題目：基于溫差發電的應急裝置的設計緒論1.1課題研究背景及發展現狀能源問題是21世紀世界各國面臨的一個主要的問題。邊緣能源的開發和利用是緩解這一問題的有效方法[1]。雖然目前，世界對太陽能，風能，水能等自然能源的研究非常的多，在世界各地的應用也十分的廣泛，但是對其領域的技術還并不是太成熟，想徹底解決能源給我們帶來的問題是遠遠不夠的，因此開發可以利用的新能源十分迫切，因此，熱電發電是繼核能、太陽能、風能之后的又一種新能源[2]。隨著科技的進步經濟生活水平的發展，物資需求的提高[3]，手機等隨身攜帶的東西越來越貴重，也使得做違法的事件的概率逐漸增加。最近幾年中，各大媒體都報道了關于旅游業的可怕消息，這已經毀了無數家庭，與類似案件一起帶來不可磨滅的傷害受害者的家庭，也影響社會穩定。本文研究的意義在于對于解決生活中的這些現象，對自身的安全增加一層保障，減少類似事件發生的幾率。現今社會上的報警器非常普遍，也越來越高端，無線報警器，智能報警器，層出不窮，然而這些應急裝置都存在一個致命的短板，就是會沒電。試想一下，當你遇到緊急情況需要啟動報警器，恰巧報警器的電量又不足怎么辦。為了解決這一問題，就有必要做一個利用溫差發電的應急裝置，只要你能給它提供熱能，讓它的熱端與冷端有足夠大的溫差，它就能一直給報警器供電。溫差發電是一種繼核能，太陽能和風能之后新能源利用方法。可以預言，作為一種對環保節能技術，熱電發電將在21世紀能源技術方面起到十分重要的作用[4]。溫差發電將不會被天氣所影響，無噪音，壽命長，只要有一個溫差，就可以發電，溫差越大，則電流越大[5]。1.2研究的目的和意義生活水平提升，城市內的現代化逐漸涌現，智能化也逐漸走進到了人們的生活，手機錢包等隨身攜帶的物品含金量也越來越高同樣伴隨著犯罪率也在不斷的攀升，人們對家庭財產以及生命安全都有了強烈的保護意愿。伴隨著科技的進步，傳統的報警系統已經難以滿足現在人們的需求。因此，有必要從簡單的，單一的、局部的和繁瑣的報警系統發展到集成化，智能化和數字化的方向發展。本文設計了一種智能的應急裝置。能夠實現智能遇險報警功能。當按下報警按鈕它會將現場位置的經緯度數據實時發送到事先預設好的手機上，可以有效的預防危險的事情發生，及時采取有效的措施，確保人們生命財產安全。遇險報警系統的電源將采用的是溫差發電的形式。溫差發電技術是一項基于塞貝克效應，在無需能量轉換介質的情況下，直接將熱能轉化為電能，無消耗、無排放、綠色節能環保的技術[6-7]。1.3研究的總體思想及技術路線1.3.1總體思想通過對溫差發電與報警器的研究背景提出采用溫差發電與應急裝置相結合的方式。本次的設計將分為兩個部分：溫差發電部分和發送短信報警的部分。首先，溫差發電部分將利用塞貝克效應的原理，提升熱端的溫度與冷端形成溫度差從而產生電動勢，再通過升壓模塊輸出5V的穩壓為板子上的鋰電池提供電源。其次，發送報警短信部分，電源采用可充電式電池，而溫差發電則是給鋰電池供電。報警部分實現的功能是可以把當前所在位置的經緯度以短信的方式發送給手機接收端。1.3.2技術路線本文的研究技術方案如下圖1-1所示：圖圖1-1本研究設計路線第一章：闡述了國內外對溫差發電研究的發展現狀以及研究的背景；并講解了溫差發電技術研究目的和意義；同時還介紹了研究的主要內容和制定了設計的技術路線。第二章：闡述應急裝置的總體設計，對單片機系統，溫差發電模塊，GPS定位模塊，GSM短信模塊四部分進行選擇，深入探究系統模型。第三章：根據對應急裝置總體的設計框圖，對遇險報警器進行初步硬件設計，包括主控電路，GPS定位模塊的電路，溫差發電電路，GSM模塊的電路四部分。第四章：根據之前對應急裝置的硬件電路的設計，開始對各部分電路針對所要達到的功能進行軟件程序的設計，編程語言采用C語言。第五章：設計完成之后開始對應急裝置進行實驗測試，查看總體完成的情況，對實物的制作，調試以及成果進行闡述。第七章：總結全文，展望未來。分析整個技術研究過程中的優點與不足之處。

