基于温差发电的应急装置的设计

题目：基于温差发电的应急装置的设计绪论1.1课题研究背景及发展现状能源问题是21世纪世界各国面临的一个主要的问题。边缘能源的开发和利用是缓解这一问题的有效方法[1]。虽然目前，世界对太阳能，风能，水能等自然能源的研究非常的多，在世界各地的应用也十分的广泛，但是对其领域的技术还并不是太成熟，想彻底解决能源给我们带来的问题是远远不够的，因此开发可以利用的新能源十分迫切，因此，热电发电是继核能、太阳能、风能之后的又一种新能源[2]。随着科技的进步经济生活水平的发展，物资需求的提高[3]，手机等随身携带的东西越来越贵重，也使得做违法的事件的概率逐渐增加。最近几年中，各大媒体都报道了关于旅游业的可怕消息，这已经毁了无数家庭，与类似案件一起带来不可磨灭的伤害受害者的家庭，也影响社会稳定。本文研究的意义在于对于解决生活中的这些现象，对自身的安全增加一层保障，减少类似事件发生的几率。现今社会上的报警器非常普遍，也越来越高端，无线报警器，智能报警器，层出不穷，然而这些应急装置都存在一个致命的短板，就是会没电。试想一下，当你遇到紧急情况需要启动报警器，恰巧报警器的电量又不足怎么办。为了解决这一问题，就有必要做一个利用温差发电的应急装置，只要你能给它提供热能，让它的热端与冷端有足够大的温差，它就能一直给报警器供电。温差发电是一种继核能，太阳能和风能之后新能源利用方法。可以预言，作为一种对环保节能技术，热电发电将在21世纪能源技术方面起到十分重要的作用[4]。温差发电将不会被天气所影响，无噪音，寿命长，只要有一个温差，就可以发电，温差越大，则电流越大[5]。1.2研究的目的和意义生活水平提升，城市内的现代化逐渐涌现，智能化也逐渐走进到了人们的生活，手机钱包等随身携带的物品含金量也越来越高同样伴随着犯罪率也在不断的攀升，人们对家庭财产以及生命安全都有了强烈的保护意愿。伴随着科技的进步，传统的报警系统已经难以满足现在人们的需求。因此，有必要从简单的，单一的、局部的和繁琐的报警系统发展到集成化，智能化和数字化的方向发展。本文设计了一种智能的应急装置。能够实现智能遇险报警功能。当按下报警按钮它会将现场位置的经纬度数据实时发送到事先预设好的手机上，可以有效的预防危险的事情发生，及时采取有效的措施，确保人们生命财产安全。遇险报警系统的电源将采用的是温差发电的形式。温差发电技术是一项基于塞贝克效应，在无需能量转换介质的情况下，直接将热能转化为电能，无消耗、无排放、绿色节能环保的技术[6-7]。1.3研究的总体思想及技术路线1.3.1总体思想通过对温差发电与报警器的研究背景提出采用温差发电与应急装置相结合的方式。本次的设计将分为两个部分：温差发电部分和发送短信报警的部分。首先，温差发电部分将利用塞贝克效应的原理，提升热端的温度与冷端形成温度差从而产生电动势，再通过升压模块输出5V的稳压为板子上的锂电池提供电源。其次，发送报警短信部分，电源采用可充电式电池，而温差发电则是给锂电池供电。报警部分实现的功能是可以把当前所在位置的经纬度以短信的方式发送给手机接收端。1.3.2技术路线本文的研究技术方案如下图1-1所示：图图1-1本研究设计路线第一章：阐述了国内外对温差发电研究的发展现状以及研究的背景；并讲解了温差发电技术研究目的和意义；同时还介绍了研究的主要内容和制定了设计的技术路线。第二章：阐述应急装置的总体设计，对单片机系统，温差发电模块，GPS定位模块，GSM短信模块四部分进行选择，深入探究系统模型。第三章：根据对应急装置总体的设计框图，对遇险报警器进行初步硬件设计，包括主控电路，GPS定位模块的电路，温差发电电路，GSM模块的电路四部分。第四章：根据之前对应急装置的硬件电路的设计，开始对各部分电路针对所要达到的功能进行软件程序的设计，编程语言采用C语言。第五章：设计完成之后开始对应急装置进行实验测试，查看总体完成的情况，对实物的制作，调试以及成果进行阐述。第七章：总结全文，展望未来。分析整个技术研究过程中的优点与不足之处。

