。从以上结论可以看出，消防栓监测系统设备可以解决消防栓设备监测维护的困难。 ??在近期新闻报道中报道了我国北方出现用电紧张问题，随着经济的发展和科技的进步，电成了人类社会个个领域都或不可缺的能源。因此设计的这款监测系统设备不能只是实现无人远程监测等功能而不了了之，还要在确保设备可靠性上还要降低能耗和利用可再生能源来维护设备运行。

??传统的消火栓没有额外的电子设备，都依靠相关部门的维护人员定期检查设备，导致消火栓设备一旦损坏可能长期无法修复，大大增加了人们的生活安全风险，在维护成本上消耗了大量的人力。 ??20世纪90年代，国外开始研究监测系统技术。监最初的人工现场监控模式到基于传感器和网络的监控系统，监控系统正在慢慢脱离人力资源，进一步实现智能化和商业化。采用模拟组合仪器收集信息，执行指令、记录和控制。这些监控系统设备使用传感器检测和收集气体、液体、固体和其他人类无法感知的数据，然后执行相应的数据分析动作。在这个智能时代，除了处理器，智能监控设备的核心是传感器。 ??在传感器的发展史上，我国对传感器的研发相对较晚。由于国外对中国传感器技术的封锁，中国的传感器研发处处碰壁。即使开发出来的传感器在技术上与国际标准有很大差距。据网上和书籍上相关的数据分析，我国在传感器的研发技术、工艺等方面上与美、德、日、韩等这些工业发达的国家还是存在较大的差距。令人震惊的是，美国、德国和日本约占全球市场的70%。然而，中国对传感器的需求是世界上最高的国家之一，每年通过国外进口大量传感器。 ??由于传感器在工业、汽车等智能设备中发挥着重要作用，各国越来越重视传感器。与美国、日本、韩国、德国等技术发达国家相比，中国在传感器行业面临三大挑战： ??首先，独立知识产权产品或新产品的研发能力相对较差；由于传感器设计对灵敏度和精度有严格的要求，但中国难以满足国际要求，国内90%以上的中高端传感器产品进口国外。由于中国大部分中高档传感器都是从国外进口的，中国传感器行业一直处于被牵着鼻子走的状态。 ??第二，我国传感器研发没有确切的标准，模糊的标准使传感器研发无法统一，导致传感器生产混合，非正式。不仅传感器研发标准模糊，而且我国对人才培训重视不够，导致人才流失和核心技术不足，进一步导致国内传感器市场难以扩大，长期受到国外传感器市场的压抑。 ??第三，中国不仅大部分地区的企业分布混乱，而且大部分国内企业都是中小企业。然而，这些中小企业在资本、技术和结构管理方面相对薄弱和不足，导致国内企业整体综合能力下降。 ??虽然我国的传感器研发技术与那些发达国家要弱许多，但是有些发达国家因资金匮乏和通讯领域较为薄弱，例如日本、韩国，导致他们这些发达国家不能像中国那样发展大规模的智慧物联网，而美国这种国家地广人稀，美政府对物联网和军事之间的投入，两者更愿意在军事上投入更多，这导致其这种发达国家也无法大规模发展智慧物联网。 因为中国对智慧物联网上大量投入开发，因此对传感器的研发技术上也有了不少的突破。而像消防栓监测系统这种设备也是从中获取到红利，使用国内传感器成本低，性能上也可靠。

  从现况分析，我国的大部分城市等地区对消防栓设备的监测和维护管理上都存在比较大的不足，那么导致这些地区出现较多的消防安全隐患。消防栓监测系统可实现远程监测及其报警，大大减少了人力上的消耗。消防栓监测系统设备包含了水压采集、倾角采集、温度采集、GPS北斗定位的功能，从而解决了消防栓的基础数据监测和技术维护人员能通过定位坐标快速到达出了故障的消防栓设备附近，从而快速对设备进行维护，那么大大降低了地区的消防安全隐患和对设备监测维护上的成本。   电子设备除了需要完成其设计的功能目的外，还需要符合当今绿色环保的主题，因此消防栓监测系统设备在能源消耗上使用了太阳能可再生能源作为设备供电能源。