2遇險報警器的總體設計及模塊的選擇2.1總體設計本設計采用半導體溫差發電技術為供電方式為鋰電池供電，以STM32F103單片機為核心的控制系統，當按壓觸發按鈕時，蜂鳴器響同時GPS獲取的經度緯度和報警信息開始通過GSM模塊發送到之前默認手機號碼上，如果短信消息已發送成功，則蜂鳴器停止鳴響。在發送短信消息的過程中，警報器實現對用戶的位置通過GPS定位。該系統的硬件主要有溫差發電模塊、GPS定位模塊、無線模塊、GSM模塊等部分組成，各部分之間相輔相成。根據系統實現的功能，設計的總體框圖如圖2-1所示。圖2-1總體框圖圖2-1總體框圖2.2模塊的選擇2.2.1單片機的簡介STM32單片機，ST代表的是意法半導體M就是Microelectronics的簡稱，而32就是代表32位，所以STM32就是意法半導體公司研發的32位的微電子控制器。STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用專門設計的ARM

Cortex-M3內核。按性能分成兩個不同的系列：STM32F103“增強型”系列和STM32F101“基本型”系列[8]。增強型系列時鐘頻率達到72MHz，是同類產品中性能最高的產品；基本型系列時鐘頻率能達到36MHz，16位的性價比較好，通過16位的產品的價錢能達到比它本身還要好的性能，是16位中最好的選擇。STM32系列微控制器有不同的配套軟件和開發工具。意法半導體還將推出一個新的評估電路板，這是目前采樣STM32F105和STM32F107互連家庭提供主要客戶。STM32運行速度快十倍左右，外圍接口功能比51強得多。STM32的優勢體現在以下幾個方面：首先，超低價格。其次，很多外設。三，豐富的模型。四，優異的實時性能。五，出色的動力控制。六，極低的開發成本[9]。本設計使用的是STM32F103“增強型”系列單片機為主控芯片，如下圖2-2所示。圖2-2圖2-2STM32F103單片機2.2.2溫差發電模塊目前，對半導體熱電發電技術的研究集中在使用太陽能，地熱，海洋能等具有比環境溫度更高低品位能源;熱電發電結構簡單，沒有移動部件，無噪音，堅固耐用，等的特性。目前在國外已廣泛研究，但在我國鮮見相關研究報道；隨著溫差發電材料優值的發展，溫差發電的前景非常廣闊[10-11]。溫差發電是通過冷熱兩端產生的溫度差從而形成電動勢產生電流的綠色環保節能的新型技術。塞貝克效應的工作原理是將連接起來形成一個緊閉的回路的兩種不同的金屬導熱材料相互接觸，兩個接觸面上產生電子，當一端接觸面溫度逐漸增加時，接觸面上電子的濃度增大，等電子濃度達到一定量時，電子將開始向溫度低的一端擴散，形成電動勢。兩個接觸端之間的溫度差越大其電子移動的速度越快，產生的電壓也越大。從某種意義上來說，塞貝克效應就是當兩種不同的金屬接觸在接觸面上產生電動勢，該電動勢的大小由不同的金屬材料，產生的溫度以及電子運動的速度等來決定。由半導體溫差所產生的熱能直接轉換成電能，這是一種新型的節能，環保的發電技術，它具有性能可靠，無污染，能源可再生，無噪音，形式自由等優點。溫差發電是一種基于熱電材料的塞貝克效應開發的發電技術[12]。通過形成PN結來連接一個閉合回路的兩種不同的金屬導熱材料，如圖2-3所示，將其中一段放在高溫的狀態下，則另一端處于低溫環境，隨著高溫的那一端溫度不斷的升高，里面的電離子濃度便不停的上升，當濃度達到飽和的時候，電離子開始向低溫端緩慢移動，由此就形成了電流，這就是利用熱端與冷端產生溫度差從而形成電壓的原理。通過一個PN結就可以產生電壓，但是其電壓很微弱，想要形成更大的電壓將可以采用多個PN結串聯的方法來實現，當電壓足夠大時就可以當做發電器來使用。圖2-3溫差發電原理圖圖2-3溫差發電原理圖2.2.3GPS定位模塊GPS模塊是集成模塊，它集成了RF射頻芯片、\t"/item/GPS%E6%A8%A1%E5%9D%97/_blank"基帶芯片和核心CPU，并加上相關外圍電路而組成的一個\t"/item/GPS%E6%A8%A1%E5%9D%97/_blank"集成電路[13]。到目前為止，能在市面上普遍看到的GPS模塊的GPS芯片是采用SIRFIII系列，這是世界上最大的市場份額。