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基于嵌入式技术楼宇智能化控制系统*摘要:为了解决智能楼宇控制点种类和数量多的问题,设计了基于嵌入式技术的智能楼宇控制系统,系统采用MODBUS通讯协议,485/232总线结构,最大通讯距离达1200m,通过区域控制器与控制模块数目自由组合组成控制网络的方法成功解决这个问题,效果良好。关键词:智能楼宇 MODBUS协议 485/232总线 区域控制器0 引 言智能楼宇最早出现在美国,我国的智能楼宇起源于20世纪90年代,楼宇智能化是现代工业高科技的结晶,是未来“信息高速公路”的主节点,是进入“数字时代”新兴的产物。所谓楼宇自动化系统是对中央空调系统、通风系统、给排水系统、照明系统、变配电系统、电梯系统进行监控。随着高新信息技术和计算机网络技术的高速发展,对建筑物的结构、系统、服务及管理的最优化组合的要求越来越高[4]。系统控制的方式由过去的中央集中监控,转而由高处理能力的现场控制器所取代的集散控制系统,本文设计的楼宇自动化智能控制系统是专门为楼宇智能化所设计,同霍尼韦尔、西门子等楼宇控制产品相比结构灵活,控制简便,并且易于针对个体需求进行软件的二次开发。1 网络结构控制系统结构如图1所示,分为三个控制层。上层为PC远程集中监控,下层为控制模块,中间层为现场区域控制器。层与层之间通过RS232/485总线联网。远程集中监控平台主要功能为提供即时的数据显示、历史数据的保存维护和查询显示、故障报警和故障历史查询、参数修改和查询。PC远程监控平台为主要人机界面,所以上位机软件设计体现了如下三个优点:一是将控制网络WEB化,可以将不同来源、不同格式的信息转变为统一的格式,供具有统一界面的客户机浏览器浏览,以更好地适应信息化社会的使用需要;二是建立了基于SQL SERV-ER数据库的管理信息系统,提高了信息管理的功能;三是采用开放式设计的网络结构,可以更方便地与其他系统(如安保系统、消防系统)进行集成。软件基于delphi平台开发,加载大量图形操作,简单方便。控制模块包括四种,即数字量输入模块(Digital In-put)、数字量输出模块(DigitalOutput)、模拟量输入模块(Analog Input)、模拟量输出模块(AnalogOutput)。控制模块是控制系统的主要执行机构,即采集数字量信号和模拟量信号,也输出数字量信号和模拟量信号。因此每种模块各自拥有单独的控制芯片,既接受现场区域控制器的控制命令,又需要根据控制命令完成模块的输入输出功能。中间层现场区域控制器既与PC远程监控平台进行通讯,接受控制命令并上传实时数据,又通过控制模块采集数据、执行控制命令。显然,现场区域控制器是整个控制系统的核心枢纽,其重要性不言而喻,因此整个区域控制器的软硬件设计无疑成为整个系统的重点和难点。2 区域控制器硬件电路区域控制器硬件电路主要由CPU、上下位机通讯接口、EEPROM和时钟、键盘和触摸屏、液晶以及数字量/模拟量输入输出单元组成。硬件结构如图2所示。区域控制器CPU选用STC89C516RD2,这是一款新一代抗干扰/高速/低功耗的单片机,指令代码完全兼容传统8051单片机[1-3]。区域控制器自身带有一定数目的数字量/模拟量输入输出单元,可以在智能楼宇控制系统中作为控制模块的补充,同时也可以使区域控制器单独作为产品配套控制器使用,灵活多变。时钟和EEPROM通过I2C总线与区域控制器CPU连接。I2C总线用两条线(SDA和SCL)在芯片和模块间传递信息。SDA为串行数据线, SCL为串行时钟线,这两条线必须用一个上拉电阻与正电源相连,其数据只有在总线不忙时才可传送。CPU是主设备,时钟和EEPROM是从设备[9]。上位机通讯接口由控制器CPU通过SPI总线访问异步通讯芯片MAX3100来实现。SPI总线采用三线同步接口。主要特点是可以同时发出和接收串行数据;可以当作主机或从机工作;提供频率可编程时钟;发送结束中断标志;写冲突保护;总线竞争保护等;下位机通讯接口以串行口中断的方式实现半双工通讯。