  该系统的整体设计思路：基于STM32处理器作为整个系统的处理中心，通过各种传感器对消防栓设备进行检测，如水压、角度、温度、定位等数据进行采集，然后通过STM32处理器对采集的数据进行处理，如若数值超过预设值，那么就会触发报警，同时STM32处理器会对处理后的数据进行实时上传到服务器并在手机上位机APP呈现图形数据便于用户查看。   为了解决消防栓监测系统设备能兼容室内外的持续工作，本系统设计了两种电源供电电路，第一种是AC-DC反激式开关电源电路，它可将220V交流市电转换成直流电，第二种是太阳能开关电源电路，它可将太阳能（可再生能源）转换成直流电。这两种电源供电电路不仅解决了室内外兼容工作，而且增加了设备运行的稳定性和完全符合国家提倡的绿色环保主题。   为了解决设备的安全和维修人员及工程师的户外调试，在设备外壳上增加了电子锁来保证设备的安全和配备蓝牙APP便与调试打印数据信息及完成无接触式开锁功能。

  消防栓监测系统的整体设计框架图如图2-1所示，以框架图中的STM32F103C8T6单片机作为整个系统设备的主控制核心，其次框架图左侧作为整个系统设备的供电输入口及工作电压转换功能，通过右侧的供电输入对STM32单片机和各个模块的供电使得整个系统设备正常工作。   消防栓监测系统的完整工作模式是先使用STM32单片机对各个模块进行初始化；其次对水压传感器、IMU901陀螺仪、DS18B20温度传感器、EEPROM、GPS北斗定位进行对应的数据采集和数据解析；再次通过BT04蓝牙及NB-IOT模块进行对解析后的数据上传、通过OLED显示时间和设备ID号等信息和通过对解析后的数据与预设值进行比较后对继电器、NB-IOT做出相应的响应；最后通过上位机云智能APP对阿里云物联网服务器获取数据和上位机安卓蓝牙APP获取数据来呈现到UI界面上提供客户查看信息。

  消防栓监测系统硬件电路由一下几部分组成：AC-DC反激式开关电源电路、USB_Type_C串口数据交互口电路、双节锂电池保护电路、双节锂电池充电电路、LDO线性稳压电路、太阳能多节锂电池充电电路、BOOST升压电路、BUCK降压电路、电源选择电路、ADC模数转换电路、BT04蓝牙模块、EEPROM模块、NB-IOT模块、IMU901陀螺仪模块、OLED显示屏、STM32单片机等电路组成。根据每个硬件模块之间关系的连接，并配合驱动程序完成消防栓监测系统整体的控制处理，最终达到预想的整体处理工作。   下图3-1是消防栓监测系统的电源系统关系结构图，是为了提供消防栓监测系统有一个完整、稳定、可靠的供电系统，保证该系统工作的稳定性。

  反激式电源的“反激式”之得名,是指输出端在将原边绕组切断时获得电能。而反激式电源在小功率的家用电器中比较广泛,其具备了电路简化、可高效进行多路直流输入输出、转换率较高、即使输入电流在较大的波动范围内都可保证比较平稳的输出功率的优点。   反激式开关电源作用是将输入的220V交流市电转换为直流电输出。因为本系统需要设计的的是185V-265V范围的交流输入电压和12V输出电压与2A输出电流。而选择使用深圳东科半岛体有限公司的DK124-24W离线式开关电源IC正好可以满足设计要求。设计的电路图如下图3-2所示。 图 3-2 反激式开关电源主电路 实现步骤如下：

  由于使用的是多节串并联的锂电池组进行电路板供电，因此经过反复的筛选后，选择了如韵电子公司的一款拥有自动调节太阳能板供电输入功能的IC，其型号为CN3795， 它是一种多节锂电池充电管理集成电路IC，具有PWM降压模式的和着6.6V-30V宽电压输入。令人惊讶的是，其充电电流可高达4A。因此使用它单独进行对多节锂电池充电管理是非常适合的。   CN3795电源管理芯片具有涓流充电、恒流充电、恒压充电、睡眠等模式。CN3795电源管理芯片通过内置的比较器对电池电压、输入电源电压及充电电流进行分别与对应的内置基准电压、电路比较，从而自动进行切换到对应模式工作。   CN3795电源管理芯片还有另外的优点,它具有追踪太阳能板的输入最大功率点的功能,当使用太阳能板作为输入电源时,其内部的电路能够自动地追踪到太阳能板的输入最大功率点,这样设计工程师就无须再去考虑最坏情况了。因为CN3795电源管理芯片能够将太阳能板输入电源最大化地转换为的输出电源,所以CN3795电源管理芯片在太阳能板电源的使用上是非常适合使用的。   CN3795的充电工作模式和太阳能板最大功率跟踪功能这两个特点增加了锂电池的使用寿命和提高了室外的自我充电能力，从而在无监管情况下大大增大了室外设备的续航能力和自保证工作的稳定、可靠性。