由于它們在性能和價格上差異，模塊當中所使用的芯片也都將不同，它的GPS模塊芯片比其他的模塊芯片的價格便宜很多，性價比很高，同時又具有最佳的性能，如MTK或MSTAR昂貴得多，所以采用SiRF系列模塊比較好。在這個階段，芯片的升級也在繼續。用戶通過用戶設備接收GPS衛星信號，經信號處理而獲得用戶位置、速度等信息，最終實現利用GPS進行導航和定位的目的[14]。有實驗表明，想要實現定位的功能，只要三顆衛星就能做到，但是缺陷是其獲取的數據不夠精確，所以一般第一次定位通常需要用到4顆衛星來確保數據的準確性。GPS模塊連續地輸出通過對收件人串行通訊端口定位在所述NMEA格式信息和輔助信息來選擇一個應用程序。一般情況下，冷啟動時間意味著沒有保存在模塊中，以幫助定位數據，通常在1分鐘內的數據。熱啟動時間是指在模塊內一個較新的衛星，星歷表（一般不超過2小時），通常在45秒內，不會超過20分鐘就會關閉；而RTC的時間誤差是非常小的情況就是熱啟動時間了。GPS有源天線：由于GPS模塊和使用的設備之間的距離再加上考慮到安裝上的操作流程越容易越好，一般都會選擇超過1米的有源GPS天線。它的信號是通過天線的長短來進行相互補充以提高整體的效益，電纜同時提供低噪聲放大器所需要的直流電壓，由于接收到的信號是在天線內部進行接收和放大的，而且周圍并沒有其他任何設備，因此它受到的干擾是最小的。通過有源天線的長短可以選擇一個比較好的來環境安裝。在現實應用中，信號很少出現被干擾的狀態，下圖2-4為GPS有源天線。圖2-4GPS有源天線圖2-4GPS有源天線本設計的GPS模塊將采用Air530模塊芯片，如圖2-5所示。它的特點是體積小，耗能低，功能比較強大；它即使在信號微弱的環境下，也能準確的搜索到衛星進行精準的定位。該模塊增加放大電路，有利于天線快速搜索到衛星[15]。GPS模塊設置各種參數是通過串行端口來運行的，并可以保存在EEPROM方便使用。模塊都有自己的SMA接口，可連接各種有源天線，具有很強的適應性。與此同時，該模塊具有3.3V/5V的電平，用于連接各種單芯片微型計算機系統。該模塊內部自帶備用電池，當電源被切斷后，可以由電池提供供電，最多可以使用30分鐘左右的電路用于存放衛星數據。圖2-5GPS模塊圖2-5GPS模塊2.2.4GSM短信模塊GSM模塊將具有獨立的操作系統等并且為該操作系統提供了標準串口的功能模塊[16]。GSM模塊除了具有基于GSM網絡的所有基本功能外，還有語音呼叫，發送短信消息，GPRS數據傳輸和等功能。所以GSM模塊在某種意義上來說，它就是一部手機[17]。

開發者通常采用的GSM通信是用ARM的開發板或者MCU的單片機的串行接口GSM模塊。像撥打電話，發送短信，撥號聯網等無線通信功能都是GSM模塊結合AT指令能實現的。開發GSM模塊產品一般都是在ARM的開發平臺上實現的，都是用于開發一些嵌入式的功能，有一部分的GSM模塊上就有研發這樣一個功能，可以讓使用者將自己編寫的程序放到GSM模塊之中。GSM模塊在最初的時候就是運用在手機中的，制作手機的廠家只要在加上鍵盤，顯示器等外部器件就是一架手機，所以GSM模塊在某種意義上來說，它就是一部手機。“手機”是最常見的移動終端，它可完成話音編碼、信道編碼、信息加密、信息的調制和解調信息發射和接收[18]。GSM模塊大大的完成了制作手機過程中帶來的難題，如信號的發送與接收的問題。而且還為解決這些問題提供特定的串口。商家在制作手機時不用再從頭開始設計，這大大縮短了制作的時間。幾年以前，GSM模塊幾乎是被國產的手機市場公司給壟斷，因為在此之前所有的手機制作都離不開GSM模塊，都是在GSM的基礎上完成的。近年來，國內的手機發展的越來越好，制作的技術越來越成熟，許多生產手機的公司已經不需要GSM模塊，將可以直接生產芯片式的手機。圖2-6GSM模塊圖2-6GSM模塊此次實驗裝置中的短信部分將采用GSM模塊系列的SIM800C，如圖2-6所示。它是四頻GSM/GPRS模塊，它擁有穩定的性能可以實現數據信息和語音信息的傳輸，它的體積非常的小非常適合各種小型產品設計的要求，此外它的性價比也是很高的，各種用戶的需求都能滿足。