为了满足多种输入方式,控制器同时带有键盘和触摸屏,即可以以按键方式键入控制命令,也可以直接点击触摸屏实现。键盘采用独立式键盘;触摸屏选用电阻式触摸屏,电阻式触摸屏屏幕主要由两个导电层组成,当手指触摸屏幕时,两层导电层在触摸点位置就有了接触,电阻发生变化,在X和Y两个方向上产生信号,然后由触摸屏控制器侦测到这一接触点并计算出(X,Y)的位置。软件流程智能楼宇控制系统所控制的点位种类多样,如温度、湿度、流量、开关等。硬件电路依据数字量、模拟量以及输入、输出提供了通用的接口,因此具体识别控制每个点位则完全由软件完成。现场区域控制器作为整个系统的控制核心,既要检测自身输入输出单元,完成显示,报警等功能,又要根据上位机(PC)、控制模块提供信息发出控制决策。因此软件流程包括初始化、故障检测与处理、控制算法实现、上下位机通讯等(图3),初始化包括数值初始化、中断初始化,通讯初始化,显示初始化;故障检测包括通讯故障,反馈故障,逻辑故障等;控制部分主要是程序算法的实现,对输入输出的智能控制,包括键盘/触摸屏输入及液晶输出,上位机通讯即远程PC与区域控制器通讯,而下位机通讯则是区域控制器与控制模块之间通讯[5-6]。楼宇自动化控制系统故障种类多样,故障处理方法又各有不同,因此故障的检测和处理就成为程序设计的一个难点,针对这种情况,程序采用了查表法(表1),成功的解决了这一难题。楼宇自动化控制系统故障种类多样,故障处理方法又各有不同,因此故障的检测和处理就成为程序设计的一个难点,针对这种情况,程序采用了查表法(表1),成功的解决了这一难题。表中分5列,第一列为故障号;第二列为故障处理方法,如1(停机),2(关机), 3(重启)···;第三列判断是否联动,如0(否), 1(是),主要判断一些相互有关联的部分出现故障是否需要同步处理;第四列所谓的报警延时主要指某一现象视为故障的重复出现时间,目的是为了消除抖动引起的误报;第五列延迟寄存器则存放报警延时,如1(秒级延时寄存器), 2(秒级延时), 3(分级延时)。每条故障都要对应于表中的一条,实际应用中只需填写表格,快捷方便。上下位机通讯程序都采用MODBUS通讯协议[7-8],Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议,控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。通信时,此协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址,识别按地址发来的消息,决定要产生何种行动。如果需要回应,控制器将生成反馈信息并用Modbus协议发出。控制器通信使用主—从技术,即仅一设备(主设备)能初始化传输(查询)。其它设备(从设备)根据主设备查询提供的数据作出相应反应。此系统中当主设备为上位PC机时,现场区域控制器为从设备,当现场区域控制器为主设备时,控制模块为从设备。Modbus协议建立了主设备查询的格式:设备(或广播)地址、功能代码、所有要发送的数据、一错误检测域。从设备回应消息也由Mod-bus协议构成,包括确认要行动的域、任何要返回的数据、和一错误检测域。如果在消息接收过程中发生一错误,或从设备不能执行其命令,从设备将建立一错误消息并把它作为回应发送出去。例如:当主设备(现场区域控制器)发送如表2请求时,此控制器连接的所有控制模块都接受这请求,但是只有地址为1的控制模块对此请求应答,其他地址的控制模块自动丢弃这帧数据,经CRC检验数据正确后,根据功能码来处理此帧数据,此例中功能码为06,即向此寄存器地址写寄存器数据,完成后从设备需回应与主机请求相同的信息。置区域控制器和各种控制模块数量,结构灵活多变,可以适应多种输入输出信号,根据用户的实际需求开发控制软件,真正达到量身定做成为一大特色。本智能控制系统已经在多个楼宇智能化控制中使用,控制准确,运行稳定;另外,区域控制器也可单独使用,作为产品配套控制器,成功应用于除湿机、冷干机、Vocs气体清除装置等。