基于RF的门窗监控系统设计开题报告

基于RF模块的门窗监控系统设计绍兴文理学院元培学院2014届毕业设计开题报告开题报告的内容一、本课题国内外状况，说明选题依据和意义1.1研究的背景和意义随着社会的发展和生产的需要，电子信息技术，控制技术的日益提升，社会信息化的逐步加快，促使人们的生活、工作、学习与通讯的关系日渐紧密，信息化社会在逐步改变我们的生活习惯和工作方式的同时，也对我们的传统住宅提出了挑战。环顾四周，我们可以发现，人们对家居的要求已经不仅仅局限于单纯的物质空间，更注重一个安全舒适、整洁美观的居住环境，一个先进的通讯设施，完备高效的信息终端，自动、智能的家电，网络化的资源管理和购物方式等。在生活的各个方面，人们迫切需要一种智能型的家庭安全门窗监控系统，能可靠地进行日常的门窗开关检测工作，在大风或下雨的环境中，自动识别大风或下雨天气，实现自动关窗动作，以便人们能够更安心地工作，同时也保证了居民生活的舒适和生命安全不受损失。21世纪是经济快速发展和人们生活水平迅速提高的一个时代，人们对健康的重视程度也在日渐增强。保持室内空气新鲜，经常通风换气也成为人们共同的生活习惯。然而，在当今快节奏的生活环境中，人们常常会忘记关闭门窗，每逢刮风下雨，便担心不已。而现在市场上主流的门窗控制都是钢丝绳手拉式或滑轨式。而少部分的门窗智能控制虽然品种功能都不少，但只有少部分家庭已采用，又或是应用在高档建筑或公共场合上，而且主要是和窗户一起定做，价格也相对较高。因此，经济便宜的智能化的门窗监控系统已经拥有广阔的市场。随着城市的盗窃、入室抢劫等刑事案件呈现不断增长的趋势，人们越来越渴望有一个安全舒适的生活空间。现在一般居民住宅的主要防盗措施仅限于传统的防盗窗、防盗网等机械式家居防卫设备，其虽具有一定的防盗作用，但实际使用中不仅影响市容的美观，更带来了安全隐患。因此，人们迫切需要一种智能的门窗监控系统，使其能可靠进行日常安全防范工作，及时发现各种警情并做出相应处理，以便将警情消灭在萌芽状态，保障居民生命和财产的安全。但是因经济、技术等原因，目前门窗监控系统设计不尽合理的情况比较普遍，在信号检测、信号处理上还存在一定问题，致使一些系统经常出现误报或者漏报，以及报警系统不动作。因此，对门窗监控系统的研究对现实意义重大。二、研究的基本内容、基本思路（方案）及解决的主要问题2.1基于RF模块的门窗监控系统的原理基于RF模块的门窗监控系统是门上系统和遥控系统两部分所组成的。门上系统包括拖动电机、电机驱动、主控芯片、报警模块、RF无线收发模块等。绍兴文理学院元培学院2014届毕业设计开题报告遥控系统包括显示器、主控芯片、无线收发模块等。具体来说要实现的功能是门上系统通过配套的各种传感器对门窗的周边环境进行检测，将检测到的信号通过处理辨识作出相应动作，并通过RF无线模块与遥控系统进行通信。遥控系统通过RF无线接收信息并显示，将键盘控制命令传输到门上系统使其有相应的动作。2.2主要研究内容本课题中就是为设计一种单片机为核心的具有多种环境监测途径、集成简单防盗报警功能、智能自主动作及遥控功能的家具门窗系统。本系统在硬件上可分为两部分，分别为门上系统和遥控系统。1)门上系统通过配套的各种传感器对门窗的周边环境进行检测。2)遥控系统通过RF无线接受信息并显示。2.3研究方案方案一以PLC作为控制系统的控制器，PLC的方法是用数字量模块来采集的，有没有盗贼的侵入，还有门窗的开关是否到位等数字信号。而且还需要用模拟量模块来采集烟气、湿度、风雨等模拟量信号。方案二以单片机作为门窗监控系统的核心，该系统具有多种环境监测途径、集成简单防盗报警功能、智能自主动作及遥控功能的家具门窗系统。该系统拟定用温度传感器，人体红外探头等来测取外界模拟量，由A/D转换变送给单片机，再使驱动电机运作，也可以在系统中加入限位开关，控制目标达到指定位置。两种方案相比较而言，用单片机来制作门窗监控系统要优于用PLC设计的系统。因为用PLC设计的系统价格太高；其次，PLC在结构上体积比单片机大很多，安装麻烦且不方便用户使用，所以我选择用单片机制作的门窗监控系统。它成本较低，适合大面积安装，体积小，方便家庭的安装，结构简单明了，维修方面也比较容易。系统框图如下。绍兴文理学院元培学院2014届毕业设计开题报告2.3.1红外人体探测仪选择本文拟采用DT-700双鉴微波红外探测器，最新型号而且灵敏度高。他是自主开发的带能量堆积技术的DSP芯片，双元被动红外+微波+能量分析，视区成型技术保证微波和红外视区能够良好匹配，抗UV（紫外线）的专用透镜，可以防止30kg以下的宠物的捣乱，自适应式智能门窗技术，有效清除外来干扰，多级灵敏度可调节，型号是DT-706DMT，探测距离是15cm*18cm，传感器低噪音、高灵敏度、抗电磁干扰的双元热释电传感器，检测速度是0.2m/s-3.2m/s，灵敏度为频率跟踪适应，安装方式是壁挂式，可以挂到宠物够不到的地方。2.3.2单片机的选择本文拟采用的单片机型号是8051F，它有CIP-51TM的微控制器核，与8051完全兼容，C8051F330/1系列器件使用Siliconlabs的专利CIP-51微控制器内核。CIP-51与MCS-51指令集完全兼容，可以使用标准803x/805x的汇编器和编译器进行软件开发。