3應急裝置的硬件設計3.1STM32F103最小系統STM32系列微控制器是ST公司制作的，而STM32系列ARMCortex-M3內核是專門為需要性價比高，能耗很低的嵌入式應用研制的。主控制電路是整個系統電路的核心部件，主控電路的正常工作是整個系統工作的基礎，本系統將采用STM32F103作為總控制器，其最小系統如圖3-1所示。圖3-1STM32單片機最小系統圖3-1STM32單片機最小系統復位電路和時鐘電路構成了一個單片機的最小系統。時鐘電路是整個模塊開始運作之前最重要的一部分。單片機的每一個命令處理和操作都需要時鐘相應的振蕩頻率。所以，單片機的工作的狀態都依賴于時鐘，其工作穩定性與提供的時鐘有關系。該微控制器STM32有三個內部時鐘源。本設計系統的時鐘使用了一個外部高速時鐘。時鐘輸入將通過兩個電容器和8M晶振再加上OSC_IN和OSC_OUT兩個引腳完成。單片機的復位方式被劃分成為系統復位，上電復位，備份區域復位。本次在電路中使用的是最常用的復位-系統復位。就是給單片機的NRST腳一個低電平來觸發復位。在電路中有兩個引腳連接到了SWDIO和SWCLK這兩個腳，其作用就是調試程序是燒寫程序的。另外，還有兩個引腳BOOT0和BOOT1，這兩個腳的作用就是復位的狀態。它們的狀態不同導致了復位的地方也不同。正常工作下，BOOT1=x，BOOT0=0。其他另外幾種狀態并不是經常用到，它們一般都是在特定的情況下才會使用。例如需要調試程序或者以開發者進行設置的情況。3.2供電電路3.2.1溫差發電電路本設計采用TEP-300-2.0-1.240*40的溫差發電組件。它是目前國內市場上。新開發的半導體熱電發電組件，其內部電阻小于0.09Ω。具有耐高溫，使用壽命長的特點。完全符合需求。該溫差發電組件它由上散熱器作為冷面、溫差發電芯片采用4片TEP-300-2.0-1.240*40串聯關聯帶組成，由管道導熱作為熱面熱源通過鋁制管道就能吸收。冷端是由一個使用自然散熱和良好的導熱性，以形成的散熱片，在靜止空氣中自由散熱。在實際應用中，半導體熱電發電模塊與直流電壓源一樣，隨著環境溫度的變化其內阻也發生變化從而導致輸出的電壓也跟著產生變化。它的串聯與并聯的特性和直流電壓源也相差無幾。串聯時，電流不變，電壓是各部分模塊電壓的和，電阻是各部分模塊內阻相加的和。并聯時，電壓不變，電流是各部分模塊電流的和，而電阻是各部分并聯內阻的乘積除以各部分并聯內阻的和，與求并聯電阻的和計算方法一樣。本文采用兩個串聯兩個并聯的形式發電，如圖3-2所示。圖3-2圖3-2溫差發電電路圖V1-V4高溫TEP-300高溫溫差發電片(兩并兩串)，U1為升壓模塊充電模塊(0.8V-5VDC-dc升壓模塊1塊)，J1為USB接口。3.2.2穩壓電路由賽貝克效應原理可知，溫差可以產生電流，但如果熱端與冷端所產生的溫度差沒有處在一個穩定的范圍內，那么它的其輸出的電壓也將是不太穩定的。為了保證能穩定輸出5V電壓使應急裝置的正常工作，需要一個升壓穩壓電路。本設計采用的是E16P芯片，其穩壓電路電壓輸出為5v電壓，最大輸出電流為600ma，如圖3-3所示。該模塊較其他的模塊來說性價比高，低功耗。輸入0.9V～5V的任何電壓，也都可以穩定輸出5V直流電壓。升壓E16p芯片，在4腳和地之間集成一個開關管，然后芯片內部還有產生方波的模塊。開關管的閉合與斷開取決于芯片內部產生的方波形成的占空比來決定。（1）當開關閉合的時候，輸入端輸入的電流將經過電感，開關管，最終給電感充電，使電感儲存足夠的電量。（2）關閉開關電源停止供電時，電感立即產生電壓，電感線圈儲存的電能開始放電給二極管的負載供電，同輸入也通過電感器和二極管供電。所述電感器和所述輸入由疊加的效果升壓。（3）然后輸出電壓通R1、R2兩個電阻進行分壓反饋給芯片，芯片通過計算來調節輸出方波的占空比，從而使輸出電壓穩定在5V。圖3-3升壓穩壓電路圖3-3升壓穩壓電路3.2.3TP5400供電電路此次實驗實物將采用TP5400芯片為核心作為供電電路。它是一款能夠控制穩定輸出電壓為5V，并且還是可以為電池充電的升壓控制芯片，該電路可以輸出1A的電流。