参考文献1于洪洲·51系列单片机软件抗干扰设计[J]·集成电路通讯·2007,25卷,2期:16-182汪文,陈林·单片机原理及应用[M]·华中科技大学出版社3Yu ShouqianWang Jianhua Kou Jinqiao. Embedded Integrated Servo-controllers for IntelligentModularActuators[J]·HIGH B. Surrogate·Developmentofan IntelligentEnergyManagementNetworkforBuilding Automation, PROGRAMMABLE CONTROLLER FAC-TORY AUTOMATION(PLC FA)·2005,3:28-305黄鑫,宋洋·软件抗干扰技术及其在单片机上的应用·现代电子技术,2007年9期:90-926朱国飞·单片机在工业控制上的应用[J]·中国科技信息, 2005年18A期:77-797田拥军,赵光强,曾健平·基于RS485总线技术的PC机与单片机多机通讯设计[J]·湖南工程学院学报:自然科学版, 2007年17卷2期:19-238肖凯,张贤斌·Modbus协议在串口通讯中的研究及应用[J]·长江工程职业技术学院学报,2007年1期:30-329赵学军·RS485总线测控模块的MODBUS扩展协议设计[J]·自动化与仪表,2007年2期:37-40
毛毛球英子
东华理工大学机电学院 毕 业 设计论文 任 务 书 东华理工大学 学院(部) 专业 班 毕业设计论文题目 智能家居安防系统设计 专题题目 家居安防设计 (2人) 发题日期: 2010 年 11月25 日 开始时间:自2011 年12月28 日 完成期限:至 2011 年 5月(定稿) 答辩日期: 年 月日 学 生 姓 名: 指 导 教 师: 教 研室主任: 1、课题来源、目的和意义 来源:其他 目的:家庭安全防范的目的是保证家庭成员人身不受伤害和家庭财产不受侵犯。家庭安防系统、新的安防技术和方法,要有效的保证和实现家庭安全防范的目的。目前,在北京、上海、广州等地的高挡别墅区和高档的居民小区、高档住宅已开始在现有的小区安防的基础上,自行安装家庭防盗报警系统正逐步成为趋势,甚至成为邻里的攀比。家庭安全防范,把安防保障的钥匙和主动权放在自己的手中。即可以阻止因小区保安疏忽为犯罪分子提供可乘之机,又可以防范小区个别保安的监守自盗。特别是独栋别墅,邻里守望不易实现,周界防范和家庭报警更显重要。过去几年,人们买房子小则几十万,多则上百万,甚至上千万。人们在购房后,考虑家装、购买家具配饰的投入,很少 考虑入住安全和防范投入。而后者的投入并不很多。只是人们的意识不够。家庭 安全防范也是家庭生活开支的一个组成部分。也许,加装了家庭安全防范报警系统,一辈子都没用上一次。却没有人敢讲,它没有作用。没有加装了家庭安全防范报警系统,一辈子遇上一次盗抢或伤害,会后悔一辈子。家庭安防不是万能的,但没有家庭安防是万万不能的。 意义:1. 防盗:能探测非法入室盗窃者,及时发送警报或现场报警. 2、防劫:家中有人遭遇入室抢劫,可以向外发送报警信号. 3、求助:可用于家中老人、小孩意外事故和急病报警. 4、防火:通过烟感探测器探测烟雾,发出失火警报. 5、防可燃气体中毒:能够探测到煤气/液化石油气/天然气等的泄露,及时报警. 6、全自动报警:一旦发生警情,主机自动拔打设定的六组接收电话报警. 7、远程监听:接通报警电话后可即时监听室内现场动静. 8、异地遥控:可在异地远距离用电话布防或撤防. 9) 监控拍照:如有人入室作案,主机报警的同时,也可无线触发“监控拍照录放器”,通过摄像机自动拍照,其记录的图像照片资料可为公安部门侦破案件提供准确可靠的证据 2、题目类型 设计 3、设计拟达到的主要目标及技术参数 目标:要求对温度、烟雾,红外线等传感器经行实时检测,并且控制系统要对各个传感器的数据作出相应反应,包括以下三个方面: 1、防盗设计 2、火灾报警 3、燃气报警 技术参数: 1、分辨率为8位。 