【《无人机灭火系统的设计》11000字（论文）】

III无人机灭火系统的设计摘要随着我国城市大楼的不断拔高,高层楼房建筑的灭火成为当前世界上一个灭火方面的困难了。现在有的消防灭火工作方式，传递到工作人员手上的信息慢,解决和处理也不够迅速,所以怎么样高速度高效率的从事发地点温度从受害者身上获取信息并进行逆向消防、重点就是针对受害者展开抢险,成为灭火援面的一个新间题。上述问题的解决方案之一就是借助无线图像传输，发射一种新型的灭火弹。所以,本文通过研究无人机灭火控制系统,对城市消防提供具有灭火通信设备不完善等缺点,使得传偷过程中能及时获取温度，信号容易受到十扰,很难保证传输的实效性和可靠性一定的帮助。关键词：无人机；灭火；温度；灭火弹；目录TOC\o"1-3"\h\u59331绪论 150991.1研究背景 1145131.2研究目的及意义 1236981.3研究综述 2206771.4研究内容 2208212总体方案设计 35372.1机械结构上设计需求 3150122.1.1方案的选定 3189242.2系统设计的总体要求 4258642.2.1单片机的设计需求 476242.2.2对于电路控制的设计 4163522.3无线数据传输 4132742.4ZigBee方式下的图像传输 5183153结构设计 6117263.1装夹装置与灭火弹的配合 616543.1.1各个机构的构成 6194203.1.2工作流程 7308473.2灭火弹的夹装装置 8315553.3灭火弹设计 870053.4灭火剂的选用 10149883.4.1超细干粉的介绍 10134333.4.2超细干粉灭火原理 11323743.4.3超细干粉对有焰燃烧的抑制作用 11324223.4.4对表面燃烧的熄灭作用 1149403.4.5对热辐射的遮盖作用 11180843.5选则超细干粉作为灭火剂的好处 1215193.6无人机电机的注意事项与选用 13298284系统硬件和软件设计 15148674.1系统供电方式 15126524.2无线通信模块 15162574.2.1无人机机载视频录像器 1652014.3无人机机载控制模块 17180194.4测温电路 18219154.4.1按键电路 18212114.4.2LCD1602液晶显示模块 19186424.4.3单片机核心电路 2047314.5系统软件设计 2153144.5.1软件通信协议 2126494.5.2机载控制器的软件设计 2196605系统调试与分析 24191495.1系统硬件的测试 24294035.1.1电路板检查 25322885.1.2通电调试 26139435.2.1功能测试 274530结束语 28共39页第7页1绪论1.1研究背景随着我国城市大楼的不断拔高,高层楼房建筑的灭火成为当前世界上一个灭火方面的困难了。现在有的消防灭火工作方式，传递到工作人员手上的信息慢,解决和处理也不够迅速,所以怎么样高速度高效率的从事发地点温度从受害者身上获取信息并进行逆向消防、重点就是针对受害者展开抢险,成为灭火援面的一个新间题。上述问题的解决方案之一就是借助无线图像传输，发射一种新型的灭火弹。所以,本文通过研究无人机灭火控制系统,对城市消防提供具有灭火通信设备不完善等缺点,使得传偷过程中能及时获取温度，信号容易受到十扰,很难保证传输的实效性和可靠性一定的帮助。1.2研究目的及意义现已经普遍存在的手投式超细干粉碎式灭火弹，基本上都用的是和中国传统的各式手榴弹一样大但形状相同差不多的,有一种只是带有手拉环和自动保险顶(自动拉环击发式),还有一种只是你需要自己用手掏出超导热敏的膛线(自动引燃式)。