升壓電路內置了NMOS功率管，外部僅需一個電感和肖特基二極管及少量電容即可完成5V升壓輸出。當VOUT端接入負載時，TP5400可提供一個5V的穩壓源，驅動能力達1A。它具有非常低的無負載消耗電力（小于1uA）和1A的升壓輸出驅動電流能力。隨時隨地都能使用，無需外部按便可播放。TP5400芯片的充電部分采用的是線性降壓的方式，它不需要另外加元器件就可以調整電流穩定電壓。在溫度較高的情況下或者在高功率的工作的狀態下都是通過熱反饋穩定電壓來禁錮。采用TP5400芯片模塊充電，充滿時電壓為4.2V，充電過程中的電流是可調的，只要通過在外部設定就能調節，當電池達到飽和狀態4.2V，TP5400可以自動斷電停止給電池供電。升壓部份也有一個內置電源，而較小的內電阻能提供5V/1A的驅動能力。高集成水平使TP5400只要有少數的外圍元件就可以工作。TP5400還擁有充電溫度保護的功能，它的輸入電壓功率有一定的限制，在負載條件下可以隨時調整電流的大小，一旦發生過流它就會停止供電起到了過流關斷的功能同時還擁有快速響應的功能。升壓轉換器采用變頻的方法，它的空載功耗很小，所以它的驅動能力會有所增強，比同類產品在國內外的效率更高。圖3-4TP5400供電電路圖3-4TP5400供電電路3.3GPS模塊電路此次設計當中的定位功能采用的是GPS系列模塊中的Air530模塊，它擁有體積小，低耗比等特點，一般都用在手機導航，車載導航等智能應用定位當中，它是一款性價比超高的定位導航模塊。而且提供了和其他模塊廠商兼容的軟、硬件接口，大幅減少了用戶的開發周期。該模塊提供了超高的性能，即使在弱信號的地方，也能快速、準確的定位。GPS模塊屬于室外定位系統，所以天線需要放室外才能定位。圖3-5圖3-5GPS模塊電路3.4GSM模塊電路Air208S模塊是四頻段GSM/GPRS模塊，采用的是RDA8955平臺。Air208S內置32MbNorFlash+32MbSRAM，支持三種開發模式：Lua腳本開發模式，AT命令開發模式以及C語言SDK開發模式。其中，AT開發模式并封裝兼容SIM800C。Air208S和Air202模塊采用平臺完全一樣，所不同的是在Air208的基礎上刪掉了三代射頻座，同時屏蔽蓋補齊，兼容SIM800C。Air208S具有豐富的外圍接口，用來以滿足各種應用場景的要求。所述Air208S模塊使用節電技術，并且電流消耗在睡眠模式下低至1.14mA。圖3-6圖3-6GMS模塊電路本設計了采用一個板載電源方案的air208功能模塊，自帶電平轉換電路，可以與MCU直連，方便調試和應用開發。若SIM卡接入并注冊成功，綠色LED會以3秒亮一次的狀態硬件通知。GSM模塊連接通過普通的串口就可以了，模塊間傳輸的數據采用的是ASCII碼，9600的波特率。

4應急裝置系統的軟件設計4.1軟件的介紹Keil軟件是一種編寫語言的軟件，它的容量非常的小，小到足以被存儲在MCU的存儲器中。KEIL公司（現已經是ARM公司的一個子公司）的軟件恰好可以提供這樣的功能，并且工程易于管理，自動加載啟動代碼，集編輯、編譯、仿真一體，調試功能強大等諸多優勢[19]。uVision它是一個集成開發環境，與它相似的有Eclispe，Eclispe也是一個集成開發環境，很多用戶都喜歡將它當做Java的集成開發環境來使用。到目前為止uVision已經出了四個版本的集成開發環境uVision2，uVision3，uVision4，uVision5，現在用戶使用的最新版本就是uVision5。這一版本與之前不同的是它只提供了一個環境并不會提供下載程序進行編譯的功能，想要編譯程序必須通過J-Link等驅動進行編譯。本次軟件部分采用KeiluVision5軟件來進行。本設計將采用C語言來編寫程序。因為C語言有擁有精煉簡潔的語言，操作和運用都不會死板相反十分的靈活，數據庫中具有非常豐富的運算符和數據結構，C語言編程方面的限制比較少，編寫更加自由。4.2主程序的設計此次設計中采用C語言程序進行編寫，圖4-1為主程序流程圖。圖4-1主程序流程圖圖4-1主程序流程圖第一，通上電源各個模塊進行復位到最初的狀態，GPS模塊開始查找和獲取實時的經緯度信息。當該按鈕下被按下以觸發報警，蜂鳴器響同時GPS獲取的經度緯度和報警信息開始通過GSM模塊發送到之前默認手機號碼上，如果信息已經發送成功，蜂鳴器就會停止鳴響。