2遇险报警器的总体设计及模块的选择2.1总体设计本设计采用半导体温差发电技术为供电方式为锂电池供电，以STM32F103单片机为核心的控制系统，当按压触发按钮时，蜂鸣器响同时GPS获取的经度纬度和报警信息开始通过GSM模块发送到之前默认手机号码上，如果短信消息已发送成功，则蜂鸣器停止鸣响。在发送短信消息的过程中，警报器实现对用户的位置通过GPS定位。该系统的硬件主要有温差发电模块、GPS定位模块、无线模块、GSM模块等部分组成，各部分之间相辅相成。根据系统实现的功能，设计的总体框图如图2-1所示。图2-1总体框图图2-1总体框图2.2模块的选择2.2.1单片机的简介STM32单片机，ST代表的是意法半导体M就是Microelectronics的简称，而32就是代表32位，所以STM32就是意法半导体公司研发的32位的微电子控制器。STM32系列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM

Cortex-M3内核。按性能分成两个不同的系列：STM32F103“增强型”系列和STM32F101“基本型”系列[8]。增强型系列时钟频率达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品；基本型系列时钟频率能达到36MHz，16位的性价比较好，通过16位的产品的价钱能达到比它本身还要好的性能，是16位中最好的选择。STM32系列微控制器有不同的配套软件和开发工具。意法半导体还将推出一个新的评估电路板，这是目前采样STM32F105和STM32F107互连家庭提供主要客户。STM32运行速度快十倍左右，外围接口功能比51强得多。STM32的优势体现在以下几个方面：首先，超低价格。其次，很多外设。三，丰富的模型。四，优异的实时性能。五，出色的动力控制。六，极低的开发成本[9]。本设计使用的是STM32F103“增强型”系列单片机为主控芯片，如下图2-2所示。图2-2图2-2STM32F103单片机2.2.2温差发电模块目前，对半导体热电发电技术的研究集中在使用太阳能，地热，海洋能等具有比环境温度更高低品位能源;热电发电结构简单，没有移动部件，无噪音，坚固耐用，等的特性。目前在国外已广泛研究，但在我国鲜见相关研究报道；随着温差发电材料优值的发展，温差发电的前景非常广阔[10-11]。温差发电是通过冷热两端产生的温度差从而形成电动势产生电流的绿色环保节能的新型技术。塞贝克效应的工作原理是将连接起来形成一个紧闭的回路的两种不同的金属导热材料相互接触，两个接触面上产生电子，当一端接触面温度逐渐增加时，接触面上电子的浓度增大，等电子浓度达到一定量时，电子将开始向温度低的一端扩散，形成电动势。两个接触端之间的温度差越大其电子移动的速度越快，产生的电压也越大。从某种意义上来说，塞贝克效应就是当两种不同的金属接触在接触面上产生电动势，该电动势的大小由不同的金属材料，产生的温度以及电子运动的速度等来决定。由半导体温差所产生的热能直接转换成电能，这是一种新型的节能，环保的发电技术，它具有性能可靠，无污染，能源可再生，无噪音，形式自由等优点。温差发电是一种基于热电材料的塞贝克效应开发的发电技术[12]。通过形成PN结来连接一个闭合回路的两种不同的金属导热材料，如图2-3所示，将其中一段放在高温的状态下，则另一端处于低温环境，随着高温的那一端温度不断的升高，里面的电离子浓度便不停的上升，当浓度达到饱和的时候，电离子开始向低温端缓慢移动，由此就形成了电流，这就是利用热端与冷端产生温度差从而形成电压的原理。通过一个PN结就可以产生电压，但是其电压很微弱，想要形成更大的电压将可以采用多个PN结串联的方法来实现，当电压足够大时就可以当做发电器来使用。