该新型弹体的内部外壳结构是由一层纸质复合材料焊接制成。当现场几乎没有任何发生火灾事故直接发生时,灭火器的工作人员随手拿着一枚超导灭火弹,弄破挂在保险卡上的防火纸封,勾住灭火保险卡拉环,往现场几乎没有任何发生火灾的危险地方直接扔,灭火保险卡在延时七秒十分钟后就把灭火弹体直接炸开(有时称为大卡拉环爆发式),在或者紧紧抓住挂在保险卡上的防火纸封,撕破挂在保险卡上的防火玻璃板,直接把超导热源光敏线,直接把其扔进速燃火场,超导热源光敏线弹体会在现场直接受热速燃并直接发生爆炸;其中所加入释放的超细生物干粉作为灭火抑制剂,能够在短暂的灭火时间内有效促进现场突发事件初始的起火灾灭。森林扑救火灾事故可能造成消防人员意外死亡的最大可行性和经济效果。但是对于我们灭火式导弹正确的实际使用和看说明书的方式并不是很直接简单地说就关系着我们的实际灭火力和工作效率,同时还可能会直接性地影响涉及到所有的灭火。使用它的过程中谁也不是什么人的时候谁都可以动手去仔细阅读查看其实际使用上的说明,再就是加上一些同类产品的灭火质量上有问题而不会导致这种爆炸也会伤害所有的灭火使用者和工作人员这种爆炸事件也时常都会发生，有过报道，100多名消防护林员们还在现场第一时间分别乘坐消防灭火器和一辆消防弹射车上山入林进行了现场灭火，现场大火突然借着强风势沿山顶四周方向扩散迅速蔓延了开来,火苗随着升空迅速窜起20多米高。方某和其他两名同事马上现场实施了火力投掷和扑灭火药。榴弹突然在他的一只右手中指处发生了一次爆炸,随后工作人员就被送到医院去了。1.3研究综述在我们国家，用于灭火的无人机其实比较落后。欧美国家使用这种灭火的无人机比较早。但是可以用来灭火，来完成工作的无人机的需求功能不足，这就让全世界不得已加快对无人机的开发。到现在，无人机用来灭火很少，现有的灭火方式大概是灭火弹，但是灭火弹很容易因为操作的不正确会令操作人员收到伤害，所以怎样使用灭火弹不仅会影响到火灾现场，也会影响操作人员的安全，据金陵晚报报道（2005.04.05）《灭火弹在护林员手中爆炸》：“一名护林员在用灭火弹灭火时发生意外，灭火弹在投掷一瞬间突然爆炸，将护林队员两只手炸伤。当天下午3点40分，六合平山林场东南角突发山林大火。100多名护林员也在第一时间携带灭火器、灭火弹上山灭火。灭火队员方某跟随第二小分队攀上山顶时，大火借着风势向四周蔓延开来，火苗蹿起20多米高。方某及同事立即实施投扔灭火弹。当他打开第二枚灭火弹引信刚要投扔时，冒着烟的灭火弹突然在他右手中爆炸，飞溅的碎片同时击中他的左手。方某当即昏倒在地，随即被送往六合人民医院抢救”。1.4研究内容本次论文主要设计一款新型灭火弹用超细干粉作为灭火弹的填充剂，配合设计的一款夹装装置夹置消防无人机的底部，利用气动装置控制收放灭火弹。接着用ZigBee无线传输技术来对无人机上的数据内容进行传输到地面控制终端，本文从地面控制终端、无线数据传输，无线图像传输模块三个方面来设计人机交互界面。后面的温度传感器电路主要论述的是通过编程和单片机相互配合相互测试来完成控制较复杂电路系统设计的一的工程，其中包含了一些书本上的基础知识、书本上没有的新的概念和从课外书获取到的知识加以研究。基于STM32的温度传感器报警是通过操控主芯片STM32模块、提供电压的供电模块、采集温度并判断的报警模块、按键控制各个功能模块、屏幕显示各个参数的模块。