5實物的制作與實驗調試成果5.1實物的制作通過上述對各個模塊功能的介紹講解，已經對最終的實物有了一定的構架。將系統原理圖設計好后，接下來開始實物制作了。報警器部分將采用的是PCB腐蝕板，若采用萬能洞洞板，由于是自己手動焊線制作出來的系統將不穩定，故將采用PCB腐蝕板。熱電發電模塊通過使用熱電發電芯片和一個升壓模塊制造。使用萬用表對元器件進行檢查，繪出原理圖，制作出PCB圖，熱轉印，對PCB進行腐蝕，安裝元器件，焊錫，最后進行調試。圖5-1為制作出來的最終成品。圖5-1實物圖5-1實物5.2實驗的調試與成果實物制作完成后，接下來就該開始進行調試了。調試的工作將預示著當初設想的功能是否可以一一實現的重要步驟。實踐是檢驗真相的唯一標準，在調試的過程當中思路一定要清晰，具備強硬的電路知識，做到神形具備才能很好的完成調試的工作。5.2.1溫差發電模塊調試溫差發電模塊主要給應急裝置供電，調試主要用到的工具有熱風槍、溫差發電模塊、數據線、手機。調試方法：用熱風槍吹出的熱風通過管道，管壁產生熱量使溫差發電片兩邊形成溫差而有電壓輸出，通過升壓模塊使輸出電壓穩定在5V。當冷熱兩端產生足夠大的溫差時，USB升壓模塊上的紅燈亮，如圖5-2所示。圖5-2溫差發電模塊圖5-2溫差發電模塊5.2.2發送短信模塊調試緊急裝置的主電源模式由一個鋰電池，它是一種可再充電電池供電，利用溫差發電給鋰電池充電。當鋰電池亮起，紅燈亮，當它是充滿后，綠色的燈開始亮起來。調試的環境需要在室外沒有遮擋物的空曠地帶。在測試過程中，首先將一張可以用的SIM卡放入GSM模塊當中（目前只支持聯通和移動的SIM卡），給系統上電，上電后GSM模塊上有一個藍燈一秒閃一次，表示沒有連接到基站，等到連接上GPS，白的面朝天空，藍色的燈3秒閃一次，表示已連接到基站，可以開始測試功能。按下觸發按鈕，在發送短消息的過程中，應急裝置將實現用戶的當前位置的通過GPS定位，并與短消息內容一起發送所述位置數據。在測試開始時，你需要等待GPS搜星獲取經緯度之前預熱5?10分鐘。5.2.3調試的結果溫差發電部分：根據上面的調試，溫差發電模塊利用熱風槍吹出的熱風后的溫差發電，其輸出電壓經穩壓電路穩壓后，可以產生5V的電壓完全可以充當緊急情況下的電源。實驗當中熱端是用了熱風槍吹出來的熱風，由于使用熱風槍相對來說比較安全，操作容易上手，使熱端溫度上升比較快，能在短時間內達到預期的效果，所以此次試驗溫差發電熱端采用熱風槍進行。當然本設計是用做應急裝置的供電，若在野外熱端可以采用火，熱水等能源，如下圖5-3所示。在動手制作測試中還充分了解了：放置在熱源和冷源之間的熱電功率芯片并用螺栓按它，想產生電壓冷端與熱端之間必須要有溫度差。而且想要產生的電壓足夠大，只要知道以下幾點：（1）如果可能，讓冷源溫度盡可能的低，相同溫差下，冷源溫度低，發電量大；（2）接負載最好是匹配；（3）無論是串聯還是并聯，根據電源電壓，所述串聯電壓，并將該輸出電流是恒定的。并行輸出電流被添加到輸出電壓，并且功率是相同的。并聯還有一個好處，如果一個溫差片損壞了也不會影響其它溫差片工作。應急裝置部分：按下按鍵，蜂鳴器響同時GPS獲取的經度緯度和報警信息開始通過GSM模塊發送到之前默認手機號碼上，默認手機號和短信內容則由用戶在此之前自行設置好的，如果消息已發送成功，則蜂鳴器停止鳴響。GPS模塊實現定位、實時獲取經緯度信息，GSM模塊實現發送報警短信，手機接收端收到短信，如下圖5-4所示。經過測試，溫差發電部分與應急裝置部分基本完成預期的功能實現要求。圖5-3溫差發電功能演示圖5-3溫差發電功能演示圖5-4手機接收報警短信圖5-4手機接收報警短信6總結和感想6.1總結本文采用溫差發電為供電方式，以STM32F103C8T6單片機為主控芯片的應急裝置。其主要功能就是當人們在野外，黑夜里等危險的環境下，可以通過應急裝置的按鍵來觸發報警，來告訴你的家人和重要的人你的地理位置以及你遭遇危險的消息，由于它采用溫差發電，所以你根本無需擔心應急裝置有沒電的情況發生。