图2-3温差发电原理图图2-3温差发电原理图2.2.3GPS定位模块GPS模块是集成模块，它集成了RF射频芯片、\t"/item/GPS%E6%A8%A1%E5%9D%97/_blank"基带芯片和核心CPU，并加上相关外围电路而组成的一个\t"/item/GPS%E6%A8%A1%E5%9D%97/_blank"集成电路[13]。到目前为止，能在市面上普遍看到的GPS模块的GPS芯片是采用SIRFIII系列，这是世界上最大的市场份额。由于它们在性能和价格上差异，模块当中所使用的芯片也都将不同，它的GPS模块芯片比其他的模块芯片的价格便宜很多，性价比很高，同时又具有最佳的性能，如MTK或MSTAR昂贵得多，所以采用SiRF系列模块比较好。在这个阶段，芯片的升级也在继续。用户通过用户设备接收GPS卫星信号，经信号处理而获得用户位置、速度等信息，最终实现利用GPS进行导航和定位的目的[14]。有实验表明，想要实现定位的功能，只要三颗卫星就能做到，但是缺陷是其获取的数据不够精确，所以一般第一次定位通常需要用到4颗卫星来确保数据的准确性。GPS模块连续地输出通过对收件人串行通讯端口定位在所述NMEA格式信息和辅助信息来选择一个应用程序。一般情况下，冷启动时间意味着没有保存在模块中，以帮助定位数据，通常在1分钟内的数据。热启动时间是指在模块内一个较新的卫星，星历表（一般不超过2小时），通常在45秒内，不会超过20分钟就会关闭；而RTC的时间误差是非常小的情况就是热启动时间了。GPS有源天线：由于GPS模块和使用的设备之间的距离再加上考虑到安装上的操作流程越容易越好，一般都会选择超过1米的有源GPS天线。它的信号是通过天线的长短来进行相互补充以提高整体的效益，电缆同时提供低噪声放大器所需要的直流电压，由于接收到的信号是在天线内部进行接收和放大的，而且周围并没有其他任何设备，因此它受到的干扰是最小的。通过有源天线的长短可以选择一个比较好的来环境安装。在现实应用中，信号很少出现被干扰的状态，下图2-4为GPS有源天线。图2-4GPS有源天线图2-4GPS有源天线本设计的GPS模块将采用Air530模块芯片，如图2-5所示。它的特点是体积小，耗能低，功能比较强大；它即使在信号微弱的环境下，也能准确的搜索到卫星进行精准的定位。该模块增加放大电路，有利于天线快速搜索到卫星[15]。GPS模块设置各种参数是通过串行端口来运行的，并可以保存在EEPROM方便使用。模块都有自己的SMA接口，可连接各种有源天线，具有很强的适应性。与此同时，该模块具有3.3V/5V的电平，用于连接各种单芯片微型计算机系统。该模块内部自带备用电池，当电源被切断后，可以由电池提供供电，最多可以使用30分钟左右的电路用于存放卫星数据。图2-5GPS模块图2-5GPS模块2.2.4GSM短信模块GSM模块将具有独立的操作系统等并且为该操作系统提供了标准串口的功能模块[16]。GSM模块除了具有基于GSM网络的所有基本功能外，还有语音呼叫，发送短信消息，GPRS数据传输和等功能。所以GSM模块在某种意义上来说，它就是一部手机[17]。

开发者通常采用的GSM通信是用ARM的开发板或者MCU的单片机的串行接口GSM模块。像拨打电话，发送短信，拨号联网等无线通信功能都是GSM模块结合AT指令能实现的。开发GSM模块产品一般都是在ARM的开发平台上实现的，都是用于开发一些嵌入式的功能，有一部分的GSM模块上就有研发这样一个功能，可以让使用者将自己编写的程序放到GSM模块之中。GSM模块在最初的时候就是运用在手机中的，制作手机的厂家只要在加上键盘，显示器等外部器件就是一架手机，所以GSM模块在某种意义上来说，它就是一部手机。“手机”是最常见的移动终端，它可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调信息发射和接收[18]。