  由于为了实现室内也能对锂电池充电，选择型号为EUP8209这一款恒流、恒压使用电流模式的锂离子电池充电器控制器，这里使用的这款控制器是8.4版本的，它具有电源电压宽输入范围（8.9V至20V）、12小时充电结束定时器、低功耗自动休眠、支持高达3A的充电电流等特点，因此它非常适合使用在室内充电设备中，能大大延长设备和锂电池的使用寿命。

1. 上图的电阻R13和R12组成的了电阻RSENSE，这个电阻是控制输出电流的大小的，而输出电流的决定式如下：R_SENSE=100mV/I_out ，因此得出RSENSE的电阻为33mΩ，本电路使用两个60mΩ并联来代替30mΩ电阻。
2. L1电感的选择条件使用官方提供的参考方案，在最大输入电压情况的50%纹波条件下，电感量的决定式如下：L=(V_out/(500KHz×50%×I_out ))×(1-V_out/V_inMax )，其中：500KHz是开关频率，V_inMax是最大输入电压。经过计算得出L约为6.5uH。
3. 因为没有6.5uH的电感，这里选择了6.8uH的电感代替，那么最大纹波电流的决定式如下：∆I_L=(V_out/(500KHz×L))×(1-V_out/V_inMax )，经过计算得出最大纹波电流ΔI_L约为1.433A。
4. 考虑最大纹波电流，其决定式如下：V_(out(ripple))=((∆I_(L(Max))×ESR))/2，其中ESR为等效电阻，约为0.1Ω。经过计算得出最大纹波电流约为72mV。
5. 计算峰值电感电流，留出裕量，防止输出电感过大多后级电路造成破坏，，那么峰值电感电流的决定式如下：I_LPK=I_out+((∆I_L)/2)，经过计算得出峰值电感电流I_LPK大约为3.7A。
6. 除以上电路必要元器件外，还外加了一些元件，使得锂电池充电电路的工作更稳定可靠。如D6为肖特二极管SS34，这是为了防止输入电源的反接；C9电容是为了怎去输入滤波作用；R15在电路图的标识是错误的，R15是一个10KΩ的NTC热敏电阻；电容C6、C8作用分别是高频滤波和低频滤波作用；磁珠L2作用是滤波和作为调试点。

  富满微电子集团股份有限公司的TC2110系列双节串联锂离子可再充电池保护IC，其具有充电、过放电和过电流保护的机制。而下图是使用TC2120-CB这款IC设计的双节锂电池保护电路，根据DataSheet手册设计，如3-5所示。

  升压电路也叫Boost电路，在本电路系统中需要设计一款12V的升压电路， 型号为FP6296的IC是一款电流模式升压DC-DC异步转换器这款IC，支持2.7V-12V工作电压，基本满足设计要求。

1. 电阻R31是用来设置开关电路的峰值电流的，而电阻值51KΩ-150KΩ对应于2A-10A直接。所以这里使用51KΩ。
2. 电阻R33和R34是设置输出电压的，其决定式：V_out=1.2×(1+R_33/R_34 )，经过计算得出输出电压Vout约为12.11V。
3. 电感L4的选择式Boost电路选择的关键之一。下图为Boost拓扑电路，根据伏秒法则可知：开通时电感电压开通时间 = 关断时电感电压关断时间，其实这就是遵守能量守恒定律，由伏秒法则可得出： 〖U(L)〗_on×T_on=〖U(L)〗_off×T_off 使用基尔霍夫定律分析可知，〖U(L)〗_on=V_in，〖U(L)〗_off=V_o-V_in，又因为开关周期〖T=T〗_on+T_off和占空比D=T_on/T，结合以上条件得：D=(V_o-V_in)/Vo,这里是忽略肖特二极管分压等情况计算得出的。