只要保證熱端與冷端之間的溫差足夠大，它就會一直給應急裝置供電。熱端與冷端之間相差100℃就可以產生5V的電壓。所以如果在野外，熱端則可采用火或者水這種可以隨地取材的材料。溫差增大，發電量明顯增加[20]。此外，對于這個應急裝置還有很多不足之處：（1）由于使用熱風槍相對來說比較安全，操作容易上手，所以此次試驗溫差發電熱端采用熱風槍進行，但缺點就是體現不出它的獨特之處，若是條件允許熱端采用火源或者水源會更好。（2）對于報警器，無法實現按下按鍵能錄下現場的語音發送給手機的語音錄音功能。由于實現發送短信的功能是采用GSM模塊，GSM模塊無法實現傳輸語音的功能。（3）手機接收的短信界面，對短信界面的設想是接收到的經緯度能以手機地圖的形式展現，由于自身能力有限，還沒辦法做到這個設想，這將作為后續重點研究的部分。溫差發電這個鄰域在國內學者可能很少涉及，但在國外，外國學者們在這一方面有著非常豐富的經驗。目前，國外已經研究出了通過體溫發電的手電筒，運動手表等產品。由此可見，溫差發電并不是不可能實現的，它將是未來綠色能源的主力軍，有著不可預估的發展前景。二十一世紀是人類尋找新能源，開發利用新能源的世紀，發展的腳步永遠不會停歇，溫差電池這一小小的發明將會帶來一場新的能源革命，補充傳統電力供應不足，它將使人類的生命之樹常青，煥發新的生命活力[21]。6.2心得體會四年的大學生活即將要畫上一個句號，畢業設計就是我自己對在大學四年中所學習到的知識的一份總結。我將會在這份作業中畫上一個圓滿的句號。在完成這份作業的過程中，使我加深了對C語言編程的能力，讓我對編程有了新的認識。我還新接觸了一款以前從未接觸過的單片機STM32，學習了與它相關的知識。32單片機的功能更加的齊全，它在51單片機的基礎上增加了很多功能，而且更加容易實現。由于時間太倉促，經驗不足，理論方面也相應的存在欠缺，再加上條件有限，還有一些在設計上的不足之處和本身能力方面需要加以改進加強。理論知識，應鞏固和加強。但是寶貴的實踐經驗在今后的學習和工作中給我帶來了很大的幫助。參考文獻[1]張哲.基于塞貝克效應的熱電能量轉換系統設計與優化[D].北京林業大學，2016[2]嚴李強，程江，劉茂元.淺談溫差發電[J].太陽能，2015(01):11~15[3]梁華聰，楊作燕，劉安汝.基于藍牙4.0的防丟與防狼應用的研究設計[J].中國高新技術企[3]業，2017(04):19~20[4]許志建，徐行.塞貝克效應與溫差發電[J].現代物理知識，2004(01):41~42[5]張肇富.利用體溫發電、充電的電子表[J].廣西輕工業，1994(03):18[6]劉興娣，王雪，范倫禹，張玉立.智能半導體溫差發電裝置設計與應用研究[J].科技創新與應用，2017(01):78[7]汪琴，王鳳琳，楊郁鑫.基于溫差發電的發電裝置的設計與制作[J].汽車實用技術，2018(05):7475[8]shuju345.STM32系列ARM單片機介紹[EB/OL]./shuju345/article/details/47724639，2015-08-17[9]電子發燒友網.STM32芯片簡介以及功能特點和其優異性[EB/OL]./emb/danpianji/20171124585701_2.html，2017-11-24[10]賈磊，陳則韶，劉曉光，胡芃，王澤深.溫差發電器件導熱系數[J].太陽能學報，2004(06):816~819[11]湯廣發，李濤，盧繼龍.溫差發電技術的應用和展望[J].制冷空調與電力機械，2006(06):8~10[12]趙建云，朱冬生，周澤廣，王長宏，陳宏.溫差發電技術的研究進展及現狀[J].電源技術，2010，34(03):310~313[13]百度百科.GPS模塊[EB/OL]./item/GPS%E6%A8%A1%E5%9D%97[14]郭銳.基于GIS/GPS/GPRS的車輛監控終端系統研發[D].