2、最大不可调误差: 0809为1LSB。 3、单电源+5v供电,基准电压由外部提供,典型值为+5v,此时允许输入模拟电压为0—5V。 4、具有锁存控制的8路模拟选通开关。 5、可锁存三态输出,输出电平与TTL电平兼容,功耗15mW。 6、转换速度取决于芯片的时钟频率。时钟频率范围500KHz时,转换时间为128μs。 4、设计具体任务 1软件设计: 1、A/D转换子程序 2、显示报警程序模块 3、防盗控制程序 4、火灾控制程序 5、燃气泄漏控制程序 6、主程序 2硬件设计: 1、燃气报警模块(包括燃气泄漏检测,发生燃气泄漏时有声光报警,切断家中主电源并通知物业) 2、防盗模块(包括红外检测。有转换系统。业主在家中,红外检测仍工作,但不报警;业主不在家时,红外检测发现有人闯入,不管是从门还是从窗户都立刻发出报警信号,并通知物业)(1、2、3处均有传感器部分,信号调理部分、A/D转换部分,报警显示部分等) 3、物业处相应有火灾、燃气泄漏、防盗报警三种显示,对应楼栋号、单元号、门牌号) 4、选择选择单片机系统 5设计要求 1.要求家居安防系统装置体积小、成本低、操作方便、易于维护和安装。 2.通过研究智能控制技术,以及对目前市场上常见的安防系统工作特点的比较,提出家居安防系统的设计方案,实现方法。 3.通过设计家居系统的硬件电路,能联想到其他类型产品的实现原理,以便比较两者的优劣,方便日后改进。 4.编写控制软件程序流程图,使家居系统可以进行智能控制。 5.对装置的干扰进行研究,提高家居系统的抗干扰性能。 6技术难点 设计方案; 7时间安排 1月0 6日-3月22日 实习;文献检索和熟悉内容 3月23 日-4月16日 方案确定;电路图绘制;论文框架 4月16日-4月30日 软件设计;论文初稿 5月08日-5月20日 修改;论文定稿 8重要提示 设计书:硬件电路及原理说明;软件设计思想;程序流程图及清单。 9参考文献 [1] 电子线路设计 谢自美 华中出版社 [2] 智能仪器与数据采集系统中的新器件及应用[M] 杨振江 西安电子科技大学出版社,2000. [3] 无功补偿与电力电子技术 苏文成、金子康 机械工业出版社,1989 [4] 单片机的c语言应用程序设计[M] 马忠梅 北京航空航天大学出版社,1999 [5] 模式识别 边肇祺 清华大学出版社 ,1988 [6] Inte l 16位单片机 孙涵芳 北京航空航天大学出版社,1995 [7] 单片机的C语言应用程序设计 马忠梅 北京航空航天大学出版社,2007 [8] . Bezdek. Pattern Recognition with Fuzzy Objective Function Algorithms. New york :Plenum Press ,1981. [9] Back T. Evolutionary Algorithms in Thoery and Prac2 tice[M ] . New York :oxford uni. Press. 1996. 2、课题任务的主要内容和要求(包括原始数据、资料、技术参数、工作要求等) 要求对温度、烟雾,红外线等传感器经行实时检测,并且控制系统要对各个传感器的数据作出相应反应 硬件部分模块包括: 1、 无功功率测量模块(模块应选择合适传感器,信号调理电路等。测量包括电压测量和电流测量) 2、 A/D转换模块 3、 选择合适单片机系统 4、 显示模块(对无功功率的实时显示) 5、 无功功率补偿控制(电容组数,控制策略电容组如何投入如何切除) 软件部分模块包括: 1、 A/D转换子程序 2、 无功功率计算算法 3、 显示程序模块 4、 无功功率补偿算法 5、 补偿电容组的投入、切除策略 6、 主程序 3、毕业设计(论文)课题成果的基本要求(包括毕业设计(论文) 、图表、实物样品等) 1.要求无功功率补偿装置体积小、成本低、操作方便、易于维护和安装。 2.通过研究无功功率补偿技术,以及对目前几种电容投切开关工作特点的比较,提出电容电容投切符合开关的设计方案,实现方法。 