2总体方案设计2.1机械结构上设计需求针对消防无人机的灭火需求，本次设计主要是设计一个装夹装置，置于无人机的底座，装夹的是本次设计的灭火弹，消防无人机的大小为3500mm*800mm*1100mm左右，装夹装置有固定杆、活动杆、加持部，加持手，三个连杆构成。1）装夹装置的设计：可以加紧松开灭火弹，并保证该装置的抓力要大于灭火弹的重力；2）灭火弹的尺寸设计:根据消防无人机的大小，设计新型灭火弹的外围尺寸大小；3）灭火弹的填充物（灭火剂）的设计：在保证低成本的同时，实现更好的灭火；2.1.1方案的选定液压驱动式：液压执行驱动式柴油机械操槭手通常由一个液压发动机(各类型的油缸、柴油马达)、伺服阀、油泵、柴油盒、燃气罐等多个部分联合组成的执行驱动机构控制执行系统,由驱动液压机的驱动器和机械人的手臂用来控制执行驱动机构。通常它的主要特点之一是使它具有很强的传动抓力和举力,,但是对于这种液压传动元器件必须需要具备较高的液压制造工艺精度及好的密封保护性能,否则它就会可能导致产品渗漏涂刷油漆或污染您的周围环境气压驱动式:它的驱动装置通常包括气缸、液力阀、油箱、水瓶及空压发电机等部分,它的好处就是比较好操作、结构要比其他的驱动来比简单、还便宜。电气驱动式:电力电机驱动的方法技术好处是那就是电源连接相比其他的要方便一点,给与的回应也快,关节型的驱动支撑器及其持续的重量目前已经到400kg,信号的测量检测、传动、处理方便,并且它们还同样可以同时组合，但是对于这个齿轮传动电机的速度加的非常快，针对这点，电力驱动通常必须分别选择各种减速传动机构。机械驱动式:杋械驱动一般来说只用于工作方式单一的场合。基本上都是采用常规的凸齿轮来完成规定的动作。这样的好处在于机械动作可靠，凸齿轮工作的速度高，便宜，他的坏处式不容易来调整其他。其他还有采用混合驱动，有液气混合控制或者是采用电-气混合来驱动。本次论文选用的电气混合驱动。

2.2系统设计的总体要求2.2.1单片机的设计需求1)无人机上传输的图像功能:可以把图像传输回来；2)视频和数据的互传功能:可以把无人机上的图像数据传输到操作人员手上；3)温度检测功能：根据当初设定阈值，当达到温度阈值时，发出报警；2.2.2对于电路控制的设计这次在电路方面研究的实物定位于完成温度传感器报警功能设计及测试。是待上面测试通过之后，测试蜂鸣报警器能是否正常。这次设计的有，一是灭火弹的检测和控制由电气控制来实现，所以在电路的设计中不需要在设计电路在这方面，然后硬件上是针对电控系统的一个简单的设计，就不需要额外单独考虑在无人机上的摆设与布局了根据上一小节所说，在根据电路部分的设计，这个部分设计大概如图2-1所示。从图上可以看出，这次设计的有三大部分:先是无人机上的设备与操作人员的传输连接；然后是怎样来连接的无线通信的系统，最后是设计DBS18B20温度传感器。图2-1控制系统组成原理框图2.3无线数据传输现在我国发展迅速，无线的通讯传输在每个方面的应用都用的越来越多。但是受到无线传输方式的限制，和有线传输相比较来说，有线的传输方式容易受距离远近，天气原因的影响，和无线比要比无线传输的速率慢。现在的无线传输可以不受地区的限制，网络基站哪哪都是；现在市面上比较常见的传输方式有三种:蓝牙传输、Zigbee传输、WI-FI传输。蓝牙传输的话会大幅度收到距离限制，只能短距离，所以不合适本次设计的方案，WI-FI但是收到天气和地区的限制，也不是很合适本次的设计，剩下的ZigBee方案他兼容性好，比蓝牙模组便宜一点，所以本次方案选择ZigBee的方案来完成本次的设计。2.4ZigBee方式下的图像传输当有火灾发生的时候，一般工作的人员在远处，根本接近不了，也看不到火灾发生的场景,这个时候需要依靠先进的无线传输把视频所拍到的场景和视频画面数据能实时的传送到操作人员的手中。这样的话操控人员才可以下指令是否启动开关来完成放下灭火弹。所以无线的ZigBee图像的传输性能会成为灭火的关键功能。现在我们国家比较传统的无线的传输图像方式有两种，是根据采用的网络方式来划分的分为专网和公网。传输是可以很小（基本不受）影响、便宜、安全，但是有延迟，还受网络基站的限制。，这是公网。不和其他的网络共用或者占用同一频道，而且准确率也可以得到保证，所以对比以上两个，本次论文我们决定选用专网。