GSM模块大大的完成了制作手机过程中带来的难题，如信号的发送与接收的问题。而且还为解决这些问题提供特定的串口。商家在制作手机时不用再从头开始设计，这大大缩短了制作的时间。几年以前，GSM模块几乎是被国产的手机市场公司给垄断，因为在此之前所有的手机制作都离不开GSM模块，都是在GSM的基础上完成的。近年来，国内的手机发展的越来越好，制作的技术越来越成熟，许多生产手机的公司已经不需要GSM模块，将可以直接生产芯片式的手机。图2-6GSM模块图2-6GSM模块此次实验装置中的短信部分将采用GSM模块系列的SIM800C，如图2-6所示。它是四频GSM/GPRS模块，它拥有稳定的性能可以实现数据信息和语音信息的传输，它的体积非常的小非常适合各种小型产品设计的要求，此外它的性价比也是很高的，各种用户的需求都能满足。

3应急装置的硬件设计3.1STM32F103最小系统STM32系列微控制器是ST公司制作的，而STM32系列ARMCortex-M3内核是专门为需要性价比高，能耗很低的嵌入式应用研制的。主控制电路是整个系统电路的核心部件，主控电路的正常工作是整个系统工作的基础，本系统将采用STM32F103作为总控制器，其最小系统如图3-1所示。图3-1STM32单片机最小系统图3-1STM32单片机最小系统复位电路和时钟电路构成了一个单片机的最小系统。时钟电路是整个模块开始运作之前最重要的一部分。单片机的每一个命令处理和操作都需要时钟相应的振荡频率。所以，单片机的工作的状态都依赖于时钟，其工作稳定性与提供的时钟有关系。该微控制器STM32有三个内部时钟源。本设计系统的时钟使用了一个外部高速时钟。时钟输入将通过两个电容器和8M晶振再加上OSC_IN和OSC_OUT两个引脚完成。单片机的复位方式被划分成为系统复位，上电复位，备份区域复位。本次在电路中使用的是最常用的复位-系统复位。就是给单片机的NRST脚一个低电平来触发复位。在电路中有两个引脚连接到了SWDIO和SWCLK这两个脚，其作用就是调试程序是烧写程序的。另外，还有两个引脚BOOT0和BOOT1，这两个脚的作用就是复位的状态。它们的状态不同导致了复位的地方也不同。正常工作下，BOOT1=x，BOOT0=0。其他另外几种状态并不是经常用到，它们一般都是在特定的情况下才会使用。例如需要调试程序或者以开发者进行设置的情况。3.2供电电路3.2.1温差发电电路本设计采用TEP-300-2.0-1.240*40的温差发电组件。它是目前国内市场上。新开发的半导体热电发电组件，其内部电阻小于0.09Ω。具有耐高温，使用寿命长的特点。完全符合需求。该温差发电组件它由上散热器作为冷面、温差发电芯片采用4片TEP-300-2.0-1.240*40串联关联带组成，由管道导热作为热面热源通过铝制管道就能吸收。冷端是由一个使用自然散热和良好的导热性，以形成的散热片，在静止空气中自由散热。在实际应用中，半导体热电发电模块与直流电压源一样，随着环境温度的变化其内阻也发生变化从而导致输出的电压也跟着产生变化。它的串联与并联的特性和直流电压源也相差无几。串联时，电流不变，电压是各部分模块电压的和，电阻是各部分模块内阻相加的和。并联时，电压不变，电流是各部分模块电流的和，而电阻是各部分并联内阻的乘积除以各部分并联内阻的和，与求并联电阻的和计算方法一样。本文采用两个串联两个并联的形式发电，如图3-2所示。图3-2图3-2温差发电电路图V1-V4高温TEP-300高温温差发电片(两并两串)，U1为升压模块充电模块(0.8V-5VDC-dc升压模块1块)，J1为USB接口。3.2.2稳压电路由赛贝克效应原理可知，温差可以产生电流，但如果热端与冷端所产生的温度差没有处在一个稳定的范围内，那么它的其输出的电压也将是不太稳定的。为了保证能稳定输出5V电压使应急装置的正常工作，需要一个升压稳压电路。