3. 通过设计复合开关的硬件电路,能联想到解决其他类型投切开关易产生涌流、谐波、功率大等缺点。 4.编写控制软件程序流程图,使复合开关可以进行智能投切,使其操作更智能。 5.对装置的干扰进行研究,提高复合开关的抗干扰性能。 4.时间安排。 1月 6日-3月22日 实习;文献检索和熟悉内容 3月23 日-4月16日 方案确定,电路图绘制,论文大纲 4月16日-5月7日 软件设计,论文初稿 5月8日-5月20日 修改,论文定稿 5、主要参考文献、资料和参考书(要求至少外文两篇、中文五篇) [1] 诸俊伟。电力系统分析[M] 。北京:水利电力出版社,1995. [2] 杨振江。智能仪器与数据采集系统中的新器件及应用[M] 。西安:西安电子科技大学出版社,2000. [3] 苏文成、金子康。无功补偿与电力电子技术。北京: 机械工业出版社,1989. [4] 马忠梅。单片机的C 语言应用程序设计[M] 。北京:北京航空航天大学出版社,1999. [5] 边肇祺等. 模式识别. 北京:清华大学出版社 ,1988. [6] 靳龙章、丁毓山。电网无功补偿实用技术。北京:中国水利水电出版社,2008. [7] 马忠梅。单片机的C语言应用程序设计。北京:北京航空航天大学出版社,2007. [8] . Bezdek. Pattern Recognition with Fuzzy Objective Function Algorithms. New york :Plenum Press ,1981. [9] Back T. Evolutionary Algorithms in Thoery and Prac2 tice[M ] . New York :oxford uni. Press. 1996. 毕业设计(论文)开题报告 1、课题研究的意义、国内外有关本课题的研究动态和自己的见解 随着国民经济的快速发展和持续增长,电力建设更是取得了令人瞩目的成就,但电力需求的增长电子供需矛盾日益突出电力供应的严重不足已制约了国民经济发展的速度,而要缓解当前乃至今后一个时期电力供需之间的矛盾,并从根本上解决问题,除了增加发电量这一主要渠道外,采用各种节电措施,最大限度 地利用现有各种电力设施资源也是非常重要的。利用无功功率补偿技术来 挖掘现有电力资源潜力,是一种能够迅速见效的,切实可行的措施之一,同时也能够节约大量的电力能源。无功功率补偿能够节省电费开支、降低系统的能耗,将有功损耗将降低20%~45%、改善电压质量并且三相异步电动机通过就地补偿后,由于电流的下降,功率因数的提高,从而增加了变压器的容量。 在10kv以上的电网中,出于注重安全的原因,很少使用自动无功补偿装置。另外无功尽量就地补偿的原则,低压自动无功补偿装置获得广泛的应用,并不断的有新的技术涌现出来。无功率补偿现在国内外有好几种方法。有低压配电网无功补偿方法、有高压配电网无功补偿、有智能低压动态无功补偿技术。 我个人偏向智能动态无功补偿技术。由于电力电子技术、智能控制技术和信息通信技术的不断发展,带动了许多电力新技术、新设备的不断出现,近年来随着城乡电网改造的进行,智能无功补偿技术在各地低压配电网的公用配变被广泛运用,它集低压无功补偿、综合配电监测、配电台区的线损计量、电压合格率的考核、谐波监测等多种功能于一身,同时还充分考虑了与配电动态化系统的结合,是一个比较方便和安全的技术。 2、课题研究的主要内容、拟解决的关键性问题和预期的成果 课题主要是研究对电压、电流实时检测,无功功率计算及补偿方法设计。硬件部分要有无功功率测量模块、A/D转换模块、合适单片机系统、显示模块、无功功率补偿控制。软件部分有A/D转换子程序、无功功率计算算法、显示程序模块、无功功率补偿算法补偿电容组的投入、切除策略主程序。 3、课题研究方法、设计方案或论文撰写提纲 采用低压集中补偿方式来实现功率补偿。硬件电路设计涉及到单片机型号的选择,电源电路设计、采样电路设计、A/D转换、功率因数的测量电路和复位、显示、驱动电路的设计。软件部分涉及到功率因数角的测量、计算无功功率和电容器组的投切控制。 图1 硬件电路设计图 4、课题研究准备情况(查阅参考文献目录、完成任务所具备的条件等) 5、毕业设计(论文)总体安排和进度 1月 6日-3月22日 实习;文献检索和熟悉内容 3月23 日-4月16日 方案确定,电路图绘制,论文大纲 4月16日-5月7日 软件设计,论文初稿 5月8日-5月20日 修改,论文定稿 6、指导教师意见与建议(选题的学术意义和现实意义、选题内容的国内外研究情况概述、有无创新内容、选题的合理性、开题条件是否具备、存在的难点和困难、建议等)