山東大學，2008[15]百度文庫.GPS模塊用戶手冊[EB/OL]V2.0./view/e9e6d13276232f60ddccda38376baf1ffc4fe3a2.html，2017-11-30[16]百度百科.GSM模塊[EB/OL]./item/GSM%E6%A8%A1%E5%9D%97[17]鵬泰通訊.SMS無線警報控制系統[EB/OL]./cn/yyfa/show.asp?id=11[18]范方琦.基于ARM的GPS/GSM車輛監控系統的車載端設計[D].遼寧:大連理工大學，2006[17[19]百度文庫.KEIL旗下各軟件的區別./view/ee5d5075a26925c52cc5bfee.html，2018-07-01[20]SajjadMahmoudinezhad，AlirezaRezaniakolaei，LasseAistrupRosendahl.ExperimentalStudyonEffectofOperatingConditionsonThermoelectricPowerGeneration[J].EnergyProcedia，2017(142):558~563[21]王延杰.利用人體熱能來發電[J].發明與創新(綜合版)，2008(10):16

附錄附錄1圖1整體電路原理圖圖1整體電路原理圖附錄2圖2PCB圖圖2PCB圖附錄3主程序#include"Header.h"u8Phone[11]={1，3，0，7，3，9，2，6，5，6，7};//存儲電話號碼u16GPS_Len;//GPS模塊接收到的數據長度u8LoLa[30]={0};//經緯度信息u32IRQ_Time=0;//定時器中斷計數//發送經緯度voidSend_BJ(void){u8E_buff[57]={0x37，0x65，0x63，0x66，0x35，0x65，0x61，0x36，0x66，0x66，0x31，0x61，0x30，0x30，0x34，0x35，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，0x30，0x30，0x32，0x65，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，0};//經度：E000.000000u8N_buff[53]={0x37，0x65，0x61，0x63，0x35，0x65，0x61，0x36，0x66，0x66，0x31，0x61，0x30，0x30，0x34，0x65，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，0x30，0x30，0x32，0x65，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，'0'，0}; //緯度：N00.000000 LoLa[3]-='0'; LoLa[4]-='0'; LoLa[5]-='0'; LoLa[7]-='0'; LoLa[8]-='0'; LoLa[9]-='0'; LoLa[10]-='0'; LoLa[11]-='0'; LoLa[12]-='0'; LoLa[13]-='0'; NumberToUnicode(&LoLa[3]，3，&E_buff[16]); NumberToUnicode(&LoLa[7]，6，&E_buff[32]); LoLa[18]-='0'; LoLa[19]-='0'; LoLa[21]-='0'; LoLa[22]-='0'; LoLa[23]-='0'; LoLa[24]-='0'; LoLa[25]-='0'; LoLa[26]-='0'; LoLa[27]-='0'; NumberToUnicode(&LoLa[18]，2，&N_buff[16]); NumberToUnicode(&LoLa[21]，6，&N_buff[28]); TIM_Cmd(TIM3，DISABLE); SIM800C_Command("AT+CMGF=1\r\n"); delay_ms(500); SIM800C_Command("AT+CSMP=17，167，2，25\r\n"); delay_ms(