本设计采用的是E16P芯片，其稳压电路电压输出为5v电压，最大输出电流为600ma，如图3-3所示。该模块较其他的模块来说性价比高，低功耗。输入0.9V～5V的任何电压，也都可以稳定输出5V直流电压。升压E16p芯片，在4脚和地之间集成一个开关管，然后芯片内部还有产生方波的模块。开关管的闭合与断开取决于芯片内部产生的方波形成的占空比来决定。（1）当开关闭合的时候，输入端输入的电流将经过电感，开关管，最终给电感充电，使电感储存足够的电量。（2）关闭开关电源停止供电时，电感立即产生电压，电感线圈储存的电能开始放电给二极管的负载供电，同输入也通过电感器和二极管供电。所述电感器和所述输入由叠加的效果升压。（3）然后输出电压通R1、R2两个电阻进行分压反馈给芯片，芯片通过计算来调节输出方波的占空比，从而使输出电压稳定在5V。图3-3升压稳压电路图3-3升压稳压电路3.2.3TP5400供电电路此次实验实物将采用TP5400芯片为核心作为供电电路。它是一款能够控制稳定输出电压为5V，并且还是可以为电池充电的升压控制芯片，该电路可以输出1A的电流。升压电路内置了NMOS功率管，外部仅需一个电感和肖特基二极管及少量电容即可完成5V升压输出。当VOUT端接入负载时，TP5400可提供一个5V的稳压源，驱动能力达1A。它具有非常低的无负载消耗电力（小于1uA）和1A的升压输出驱动电流能力。随时随地都能使用，无需外部按便可播放。TP5400芯片的充电部分采用的是线性降压的方式，它不需要另外加元器件就可以调整电流稳定电压。在温度较高的情况下或者在高功率的工作的状态下都是通过热反馈稳定电压来禁锢。采用TP5400芯片模块充电，充满时电压为4.2V，充电过程中的电流是可调的，只要通过在外部设定就能调节，当电池达到饱和状态4.2V，TP5400可以自动断电停止给电池供电。升压部份也有一个内置电源，而较小的内电阻能提供5V/1A的驱动能力。高集成水平使TP5400只要有少数的外围元件就可以工作。TP5400还拥有充电温度保护的功能，它的输入电压功率有一定的限制，在负载条件下可以随时调整电流的大小，一旦发生过流它就会停止供电起到了过流关断的功能同时还拥有快速响应的功能。升压转换器采用变频的方法，它的空载功耗很小，所以它的驱动能力会有所增强，比同类产品在国内外的效率更高。图3-4TP5400供电电路图3-4TP5400供电电路3.3GPS模块电路此次设计当中的定位功能采用的是GPS系列模块中的Air530模块，它拥有体积小，低耗比等特点，一般都用在手机导航，车载导航等智能应用定位当中，它是一款性价比超高的定位导航模块。而且提供了和其他模块厂商兼容的软、硬件接口，大幅减少了用户的开发周期。该模块提供了超高的性能，即使在弱信号的地方，也能快速、准确的定位。GPS模块属于室外定位系统，所以天线需要放室外才能定位。图3-5图3-5GPS模块电路3.4GSM模块电路Air208S模块是四频段GSM/GPRS模块，采用的是RDA8955平台。Air208S内置32MbNorFlash+32MbSRAM，支持三种开发模式：Lua脚本开发模式，AT命令开发模式以及C语言SDK开发模式。其中，AT开发模式并封装兼容SIM800C。Air208S和Air202模块采用平台完全一样，所不同的是在Air208的基础上删掉了三代射频座，同时屏蔽盖补齐，兼容SIM800C。Air208S具有丰富的外围接口，用来以满足各种应用场景的要求。所述Air208S模块使用节电技术，并且电流消耗在睡眠模式下低至1.14mA。图3-6图3-6GMS模块电路本设计了采用一个板载电源方案的air208功能模块，自带电平转换电路，可以与MCU直连，方便调试和应用开发。若SIM卡接入并注册成功，绿色LED会以3秒亮一次的状态硬件通知。GSM模块连接通过普通的串口就可以了，模块间传输的数据采用的是ASCII码，9600的波特率。