小琪1128
电子密码锁的设计研究开题报告
紧张而又充实的大学生活即将结束,大家都开始做毕业设计了,在做毕业设计之前要先写好开题报告,优秀的开题报告都具备一些什么特点呢?下面是我帮大家整理的电子密码锁的设计研究开题报告,欢迎大家分享。
一、 课题背景和意义
锁是一种保安措施,是人类为了保护自己私有财产而发明的一种用钥匙才能开启的装置。随着人们生活水平的提高和安全意识的加强,对锁的要求也越来越高,既要安全可靠的防盗,又要使用方便。这就使得传统的锁防盗效果已经满足不了现代社会的防盗需要,而且还存在着随身带钥匙的不便。因此近几年,随着科学技术的不断发展,一种新型的电子密码锁应运而生。电子密码锁运用电子电路控制机械部分,使两者紧密结合,从而避免了因为机械部分被破坏而导致开锁功能失常的问题,而且密码输入错误是还有报警声,大大增加了电子密码锁的防盗功能。同时因为电子密码锁不需要携带钥匙,弥补了钥匙极易丢失和伪造的缺陷,方便了锁具的使用。传统的锁由于构造简单,所以被撬的事件屡见不鲜,电子密码锁由于具有保密性高、使用灵活性好、安全系数高等优点,受到了广大用户的青睐。
二、国内外研究现状
电子密码锁的种类繁多,例如数码锁、指纹锁、磁卡锁、IC卡锁、生物锁等,但较实用的还是按键式电子密码锁。20世纪xx年代后,随着电子锁专用集成电路的出现,电子锁的体积缩小,可靠性提高,成本较高,是适合使用在安全性要求较高的场合,而且需要有电源提供能量,使用还局限在一定范围,难以普及,所以对它的研究一直没有明显的进展。
目前,在西方发达国家,密码锁技术相对先进,种类齐全,电子密码锁已被广泛应用于只能门禁系统中,通过多种更加安全,更加可靠的技术实现大门的管理。在我国密码锁整体水平尚处在国际xx年代左右,电子密码锁的成本还很高,市场上仍以按键电子锁为主,按键式和卡片钥匙式电子锁已引进国际先进水平,现国内有几个厂生产供应市场。但国内自行研制开发的电子锁,其市场结构尚未形成,应用还不广泛。国内的不少企业也引进了世界上先进的技术,发展前景非常可观。希望通过不的努力,使电子密码锁在我国也能得到广发应用。
三、 设计论文主要内容
1、电子密码锁设计方案的分析与方案选择;
2、设计一典型结构的电子密码锁,分析其电路结构及控制程序;
3、选者合适的电器元件;
4、编写控制程序;
5、将程序输入PC机,并修改进行模拟运行;
四、 设计方案
查阅文献技术资料,分析电子密码锁结构、工作原理和技术要求。以单片机为主控芯片,结合外围电路,通过软件程序组成电子密码锁系统,能够实现:
1。 正确输入密码前提下,开锁提示;
2。 错误输入密码情况下,蜂鸣器报警;
3. 密码可以根据用户需要更改。
五、 工作进度安排
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— 确定毕业设计课题,提交开题报告; 查阅相关论文,调研及收集相关资料; 方案设计、审查和确定,提交中期报告 编写控制程序 整理并撰写论文 完善论文,提交论文
六、 主要参考文献
[1] 石文轩,宋薇。基于单片机MCS—51的智能密码锁设计[M]。武汉工程职业技术学院学报,20xx,(01);
[2] 祖龙起,刘仁杰。一种新型可编程密码锁[J]。大连轻工业学院学报,20xx,(01);
[3] 叶启明,单片机制作的新型安全密码锁[J]。家庭电子,20xx,(10);
[4] 李明喜,新型电子密码锁的设计[J]。机电产品开发与创新,20xx,(03);