3结构设计3.1装夹装置与灭火弹的配合3.1.1各个机构的构成第一个是连杆机构，这个机构是固体圆柱体与短连杆连在一起的，当这个圆柱体收上时会带着短连杆向里运动，当圆柱体放下时会带着短连杆向向外运动。第二个是另一个连杆机构，这个机构是短连杆、长连杆、夹爪构成的，当第一个机构被带动时，这个机构也会随着它运动：当第一机构带着短连杆向外运动时，这个机构就会带着夹爪向里加紧，当第一机构带着短连杆向内运动时，这个机构就会带着夹爪向外松开。第三个是固定架，是用来限制连杆的移动以达到夹爪的加紧。第四个是销钉，销钉简而言之就是连接件,在这个机构中用到12个销钉，都是起到固定、定位的作用，装配图见3-1.6735421图3-1装配图67354211-固定圆柱体、2-固定架、3-短连杆、4-长连杆、5-销钉、6-夹爪、7-灭火弹1-固定圆柱体、2-固定架、3-短连杆、4-长连杆、5-销钉、6-夹爪、7-灭火弹3.1.2工作流程本次装夹灭火弹的装置采用的是电-气控制来完成。气动回路见3-1.当触电开关闭合时，电磁阀线圈得电，两位三通的电磁阀从右位换到左位，气瓶里的气得以释放，传到气缸，杆伸出，推动装夹圆柱体，圆柱体带动短连杆，短连杆带着长连杆向外运动，实现装夹装置的放开，此时，装夹灭火弹，随后打开开关，触电开关断开时，电磁阀线圈失电，两位三通的电磁阀从左位换到右位，气缸里的气被卸荷，杆缩回，装夹圆柱体被拉上去，连杆带着长连杆向内运动，实现装夹装置的收紧。图3-2气动回路

3.2灭火弹的夹装装置本次设计的夹装装置由固定块、夹爪、连杆和销钉组成，销钉用来连接夹装圆柱体和连杆、长连杆与短连杆，夹爪与连杆。当缸内的杆把夹装装置的夹装圆柱体顶下，短连杆会带着长连杆向外运动，长连杆带着夹爪向外运动，实现夹装夹装装置的松开运动；当触电开关断开的时候，电磁阀线圈断电，二位三通的电磁换向阀失电，右位接入，气缸里的气体被卸荷，缸里的杆缩回，夹装圆柱体顺势缩上，短连杆带着长连杆向内运动，实现夹装装置的收紧。因为一个灭火弹的重量在220N左右，所以我们的抓力设置必须得大于220N，图见3-3。图3-3夹装装置3.3灭火弹设计本次设计的灭火弹有弹体和端盖俩部分组成第一个部分是弹体，因为选择的是填充灭火剂的形式，所以弹体的里面要掏空来用于存放灭火填充剂。对于一些传统的的灭火用溶剂燃料释放混合方式,比较了一下机械碎裂破碎和快速爆炸这两种释放方法,机械碎裂破碎后并没有必要产生很多的燃料碎屑,但是由于该释放方法的结构复杂,混合后的工作效率不高,无法真正做到像一些传统的机械爆破一样,使得传统灭火用溶剂在短短的时间内可以进行快速混合。通过这些试验我们可以明显发现,爆破物的破碎虽然可能需要迅速产生一些属于局部的轻微高温和某些突变性质的冲击波,但是仍然不能需要完全依靠消防用和灭火剂迅速地扩散产生和被消防灭火覆盖,不会在其中迅速产生较大的有害物理作用或者效立,而且消防用和灭火用溶剂的这些冲击波也很好地有利于消防用和灭火用溶剂的快速产生扩散,所以最终选择了爆破式的释放方式，在下面的小结会主要细讲。图3-4弹体