① 根据前面得出D=(V_o-V_inMin)/Vo可计算出，占空比约为0.43；根据T=1/f（这里f为开关频率400KHz）得出T为2.5us；根据T_on=DT得出d_t=1.083us。 ② 因为d_i为纹波电流，所以di=ΔI_L。通常设定稳压电路的纹波为最大负载电流的0.4倍，而最大负载电流即为流经电感的最大平均电流I_Lmax，而电感的平均电流就是在开关断开时电感输出的电流，因此得出式子为：I_Lmax=I_outmax/(1-D),所以d_i=〖ΔI〗_L=0.4×I_Lmax=0.4×〖 I〗_outmax/(1-D)，最后计算出d_i约等于1.4A。 ③ 那么根据L=V_in×d_t/d_i =V_in×T_on/〖ΔI〗_L 得出电感值L约为5.26uH，这里因为漏了采购这类电感，所以使用了3.3uH的，那么当负载加大和输入电压过小都会使开关电源进入断流模式。 ④ 而峰值电流决定式为：I_LPK=I_Lmax+(〖ΔI〗_L )/2=1.2〖I 〗_Lmax= 4.212A。

4. 输入、输出滤波电容的选择的计算式子如下： 输入滤波陶瓷电容公式：C_i≥V_i/(8×f^2×L×〖∆V〗_i )×(1-V_i/(V_o+V_d )) 输入滤波电解电容公式：ESR≤(〖∆V〗_i×f×L)/V_i ×(V_o+V_d)/(V_o+V_d-V_i ) 输出滤波电容公式：C_o≥I_o/(f×〖∆V〗_o )×(1-V_i/(V_o+V_d )) 输出滤波电解电容公式：ESR≤〖∆V〗_o/((V_o+V_d)/V_i ×I_o+V_i/(2×f×L)×(1-V_i/(V_o+V_d )) ) 由上面式子可以选择出较为合适的电容量的输入输出电容，而工作电压按实际工作电压的1.5倍选择即可。
5. 电路图中的稳压二极管D10（12V稳压）、N-MOSFET场效应晶体管U11和电阻R27、R28、R26组成自动使能切断电路，当由反激式开关电源输入时，就会切断FP6296的升压工作。这里电阻R26只是起限流保护作用。
6. 其它的电子元件选择在其DataSheet手册有提供参考。

  JW5060T这款Buck降压IC具有宽输入电压（4V-24V）、最大输出电流高达3A和高达95%的效率、同步转换工作。

1. 根据电路分析和使用伏秒法则可得出D=V_out/V_in 。

2. 因为U=L×d_i/d_t ，其中U为输入电压减去输出电压V_in-V_out 、L为电感、d_i为电感的纹波电流、d_t导通时间，根据这个式子为中心，计算出所需要的电感值L，步骤如下： ① 因为输入的电压为6.8V-12V范围内，所以D=5/12 和 D=5/6.8。 ② 导通时间d_t=T_on=DT=5/(12×800KHz) 和 5/(6.8×800KHz)。 ③ 电感上的纹波电流d_i=〖ΔI〗_L=0.4×I_Lmax=0.4×( I_outmax)/(1-D)大约为1.67A和10A。 ④ 那么根据L=(V_in-V_out)×dt/di=(V_in-V_out)×T_on/〖ΔI〗_L 得出电感值L约为0.17uH-2.2uH这个范围。因此选择了4.7uH的电感，留出裕量。 根据该IC的Datasheet上也给出了电感的计算方法，如下： L=V_out/(f_s×〖∆I〗_L )×(1-V_out/V_in ) 不难发现，该式子的计算和上述的计算是一样的，上式展开如下： L =1/〖ΔI〗_L ×(V_out-(V_out^2)/V_in )×1/f_s = 1/〖ΔI〗_L ×(V_in-V_out )×V_out/V_in ×1/f_s = ( 1)/d_t ×U× D×T 以上说明前面的计算是没有问题的。 ⑤ 峰值电流为：I_LPK=1.2I_Lmax≈28.8A。