4应急装置系统的软件设计4.1软件的介绍Keil软件是一种编写语言的软件，它的容量非常的小，小到足以被存储在MCU的存储器中。KEIL公司（现已经是ARM公司的一个子公司）的软件恰好可以提供这样的功能，并且工程易于管理，自动加载启动代码，集编辑、编译、仿真一体，调试功能强大等诸多优势[19]。uVision它是一个集成开发环境，与它相似的有Eclispe，Eclispe也是一个集成开发环境，很多用户都喜欢将它当做Java的集成开发环境来使用。到目前为止uVision已经出了四个版本的集成开发环境uVision2，uVision3，uVision4，uVision5，现在用户使用的最新版本就是uVision5。这一版本与之前不同的是它只提供了一个环境并不会提供下载程序进行编译的功能，想要编译程序必须通过J-Link等驱动进行编译。本次软件部分采用KeiluVision5软件来进行。本设计将采用C语言来编写程序。因为C语言有拥有精炼简洁的语言，操作和运用都不会死板相反十分的灵活，数据库中具有非常丰富的运算符和数据结构，C语言编程方面的限制比较少，编写更加自由。4.2主程序的设计此次设计中采用C语言程序进行编写，图4-1为主程序流程图。图4-1主程序流程图图4-1主程序流程图第一，通上电源各个模块进行复位到最初的状态，GPS模块开始查找和获取实时的经纬度信息。当该按钮下被按下以触发报警，蜂鸣器响同时GPS获取的经度纬度和报警信息开始通过GSM模块发送到之前默认手机号码上，如果信息已经发送成功，蜂鸣器就会停止鸣响。

5实物的制作与实验调试成果5.1实物的制作通过上述对各个模块功能的介绍讲解，已经对最终的实物有了一定的构架。将系统原理图设计好后，接下来开始实物制作了。报警器部分将采用的是PCB腐蚀板，若采用万能洞洞板，由于是自己手动焊线制作出来的系统将不稳定，故将采用PCB腐蚀板。热电发电模块通过使用热电发电芯片和一个升压模块制造。使用万用表对元器件进行检查，绘出原理图，制作出PCB图，热转印，对PCB进行腐蚀，安装元器件，焊锡，最后进行调试。图5-1为制作出来的最终成品。图5-1实物图5-1实物5.2实验的调试与成果实物制作完成后，接下来就该开始进行调试了。调试的工作将预示着当初设想的功能是否可以一一实现的重要步骤。实践是检验真相的唯一标准，在调试的过程当中思路一定要清晰，具备强硬的电路知识，做到神形具备才能很好的完成调试的工作。5.2.1温差发电模块调试温差发电模块主要给应急装置供电，调试主要用到的工具有热风枪、温差发电模块、数据线、手机。调试方法：用热风枪吹出的热风通过管道，管壁产生热量使温差发电片两边形成温差而有电压输出，通过升压模块使输出电压稳定在5V。当冷热两端产生足够大的温差时，USB升压模块上的红灯亮，如图5-2所示。图5-2温差发电模块图5-2温差发电模块5.2.2发送短信模块调试紧急装置的主电源模式由一个锂电池，它是一种可再充电电池供电，利用温差发电给锂电池充电。当锂电池亮起，红灯亮，当它是充满后，绿色的灯开始亮起来。调试的环境需要在室外没有遮挡物的空旷地带。在测试过程中，首先将一张可以用的SIM卡放入GSM模块当中（目前只支持联通和移动的SIM卡），给系统上电，上电后GSM模块上有一个蓝灯一秒闪一次，表示没有连接到基站，等到连接上GPS，白的面朝天空，蓝色的灯3秒闪一次，表示已连接到基站，可以开始测试功能。按下触发按钮，在发送短消息的过程中，应急装置将实现用户的当前位置的通过GPS定位，并与短消息内容一起发送所述位置数据。在测试开始时，你需要等待GPS搜星获取经纬度之前预热5〜10分钟。5.2.3调试的结果温差发电部分：根据上面的调试，温差发电模块利用热风枪吹出的热风后的温差发电，其输出电压经稳压电路稳压后，可以产生5V的电压完全可以充当紧急情况下的电源。