这个因为是放在消防无人机上，所以设计的灭火弹不能体积过大，不然消防无人机的电机将不足以带动无人机起飞。消防无人机的大小在3500mm*800mm*1100mm左右，所以设计的灭火弹不能太大，设计的灭火弹半径为5，长为58的圆柱体，根据圆柱体积公式（式3-1）V-体积；R-半径；h-高度；Π-取3.14根据计算，灭火弹里面可以存放的灭火剂的容量有4553cm³第二个部分是端盖，作用是密封灭火剂的，弹体做了右旋外螺纹，端盖做了右旋内螺纹，俩俩配合密封，端盖见图3-5。图3-5端盖3.4灭火剂的选用3.4.1超细干粉的介绍超细干粉指的是一种平均颗粒大约为10微米的特殊细致粉末。粉体的无定形化学式等性质,可以用来成为各种行业的粉体制品的形象名称。比如干粉灭火剂中就存在着超细干粉灭火剂。在化妆品中常见的有超细干粉。该超细干粉灭火剂具有颗粒小、流动性强、抗回火耐火性、分散和高效的电绝缘器优点。其灭火工作机理主要包括化学灭火,可以通过一种化学和物理双重的灭火功能来快速扑灭火灾:将被保护的物体和空气进行物理隔离,阻断再次燃烧时所需要的大量氧气,物理阻止再燃烧。在化学性能方面,自动灭火器装置内部释放出来的超细干粉灭火剂粉末主要是通过接触到燃烧材料时的火焰。化学反应迅速地剥夺了燃烧过程中的自由基和加热量,从而破坏了燃烧链,使得火焰完全熄灭。灭火剂和其他火焰作用下反应而产生的大量玻璃质物体吸附在被防火或保护的物体表面而形成了隔离层;因此,它既可以广泛地用于完全封闭的露天空间内进行完全淹没灭火,又可以广泛地用于其他露天场所内的局部防水保护和灭火。3.4.2超细干粉灭火原理窒息、降温、辐射屏蔽、明火燃烧的化学抑制是超细粉灭火效率的集中体现，化学抑制是灭火的基本原理。3.4.3超细干粉对有焰燃烧的抑制作用抑制过程有火无焰的持续燃烧,有火无焰的持续燃烧抑制过程本身就是一个持续连锁链式的燃烧反应。燃烧的活性分子聚簇可以在由于燃烧的过度高温或者所燃烧形成的其他一定能量下被直接激活,在没有空气中或者没有任何氧含量的燃烧情况下下它会直接产生高能的活性自由基或者活性分子聚簇,并可以依赖这些高能的活性自由基分子来与其进行相互催化反应从而用来维持分子燃烧。oh和o-h两者都认为是生成保证产物维持继续燃烧链化学反应的重要关键们都因它具有很高的化学能耗,非常活泼,一旦一个反应开始生成,就马上有机会迅速地与其发生第二次循环反应,生成了更多的自由基,使得维持燃烧链化学反应的生成过程不仅可以非常继续,且反应范围也不断地得到拓展。超细火焰粉体过程中的高温消毒和加热灭火试剂组分可以致使对于已经燃烧的化学反应不活性的生物质,当它们通过进入加热到已经燃烧过的地区与位于火焰粉体中的某些自由基相互发生接触时,自由基被瞬时迅速地通过吸附释放到超细粉末的外层表面,对表面燃烧的熄灭作用。3.4.4对表面燃烧的熄灭作用以磷酸铵盐为主要基础的超细粉不仅能够熄灭火焰而停止燃烧,还能够熄灭一般固定物质的外观表面(阴燃)。例如当超细粉末晶体和其他可以直接接触到燃烧物质的外观表面时,会引起一系列的化学反应。该反应制备出来的磷酸(hpo3)或多聚磷酸铵在高温和热力的作用下,于固体表面进行熔化,形成类似玻璃样的覆盖物,渗入到燃烧时表面的孔洞中。这种类似玻璃状的覆盖物会把固体的表面和周围空气中的氧物分隔开,使得燃烧人员窒息3.4.5对热辐射的遮盖作用进行快速冷却、窒息及产生覆盖性的热辐射。超细粉作为灭火阻燃剂的主要工作原理可能是由于耐火基材在喷射火焰较强的高温下时它可能会直接发生一系列的物质分解和热反应,这些物质分解后的反应可能会直接使其内部产生一些不活泼的化学物质,如惰性二氧化碳、水蒸气等而它可以直接吸收这些引发火灾的主要气体组成成分部件。加热,稀释了锅炉燃烧加热区域的锅炉氧气和燃烧废物排放浓度,从而大大减少锅炉冷却和燃烧排放的废气。使用超细粉末进行灭火时,大量的粉末用雾状方式喷射出来的火焰。当与其他火焰进行混合,则能够减少剩余的火焰流到燃烧体表面时的热辐射。