3. 输入、输出滤波电容的选择的计算式子如下： 输入滤波陶瓷电容公式：C_i≥I_o/(〖∆V〗_i×f)×V_o/V_i ×(1-V_o/V_i ) 输入滤波电解电容公式：ESR≤〖∆V〗_i/(I_o+V_o/(2×f×L)×(1-V_o/V_i ) ) 输出滤波陶瓷电容公式：C_o≤V_o/(8×f^2×〖∆V〗_o×L)×(1-V_o/V_i ) 输入滤波电解电容公式：ESR≤(〖∆V〗_o×f×L×V_i)/(V_o×(V_i-V_o))

4. 电阻R44、R45是用来设置Buck降压电路的输出电压的，其决定式为： V_FB=V_out×R_2/(R_2+R_3 )

5. 其它的电子元件选择在其DataSheet手册有提供参考。

  LDO线性稳压电路是一种低压差的降压电路，通过内部的开关管自身的损耗为代价而达到斩波降压的效果。这里要设计一个能将5V降压为3.3V的低压差的降压电路，经过多次筛选，选择比较普遍使用的ASM1117-3.3的LDO线性稳压4Pin的IC，它是一个具有静态电流低、输出电流可高达1A、输出电压稳定和低功耗的正电稳压器，它非常符合单独用来对STM32F103C8T6这款芯片供电。

  自动优先级切换输入电源电路是电路板自动选择最小消耗自身后备电源（锂电池）的电源进行供电工作，这样符合最初的设计要求：降低能耗、加大续航能量、可以稳定可靠的持续性工作。

  使用型号STM32F103C8T6增强型系列的MCU设计单片机最小系统。而单片机最小系统指使用最少的元器件组成的最小电路系统，并且它可以正常的工作的系统，它是最基本的功能单元[4]。 STM32单片机最小系统设计步骤如下：

1. 为了让最小系统掉电后能继续保持其内部的RTC时钟正常工作，增加了纽扣电池电路作为掉电后继续为STM32内部RTC时钟续航，保证其正常运行。

2. 本最小系统是使用LDO线性稳压电源输入的3.3V的单电源供电的。如下图3-11-2电路图所示，本电路是参考官方STM32F103X8数据手册设计的。

3. 单片机是通过复杂的时序电路完成不同的指令功能的，而时钟电路就是单片机的“脉搏”，它是控制着单片机的工作节拍的。根据官方数据手册，设计了两个时钟电路，分别是外部低速时钟电路和外部高速时钟电路。

4. 复位是单片机最小系统必不可少的功能，它可以在单片机程序运行卡死或程序运行错乱的时候将系统复位，使其程序重新开始运行。而复位可以分为硬件复位和软件复位，硬件复位电路如下：

5. BOOT电路是STM32手动选择三种自举模式的电路。

6. SWD是串行总线调试接口，它具有将PC宿主机上编译好的程序下载到单片机和两种终端设备之间进行运行调试操作，SWD电路如下：

图 3-11-6 SWD电路 上图电路中的电容C73是为了滤除接入外部仿真器时涟起的纹波，保证仿真器工作稳定可靠。

   为了保证设备能对拓展模块供电，这里增加了3类外拓展电源接口，分别为12V接口、5V接口和3.3V接口。电路图如下：

此原理图是有引脚画错的地方，大家仔细观察，可对照已经修改的工程图

  ADC模数转换电路就是将具有连续值的电压模拟信号转换成计算机的二进制编码数字信号。由于STM32处理器内置了ADC转化器，它的模拟电压转换范围0-3.3V，因此当外部的模拟电压超过STM32规定的模拟电压转换范围的话，就需要使用外部分压电阻电路将外部输入的模拟电压控制在规定的模拟电压转换范围内，一般分压电路需要使用阻值在千欧姆以上和精度百分之一的电阻，保证外部输入的模拟电压可以精确地等比例转换。在外部输入模拟电压接口增加一个滤波电容可以有效过滤掉一些干扰电压信号。这里设计了水压传感器检测和电池电压检测的ADC模数转换电路，电路设计如下：