[5] 董继成,一种新型安全的单片机密码锁[J]。电子技术,20xx,(03);
[6] 杨茂涛,一种电子密码锁的实现[J]。福建电脑,20xx,(08);
[7] 瞿贵荣,实用电子密码锁[J]。家庭电子,20xx,(07);
[8] 王千,实用电子电路大全[M],电子工业出版社,20xx,p101;
[9] 何立民,单片机应用技术选编[M],北京:北京航空大学出版社,19xx;
[10] ATmega,ATmega8L—8AC,20xx,(01);
一、开题报告前的准备
毕业设计(论文)题目确定后,学生应尽快征求指导教师意见,讨论题意与整个毕业设计(论文)的工作计划,然后根据课题要求查阅、收集有关资料并编写研究提纲,主要由以下几个部分构成:
1.研究(或设计)的目的与意义。应说明此项研究(或设计)在生产实践上对某些技术进行改革带来的经济与社会效益。有的课题过去曾进行过,但缺乏研究,现在可以在理论上做些探讨,说明其对科学发展的意义。
2.国内外同类研究(或同类设计)的概况综述。在广泛查阅有关文献后,对该类课题研究(或设计)已取得的成就与尚存在的问题进行简要综述,只对本人所承担的课题或设计部分的已有成果与存在问题有条理地进行阐述,并提出自己对一些问题的看法。
3.课题研究(或设计)的内容。要具体写出将在哪些方面开展研究,要重点突出。研究的主要内容应是物所能及、力所能及、能按时完成的,并要考虑与其它同学的互助、合作。
4.研究(或设计)方法。科学的研究方法或切合实际的具有新意的设计方法,是获得高质量研究成果或高水平设计成就的关键。因此,在开始实践前,学生必须熟悉研究(或设计)方法,以避免蛮干造成返工,或得不到成果,甚至于写不出毕业设计(论文)。
5.实施计划。要在研究提纲中按研究(或设计)内容落实具体时间与地点,有计划地进行工作。
二、开题报告
1.开题报告可在指导教师所在教研室或学院内举行,须适当请有关专家参加,指导教师必须参加。报告最迟在毕业(生产)实习前完成。
2.本表(页面:A4)在开题报告通过论证后填写,一式三份,本人、指导教师、所在学院(要原件)各一份。
三、注意事项
1.开题报告的撰写完成,意味着毕业设计(论文)工作已经开始,学生已对整个毕业设计(论文)工作有了周密的'思考,是完成毕业设计(论文)关键的环节。在开题报告的编写中指导教师只可提示,不可包办代替。
2.无开题报告者不准申请答辩。
一、选题依据(拟开展研究项目的研究目的、意义)
随着人们生活水平和自身防范意识的提高,个人人身财产安全越来越受到重视,而锁就是主要的有效保障手段。但是机械锁发展到现在已有悠久的历史,人们对它的内部结构已经有了很透彻的研究,可以做到不使用钥匙而轻易打开锁,也由于金属材料在复杂多变的环境下会生锈,导致锁芯卡死、弹簧老化等问题。
在信息化高速发展的今天,锁也摆脱了以往的造型,向着科技化、信息化、智能化发展。自单片机面世以来,凭借着体积小、价格低、易于编程[2],逐步成为越来越多的电子产品的核心控制组件[4]。在这种趋势下,电子密码锁也就应运而生,并经过多年的快速发展,整体上有遥控式电子锁、键盘式电子锁[11]、卡式电子锁、生物特征扫描电子锁这几种类型,电子密码锁以其可以自由更换密码、操作简单、安全性高[16]、自动报警、自动锁死、功耗低、外观个性、附加功能多种多样[3]等优点深受人们的喜爱,但由于电子密码锁的价格远高于普通机械锁,因此市场上的主流还是机械锁,所以我们需要不断的研究、改进电子锁,学习借鉴前人的程序编码【18】,使其更加智能化、廉价化,让电子密码锁得到普及,使人们的自身财产安全得到更好的保障。
二、文献综述内容(在充分收集研究主题相关资料的基础上,分析国内外研究现状,提出问题,找到研究主题的切入点,附主要参考文献)