磷酸盐和其他的混合体也是一种引起碳化的反应,它是附着在被称为燃烧物的土壤表面,被碳化。炭化层属于高温、耐热的材料,它的作用是降低温度,让他的燃烧变得缓慢，这就是阻隔作用。3.5选则超细干粉作为灭火剂的好处超细粉体作为灭火器助剂的平均粒径通常小于或几乎等于5μm,90%的粒径通常小于或几乎等于10μm。本次防水灭火应用药物完全或被淹没后的连续应用期间灭火药物浓度估计实测值不应小于95g/m。众所周知,就一种化学消毒灭火剂而言,颗粒的大小尺寸和化学灭火剂的效能之间往往存在着正反比。这主要因素是因为由于原子颗粒的不断细化,颗粒的外层表面积与原子和颗粒总表层的面积以及原子的质量数目随着颗粒时间推移大小小幅度地逐渐增加,所以它们都必须具有较高的生物化学活性及比大的表面积。在工作进行此时灭火器在工作的整个过程中,粉末和燃烧火焰之间的自然接触面就很有可能会大大减少,粉末对自由基的直接吸附力也就有可能会大大得到改善,故此时灭火器在工作时的效能也一定会急剧得到改善。由于高压干粉气溶颗粒的固体质量小,活性强,经高温加压加热喷射,可在固体受到空气保护的一定空间内迅速形成均匀且颗粒分布相对稳定的干粉气溶胶,所以不但燃气灭火系统效能高,使用的灭火方法和材料适应用的区域也不同于普通的和传统的高压干粉式燃气灭火助燃剂。3.5.1与其他常用灭火剂的对比常用干粉灭火剂的粒径和灭火效率在10m～75m之间。，定量粉体中小颗粒所占比例小，比表面积相对较小。同时，由于每个粒子的质量比较大，热分解速度慢，所以灭火能力有限。颗粒质量大，沉降速度快，扩散性相对较差。在空间完全淹没的情况下使用效果并不理想。显然干粉灭火剂的粒径大小直接影响其灭火效率。该灭火剂既可以全淹没应用灭火，又可以局部保护应用灭火，其灭火能力是水雾灭火剂的很多倍以上，灭火能力比哈龙灭火剂要翻一番，是普通干粉灭火剂六倍左右。

表3-1各种灭火剂对比表项目二氧化碳混合气体哈龙1301超细干粉成分CO2Zn、Ar、CO2CF3Br磷酸铵盐、碳酸氢钠物质状态气气液气微粒＜20um灭火浓度800-1000g/m800-1000g/m200-300g/m100g/m使用周期高高高低3.6无人机电机的注意事项与选用我们在选择消防无人机的电动机时应考虑：①首先要考虑品牌，不同品牌的电动机他们性能是有差距的。所以在选电动机之前，应该先较各品牌电动机的性能参数的比值，然后选择最合适的电动机。尽量不要选择没有参数表，安全第一。②第二要考虑到无人机的运动损失和抗风系数，我们选取的电动机的最大总推力应该大于起飞重量的1.5倍，这才是安全的选取电动机。根据上个小节我们已经得出我们可以存放的体积为4553cm³，根据质量（式3-2）公式得：m-质量；ρ-密度；V-体积所以灭火弹的重量为（式3-3）:重量；m-质量；g-比例系数，这里取10算上消防无人机的重量（假设消防无人机的重量为80kg），所以整个消防无人机所带载荷为（式3-4）：根据上面考虑因素，因选取重量1.5倍的重量，所以得（式3-5）：因为飞机的升力等于重力,所以。根据下表，因选取转速9400r/min型号为2815的电机。表3-2一些常用的电机的各种型号型号转速最大电流/A推力/g质量/g220365006.831015.6281279402112001052815940036180012040308100605400380532563008070005705345650080100005804系统硬件和软件设计4.1系统供电方式电源的作用是维持整个系统能正常运行，电源设计的好的话是可以提高硬件的可靠性的。电源的电力提供有供电盒、还有电源管理模块两部分分别提供电力，分别为本身系统供电还有相关的一些设备供给电源。