  一个系统设备中的软件系统是让一堆像无头苍蝇的硬件变得彼此之间有条有序的工作，最终完成设定的工作目标。而设计软件系统的编写是非常需要考虑每一个功能程序的之间的逻辑关系的，因此在编写软件系统程序前需要做大量的分析和整合工作，将每一个功能方面和每一个程序执行步骤都需要做到条理清晰，将这些考虑到的方方面面起草成一个软件系统的初步架构图。因为良好的程序编写习惯要先绘制程序流程图后进行程序编程，而程序流程图也就是参考软件体统的初步架构图而绘制出来的。在参考程序流程图编写程序前需要先将工程文件进行BSP工程管理，将编译生成的文件、调用的库文件、自己编写的每一种功能模块驱动程序文件进行文件夹归类，这样使得整个工程美观、各功能模块驱动程序清晰、易于阅读。BSP工程管理完后再进行库文件引进和有序进行每一种功能模块驱动程序编写、调试，尽可能将每一种功能模块的驱动程序错误率降到最低，促使在最后主程序将各个功能模块的驱动程序进行逻辑整合阶段的程序运行上BUG出现次数减少。

  主程序是软件系统的“树干”，它是将“树根”（功能模块的驱动程序）程序到“树冠”（图形画界面等）中，而程序流程图则是将主程序的运行过程直观体现出来，能让人快速清除各个子程序与主程序之间的逻辑关系。主程序流程图如下图4-1所示。   消防栓监测系统的主程序运行：当消防栓监测系统上电后，主程序第一步初始化STM32内部的底层驱动。第二步显示Logo。第三步初始化各个模块；第四步获取第一次的陀螺仪角度数据。第四步进入主循环体，在主循环内会根据循环体循环的次数轮流显示学号姓名和设备ID号，而时间是每一次循环体循环都会刷新的；然后获取环境温度、芯片温度、水压、陀螺仪角度、电池电压的数值，如果环境温度高于预设值就会触发降温设备的电磁阀门打开降温，如果当前陀螺仪角度与上一次的陀螺仪角度相差大于十度就会触发报警；最后将采集的数据进行上传到云端并开始新的循环。

  EEPROM这类可读写存储器在很多设备上都会有应用。实现步骤：第一步使能相应的时钟和引脚；第二步将STM32的IIC驱动初始化；第三步使用IIC驱动程序初始化型号为AT24C20的EEPROM存储器；第四步编写型号为AT24C20的EEPROM存储器的读写操作的驱动程序；第五步读取EEPROM内部的设备ID号，最后显示到OLED屏上。

  BC20物联网模块是消防栓监测系统非常重要的组成部分[7]。实现步骤：第一步使能相应的时钟和引脚；第二步编写检测BC20物联网模块启动和通信是否正常的程序；第三步调用第二步编写的程序进行检测BC20物联网模块是否正常；第四步编写GPS激活连接的程序；第五步调用第四步编写的程序将GPS激活连接；第六步编写连接阿里云物联网平台的程序；第七步调用第六步编写的程序进行连接阿里云物联网平台；第八步编写获取GPS定位的程序；第九步调用第八步编写的程序进行获取GPS定位信息；第十步将采集的数据等信息上传至阿里云物联网平台上。

  该安卓蓝牙APP是使用JAVA及少部分的HTML语言在Android Studios开发软件平台所设计的。它主要是用于与下位机进行无线短距离通讯，方便调试和控制等功能[8]。   因为在程序编写前一般都先画出的程序流程图，如4-6所示。   安卓蓝牙APP的设计步骤：第一步添加所有相关的权限的程序；第二步编写确定手机是否支持蓝牙功能的程序；第三步编写打开与关闭蓝牙的程序，在打开蓝牙前先调用第二步编写的手机是否支持蓝牙功能的程序，确保不做无用功；第四步编写搜寻附近蓝牙设备程序；第五步进行调用第四步编写的搜寻附近蓝牙设备的程序，然后进行调试打印和日志查看，确保能正常搜寻出附件设备的名称和地址信息；第六步编写创建广播与对话框列表，将搜寻到的附近蓝牙设备的名称与地址信息一一地存放到对话框列表中呈现的程序；第七步调用第六步编写的程序进行观察搜寻到的附近蓝牙设备信息正常呈现到对话框列表中；第八步编写对话框列表每一行可点击触发的按键功能和将对话框列表中的每一行按键与其对应的蓝牙设备信息建立联系关系的程序；第九步调用第八步编写的程序进行观察两个设备之间是否真的连接；第十步编写将编辑框输入等数据进行发送的程序；第十一步调用第十步编写的程序查看接收方应用程序是否接收到发送的数据；第十二步编写实时接收数据的程序；第十三步运行整个应用程序，观察每个功能是否正常运行；第十四步编写发送相关控制命令的按钮；第十五步进行整机测试，确保上位机与下位机之间正常通讯。