实验当中热端是用了热风枪吹出来的热风，由于使用热风枪相对来说比较安全，操作容易上手，使热端温度上升比较快，能在短时间内达到预期的效果，所以此次试验温差发电热端采用热风枪进行。当然本设计是用做应急装置的供电，若在野外热端可以采用火，热水等能源，如下图5-3所示。在动手制作测试中还充分了解了：放置在热源和冷源之间的热电功率芯片并用螺栓按它，想产生电压冷端与热端之间必须要有温度差。而且想要产生的电压足够大，只要知道以下几点：（1）如果可能，让冷源温度尽可能的低，相同温差下，冷源温度低，发电量大；（2）接负载最好是匹配；（3）无论是串联还是并联，根据电源电压，所述串联电压，并将该输出电流是恒定的。并行输出电流被添加到输出电压，并且功率是相同的。并联还有一个好处，如果一个温差片损坏了也不会影响其它温差片工作。应急装置部分：按下按键，蜂鸣器响同时GPS获取的经度纬度和报警信息开始通过GSM模块发送到之前默认手机号码上，默认手机号和短信内容则由用户在此之前自行设置好的，如果消息已发送成功，则蜂鸣器停止鸣响。GPS模块实现定位、实时获取经纬度信息，GSM模块实现发送报警短信，手机接收端收到短信，如下图5-4所示。经过测试，温差发电部分与应急装置部分基本完成预期的功能实现要求。图5-3温差发电功能演示图5-3温差发电功能演示图5-4手机接收报警短信图5-4手机接收报警短信6总结和感想6.1总结本文采用温差发电为供电方式，以STM32F103C8T6单片机为主控芯片的应急装置。其主要功能就是当人们在野外，黑夜里等危险的环境下，可以通过应急装置的按键来触发报警，来告诉你的家人和重要的人你的地理位置以及你遭遇危险的消息，由于它采用温差发电，所以你根本无需担心应急装置有没电的情况发生。只要保证热端与冷端之间的温差足够大，它就会一直给应急装置供电。热端与冷端之间相差100℃就可以产生5V的电压。所以如果在野外，热端则可采用火或者水这种可以随地取材的材料。温差增大，发电量明显增加[20]。此外，对于这个应急装置还有很多不足之处：（1）由于使用热风枪相对来说比较安全，操作容易上手，所以此次试验温差发电热端采用热风枪进行，但缺点就是体现不出它的独特之处，若是条件允许热端采用火源或者水源会更好。（2）对于报警器，无法实现按下按键能录下现场的语音发送给手机的语音录音功能。由于实现发送短信的功能是采用GSM模块，GSM模块无法实现传输语音的功能。（3）手机接收的短信界面，对短信界面的设想是接收到的经纬度能以手机地图的形式展现，由于自身能力有限，还没办法做到这个设想，这将作为后续重点研究的部分。温差发电这个邻域在国内学者可能很少涉及，但在国外，外国学者们在这一方面有着非常丰富的经验。目前，国外已经研究出了通过体温发电的手电筒，运动手表等产品。由此可见，温差发电并不是不可能实现的，它将是未来绿色能源的主力军，有着不可预估的发展前景。二十一世纪是人类寻找新能源，开发利用新能源的世纪，发展的脚步永远不会停歇，温差电池这一小小的发明将会带来一场新的能源革命，补充传统电力供应不足，它将使人类的生命之树常青，焕发新的生命活力[21]。6.2心得体会四年的大学生活即将要画上一个句号，毕业设计就是我自己对在大学四年中所学习到的知识的一份总结。我将会在这份作业中画上一个圆满的句号。在完成这份作业的过程中，使我加深了对C语言编程的能力，让我对编程有了新的认识。我还新接触了一款以前从未接触过的单片机STM32，学习了与它相关的知识。32单片机的功能更加的齐全，它在51单片机的基础上增加了很多功能，而且更加容易实现。由于时间太仓促，经验不足，理论方面也相应的存在欠缺，再加上条件有限，还有一些在设计上的不足之处和本身能力方面需要加以改进加强。理论知识，应巩固和加强。但是宝贵的实践经验在今后的学习和工作中给我带来了很大的帮助。参考文献[1]张哲.基于塞贝克效应的热电能量转换系统设计与优化[D].北京林业大学，2016[2]严李强，程江，刘茂元.