这种供电盒内一般都安装有电池组，这种电池组一般选用的是18650电池块组成的，由于本次设计电路的设备用电种类的不同，直流电源的输出一般需要经过多种多次的变换，然后通过一可以转换电源的组件来将这种电池组的供电直流电压稳压，用来给各种不同的设备供给不同的电源，实际上能提供给控制盒的电压大概为12V左右。我们这次选用的是LM2596，这是一块由3A电流来集成稳压的芯片，这块芯片的自身是由振荡器、内部稳压电路两个小模块组成的，本次设计的电路为了防止电源在断开的时候会出现一段电压反冲，所以我们准备设置一个大电容来进行电路的保护。4.2无线通信模块本次论文在无线通信模块这里决定选用的是AS69-T20的无线通信模块，选择的这个模块它有TTL电平的串口通信接口，波特率的范围大概为1100=114500bps均可支持，本此论文使用的波特率为114500bps。用这个的话仅仅只需要通过串口连接到设备就可以，该模块大概有16个通讯信道，其中每个信道之中间隔1MHz左右表4-1所示。该模块使用的是一款性能比较高的天线，在一次实验测试报告中显示，在离地面高度3米以上时侯，如果在开阔地区情况下模拟，可以高达2100米使用。使用的这个模块给它配置了有模块的信道、发射的功率、AUX指示状态等。其中接口的定义如表4-2所示。使用AUX的好处是可以自检。

表4-1无线数据传输模块电气参数表参数名称参数值模块尺寸20*36mm工作频段2.4G-2.525CHz供电电压3.0-5.5VDC实际距离2100m，测试条件：空旷可视功率等级20/14/8/2dBm可调工作温度-40-+85可调通信接口UART串口我们所用的无线收发机的接口颜色一般是无色的，并且是透明的，一般常用的接口都是叫做AV的形式。然后和终端接口一般都是采用模拟接口。我们在工作又或者在做测试的时侯，要确保控制盒的端口与供电盒的端口保证可靠的连接。表4-2无线收发机的基本工作参数参数名称参数值工作频率5.8GHz工作电压9V-12V发射距离800-1000m频道选择16个频道音视频同步4.2.1无人机机载视频录像器本次论文使用的录像器都是市面上已有的，并且全都是比较稳定的市场产品，本次选取的是由控制台和录像器构成，作用是用来收集图像，实物如图4-3所示。飞机在进行工作飞行的时候会因为自身抖动等原因，一般在无人机上装上 微云台来防止无人机抖动引起拍摄视频画面，这样的话可以让得到的视频效果变得更好。接口定义如表4-3。图4-3无人机机载视频录像器组成表4-3接口定义序号接口定义功能接口定义功能1GADGNDGNDGND25V+5V输出5V+5V输出3PWM_MODE伪彩/画中画S/IBUSSBUS通道4PWM_YAW航向轴TDX4UART_TX5PWM_PIC俯仰轴RDX串口接收6PWM_ZOOM缩放TDX3串口发送7PWM_FOCU聚焦8PWM_REC拍照/录像4.3无人机机载控制模块本次论文选取的控制器是以ARM为主要部件，可以通过串行的接口与无线传输模块、图像处理模块、供电盒、操控终端等各个各个模块来进行数据的传输于接收。所以他的一些功率损耗、性价比和接口这些，本次论文决定选用STM32F4系列的MCU，基于STM32的芯片，这个芯片有许多的的输入输出的口可以供外部接口使用。本系统硬件设计是基于STM32F405RGT6MCU这个芯片，他的芯片采用的是ARMCortex-M4，这个相对与上个版本架构的MCU多增加了一个叫浮点运算单元的模块，这类芯片可采用一种叫硬浮点的运算方式，在浮点数计算很多地方，这个芯片的应用会很多很多，F405RGT6MCU采用的是168的主频（已经满足本次设计的需求），本次设计的这个电路已经很大的简洁化了。