  如下图5-1所示，通过杜邦线将ST-Link仿真器连接到SWD接口，然后使用IDE软件Keil进行程序编译，并进行烧录程序。从图中可以清晰看到，keil软件将编译出来的.hex文件无错误、无警告地烧录进了单片机中。

  如下图5-2-1所示，连接Type C类型的USB接口后，通过上位机来触发STM32进入ISP自举模式，进而进行烧录程序，在图中可以清晰知道，该烧录方式也是将编译出来的.hex文件进行烧录的，此时的进度条和日志可反映出程序烧录工作正在进行中。下图5-2-2所示，此时的进度条和日志反映出程序烧录工作已经完成

  当消防栓监测系统上电，设备进入各种内置外设及模块的初始化阶段，如下图5-3-1所示，该图为设备上电启动后初始化工作正常情况下打印输出的日志信息。而下图5-3-2为设备上电启动后初始化工作正常情况下各模块设备正常工作的状态，而OLED显示正常的时间也可说明设备的初始化工作是正常的。

  使用阿里云生活物联网平台提供的云智能APP远程观控消防栓监测系统设备，如下图5-5-1所示，图右边的APP已经显示出接收到设备上传的数据信息，当APP按下按键，下位机就会触发开锁等动作，从图右边的设备现象可知其远程控制功能正常，而其功能是实现无线开锁（一般使用近距离的无线蓝牙开锁）和在北方地区寒冷季节可以人为触发电磁阀释放防冻液或在高温地区洒水物理降温，保护消防栓设备。至于LED灯只是用来测试使用的，还未进行实际使用。图5-5-2为接收到上位机数据打印输出的日志及芯片温度记录曲线图（确保设备芯片运行正常）。

  使用蓝牙APP实现近距离无线收发数据，如下图5-5所示，使用左图蓝牙APP发送打开电磁锁及电磁阀命令，并接收上位机返回的数据；右图是的下位机则打开了电磁锁和电磁阀，上边的中间两个指示灯也随之亮起，其目的除了是实现近距离的无线开锁和查看调试信息外，也是为以后无线升级等拓展功能做准备的。

5.6 云智能APP获取GPS定位测试

  如下图5-6所示，云智能APP获取到智能消防栓上传的定位信息，其定位信息为经度和维度左边。在下图中也可以看到获取的坐标值是实际坐标值的100倍，这是因为云智能APP呈现的数据最多精确到小数点后两位，因此在下位机上传的定位坐标数据是进行扩大100倍后才上传的。   从以下图测试表中可知，云智能获取到的下位机上传的GPS定位的经纬度数据与手机获取的GPS定位的经纬度数据只偏差在小数点后的第五位。实际测试中，误差在10米范围内，精度上还算十分可观的。

  通过反激式开关电源、Type C类型的USB接口和太阳能板三种种输入电源对消防栓监测系统进行供电。如图5-7-1所示，当接入反激式开关电源时，反激式开关电源正常工作指示灯会打开，此时电路会优先选择使用该输入电源作为供电源，现象是双节锂电池电路充电指示灯打开，表示锂电池正在充电，并且设备正常运行中。如图5-7-2所示，当断开反激式开关输入电源，此时电路则会选择使用USB输入电源作为供电源。如图5-7-2所示，无USB输入电源时，太阳能板输入电源会作为最低优先级的输入电源，此时太阳能充电电路的指示灯会打开。

  由上面测试表可知，使用反激式开关电源作为输入电源，在剩余电量为56%时，充1%的电量需要68秒；在剩余电量为30%时，充1%的电量需要51秒；在剩余电量为80%时，充1%的电量需要80秒。以上原因是因为电源管理