浅谈温差发电[J].太阳能，2015(01):11~15[3]梁华聪，杨作燕，刘安汝.基于蓝牙4.0的防丢与防狼应用的研究设计[J].中国高新技术企[3]业，2017(04):19~20[4]许志建，徐行.塞贝克效应与温差发电[J].现代物理知识，2004(01):41~42[5]张肇富.利用体温发电、充电的电子表[J].广西轻工业，1994(03):18[6]刘兴娣，王雪，范伦禹，张玉立.智能半导体温差发电装置设计与应用研究[J].科技创新与应用，2017(01):78[7]汪琴，王凤琳，杨郁鑫.基于温差发电的发电装置的设计与制作[J].汽车实用技术，2018(05):7475[8]shuju345.STM32系列ARM单片机介绍[EB/OL]./shuju345/article/details/47724639，2015-08-17[9]电子发烧友网.STM32芯片简介以及功能特点和其优异性[EB/OL]./emb/danpianji/20171124585701_2.html，2017-11-24[10]贾磊，陈则韶，刘晓光，胡芃，王泽深.温差发电器件导热系数[J].太阳能学报，2004(06):816~819[11]汤广发，李涛，卢继龙.温差发电技术的应用和展望[J].制冷空调与电力机械，2006(06):8~10[12]赵建云，朱冬生，周泽广，王长宏，陈宏.温差发电技术的研究进展及现状[J].电源技术，2010，34(03):310~313[13]百度百科.GPS模块[EB/OL]./item/GPS%E6%A8%A1%E5%9D%97[14]郭锐.基于GIS/GPS/GPRS的车辆监控终端系统研发[D].山东大学，2008[15]百度文库.GPS模块用户手册[EB/OL]V2.0./view/e9e6d13276232f60ddccda38376baf1ffc4fe3a2.html，2017-11-30[16]百度百科.GSM模块[EB/OL]./item/GSM%E6%A8%A1%E5%9D%97[17]鹏泰通讯.SMS无线警报控制系统[EB/OL]./cn/yyfa/show.asp?id=11[18]范方琦.基于ARM的GPS/GSM车辆监控系统的车载端设计[D].辽宁:大连理工大学，2006[17[19]百度文库.KEIL旗下各软件的区别./view/ee5d5075a26925c52cc5bfee.html，2018-07-01[20]SajjadMahmoudinezhad，AlirezaRezaniakolaei，LasseAistrupRosendahl.ExperimentalStudyonEffectofOperatingConditionsonThermoelectricPowerGeneration[J].EnergyProcedia，2017(142):558~563[21]王延杰.利用人体热能来发电[J].发明与创新(综合版)，2008(10):16

附录附录1图1整体电路原理图图1整体电路原理图附录2图2PCB图图2PCB图附录3主程序#include"Header.h"u8Phone[11]={1，3，0，7，3，9，2，6，5，6，7};//存储电话号码u16GPS_Len;//GPS模块接收到的数据长度u8LoLa[30]={0};//经纬度信息u32IRQ_Time=0;//定时器中断计数//发送经纬度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};//经度：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}; //纬度：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(