4.4测温电路本次测温电路的主要模块分为：按键电路、LCD1602液晶电路、温度检测电路、单片机核心版电路、蜂鸣报警器、继电器电路。总电路采用电路图见图4-7。图4-7测温电路4.4.1按键电路在一个电路板上，都会有一个按键电路，这是人和电路板的交流的界面，按键是最常见的输入方式本章的温度检测报警电路采用的见图4-8。图4-8按键电路4.4.2LCD1602液晶显示模块LiquidCrystalDisplay—液晶显示器，简称LCD，其主要的液晶显示原理工作系统原理之一就是以红外光源和热的电流直接刺激固体液晶中的分子从而使之产生点、线、面并与其分子配合到机器背部的液晶灯管而使之形成液晶画面,通常把各种液晶显示器都直接叫做液晶，本文用的采用的见图4-9.图4-9LCD1602显示模块4.4.3单片机核心电路STM32，从字面上来理解，ST是半导体公司，M是Microelectronics的缩写，32表示32位，合起来理解就是指ST公司开发的32位微控制器。STM32的主要组成部分有时钟电路、复位电路，对比AT89C51单片机引脚管数更多、功能更强大更适用于设计的要求，电路见图4-10。图4-10单片机核心板电路

4.5系统软件设计4.5.1软件通信协议本次是设计的软件有两个，两个软件之中需要一个媒介，这个时候就需要这个媒介通讯协议。无人机机载控制器与灭火控制器之间都有各种不同的通信协议。一些简要的说明关于协议如表4-5所示。表4-5几种数据通信协议数据通信操控终端与记载控制器简要说明记载控制与地面操控终端飞行参数来源于姿态传感器机载控制器与灭火控制器发送周期为20ms，波特率为230400灭火控制器机载控制器发送周期为20ms，波特率为2304004.5.2机载控制器的软件设计单片机编写程序的模块基于ST公司开发的STM32F103芯片来编写。KEIL软件是运行单片机程序最合适的软件，它的体积很小，运行速度很快，性能强大，易于编程。图4-1为uVision5IDE集成开发环境图。IDE平台很容易上手、使用其中的工具很简单，能够支持各类的语言进行编程，向下兼容很多的版本，可以调试之后将程序编写成HEX文件导入单片机中进行调试，能很方便的使得开发者进行仿真，检查程序的正确性，软件支持各类编程语言，比如我们熟知的C语言和C++等，流程图见4-13，4-14.图4-13机载控制系统主程序设计流程图图4-14进入中断流程图图4-15数据存储设计流程图

5系统调试与分析本章基于对DBS18B20温度传感器测试与分析，并且验证各项技术指标是否达到预期的效果。5.1系统硬件的测试本次设计的硬件测试是想看看能不能够这个温度报警器实现预期的功能。下图5-1是本次已经焊接好的温度传感器的电路板，系统的硬件测试主要有两步，先对电路板进行初级检查，一定要确保无误之后再开始接通电源开始调试。图5-1电路板的实物图5.1.1电路板检查在操作电路板之前，先放置在不去给他外加其他的没用的信号随后我们进行第一次的电路测试。首先先对照设计好的硬件电路图,对电路板上的键电路、LCD1602液晶电路、温度检测电路、单片机核心版电路、蜂鸣报警器、继电器电路依次检查。使用万用表进行测试各个模块组件的工作电压，然后检查芯片的电路焊接的怎么样，看看有没有虚焊，漏焊。在检查这些情况都不存在而且这些组件的工作电压均在工作电压之间,就可以进行下一步的操作。图5-2实物通电图

5.1.2通电调试在完成刚才一步的电路检查之后，我们开始对温度报警器电路板通电，如图5-2所示为温度报警器硬件的电路板测试图。在此次实验测试过程中，我们必须献给外部的电源给温度测试