早在80年代,日本生产了最早的电子密码锁,随着经济复苏,电子行业得到快速发展,一些使用门电路设计的简单电路密码锁出现了。到了90年代,美国、意大利、德国、日本等地的微电子技术的进步和通信技术的发展为电子密码锁提供了技术上的支持。我国于90年代初开始对密码锁进行初步的探索。到目前为止,在此领域已经有了相当程度的发展,能够生产各种高智能、高安全性的密码锁。遥控式电子防盗锁分为光遥控和无线电遥控,光遥控利用窄角度的光传输密码,传输信息量大、速度极快、无法再光路径上以仪器捕获信号试图复制,保密性极高,无线电遥控传输信息量大、速度快但是信号发散广容易被仪器捕获。卡式防盗锁,利用磁卡存储个人信息而且在特定场合能够一卡多用。生物特征防盗锁利用生物自带的唯一特征能够起到极高的防盗作用。但是这种高端电子锁只适用于政府机关、大型企业等少数部门,不适用于广大的人们群众的日常生活。普通群众日常使用的还是机械锁,所以需要设计一款功能实用、价格低廉、操作简单的电子密码锁。利用单片机【1】作为控制元件的电子密码锁能够使用C语言[7]和汇编语言简单的对其进行各种人性化的编程[6],来控制单片机各引脚的高低电位[14]从而实现各元件的接通与关闭,通过整体的配合实现随意更改密码、防盗报警[9]、防暴力破解自锁、LED显示等功能,更加适应不同人群的需求。
参考文献:
[1]宁爱民应用AT89C2051单片机设计电子密码锁.淮海工学院学报.
[2]韩团军;基于单片机的电子密码锁设计[J];国外电子测量技术;2010年07期
[3]郭海英.基于单片机的电子安全密码锁的设计.现代电子技术.
[4]张洪润. 单片机应用技术教程[M].北京:清华大学出版社,1997
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三、研究方案(主要研究内容、目标,研究方法)
研究内容:
基于整个控制系统的研究设计情况,本设计主要进行如下方面的研究:用智能,集成且功能强大的单片机芯片[15]为控制中心,设计出一套按键式电子密码锁。
本设计主要做了如下几方面的工作:
1.确定密码锁系统的整体设计,包括密码的存储与更改、密码数字的显示、密码是否正确的LED灯提示,暴力破解的密码的蜂鸣器警报。
2.进行各模块的电路设计与连接、大体分配各个器件及模块的基本功能[13]要求。在P0口处接上拉电阻来保证LED屏幕的正常工作以给用户显示正确有效的提示信息,接入两个发光二极管(红、绿各一个)来提示用户的密码是否正确,接入一个蜂鸣器来提示用户密码错误以及在被暴力破解时的报警功能,接入一个4x4矩阵键盘来让用户输入密码,与LED屏幕、发光二极管、蜂鸣器一起起到人机交互的作用。
3.进行软件系统的设计,使用KEI采用C语言对系统进行编程,研究系统的判断逻辑,采用延时函数来有效实现键盘的防抖动功能,采用循环语句来实现键盘的实时监听,采用外接存储器保存密码,采用判断语句判断输入的密码是否正确以及输入错误密码的次数判断是否调用蜂鸣器和键盘响应,将各功能模块整合到一起形成一套高效、简练的系统。
研究目标:
设计一个基于单片机的电子密码锁电路,完成密码的存储与更改、密码数字的显示、密码是否正确的LED灯提示,暴力破解的密码的蜂鸣器警报的功能,完成proteus仿真。
研究方法:
通过文献资料、理论学习,使用KEIL和PROTEUS进行密码锁系统的模拟仿真,验证是否能够实现预期功能。
四、进程计划(各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度)
20xx年12月—20xx年3月
进行大量论文相关材料阅读,撰写开题报告,开题。三月中旬完成开题报告;
20xx年3月—20xx年4月
20xx年四月中旬完成论文初稿,交给导师修改,对不足的地方进行改进,学院进行论文中期检查;
20xx年4月—20xx年5月
对论文不足之处再修改,五月中旬并完成论文,形成定稿;
20xx年5月—20xx年6月
对论文进行评阅,合格的论文进行资格检查,组织毕业论文答辩。
撰写毕业论文时,可以按照以下步骤进行: 同时,保持以下几点注意: 1. 结构清晰:论文应具备清晰的结构,包括引言、文献综述、方法、结果、讨论和结论等部分。每个部
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