CIP-51内核具有标准8052的所有外设部件，包括4个16位计数器/定时器，一个具有增强波特率配置的全双工UART，一个增强型的SPI端口，768字节内部RAM，128字节特殊功能寄存器（SFR）地址空间及17个I/O端口。2.3.3电机类型的选择本文拟采用的电机类型是直流有刷电机，该电机的优点有控制方便变速平稳，温升低，可靠性好，价格低，所以被较多的厂家使用，技术成熟。缺点是碳刷易磨损，更换较为麻烦，寿命短，运行电流大，电机磁钢易退磁，降低了电池的使用寿命。但本设计中对电机的运行时间要求不高，而对启动和控制方面有较高的要求，所以该电机的缺点不明显而优点突出。2.3.4电机驱动的选择本文拟采用集成块驱动芯片。该驱动的优点是性能稳定，控制便捷，功能强大，温度传感器亮度传感器红外检测器RF模块RF模块单片机主控芯片LCD液晶显示器键盘电机蜂鸣器器器单片机绍兴文理学院元培学院2014届毕业设计开题报告缺点是成本略高。但实际应用中驱动芯片由于使用可靠和控制便捷收到了许多厂家的选用。集成块故障率小，技术成熟，本拟定设计中电机为控制门窗，对可靠性要求较高，故拟定选用该驱动。2.3.5温度湿度传感器的选择本文拟采用的温度湿度传感器是集成了温度和湿度传感器为一体的智能温湿度传感芯片DHT11，本方案优点有电路简单，使用方便，智能温湿度传感芯片DHT11可以通过SPI总线与单片机进行通讯，将温度与湿度的实际值直接传送到单片机中，省去了转换和矫正的工序，大大地提高了系统的开发周期。2.3.6显示部分的选择设计方案一、采用单颗LED灯配合相应位置汉字显示。本方案解决了知识指示汉字的问题，价格低廉，在显示内容不多且变化少时优势明显。但缺点也很明显，汉字不能改变，不能显示数字。设计方案二、LCD指示显示。LCD液晶显示器的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和平行的细小电线，通过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来改变画面。采用128x64点阵的LCD可以显示4行汉字，显示资源丰富。选择第一种设计方案拟定作为门上系统，选择第二种设计方案拟定作为遥控系统。因为本系统遥控部分对显示要求较高，显示文字内容较多。而门上系统显示内容少，不用显示数值。2.3.7报警模块的选择本文拟采用的报警模块是蜂鸣器报警。该报警器通过对蜂鸣器发声类型的控制，可以编制多种报警声用于不同的报警场合。优点是音量大，报警性好，价格低廉，可靠性高，控制方便。2.3.8电源供电的选择系统需要分别给门上系统与遥控系统供电。对门上系统本文拟采用外部电源供电并提供备用电池，这样可以为系统带来无尽的电力，能保证长时间运行，也防止停电时系统无法工作。对遥控系统，本文拟采用电池供电，这样可以保证遥控器的可移动性。电池我选用普通5号电池，因为这类电池价格便宜，体积也不大，更换方便。本文拟采用的门上电路采用220V电压通过电压转换器到5V直流电。220VAC到5VDC的转换直接使用5V的手机充电器。但门上系统的控制部分芯片的供电电压为3.3V，所以这个部分增加了一个型号为SPX1117-3V3的三端稳压器进行降压获得3.3V的直流电源。该设计如下，D1为保护二极管，C1、C4、C5为电源电路滤波电容。D2为电源指示灯，通电后可保持点亮状态。绍兴文理学院元培学院2014届毕业设计开题报告三、课题研究方法和进度安排第一步：查阅相关技术文件，调研设计课题同类产品的性能、应用范围。第二步：撰写文献综述、外文翻译和开题报告。第三步：总体方案拟定，方案比较。第四步：主要元器件选择。第五步：总体完善，达到要求，着手论文。第六步：完善论文，准备答辩。第七步：完成答辩。四、参考文献[1]潘新民.微型计算机控制技术[M].第2版.北京:吉林人民出版社,2011.[2]张毅刚,姜守达.新编MCS-51单片机应用设计[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2003.[3]刘德营,张志霞,李志伟.单片机原理及接口技术[M].北京:中国水利水电出版社,2006.[4]宋浩,田丰.单片机原理及应用[M].北京:清华大学出版社,2005.[5]于海生.计算机控制技术[M].北京:机械工业出版社,2007.[6]李晓静,张侃谕.基于CAN总线的温室群控系统设计与实现[J].计算机工程2010,36(1):0245-0247.[7]殷明,汪立伟.基于ZigBee技术的通用无线通信模块设计[J].交通与计算机2006(05):2-5.[8]张红润,张亚凡,邓红.传感器原理与应用[M].北京:清华大学出版社,2008.[9]刘礼建,张广明.基于ZigBee无线技术的智能家居管理系统设计[J].计算机技术与发展2011,21(12):250-253.[10]蔡苗,朱定华.Protel99SE原理图和印制板设计[M].北京:清华大学出版社,2008.[11]耿佳,李耀,章磊.一种智能家居监控系统的设计[J].微计算机信息,2009,(17):190-191.[12]南忠良,孙国新.基于ZigBee技术的智能家居系统设计[J].电子设计工程,2010,18(7):117-119.[13]刘松,赵忠,孙学磊.基于GSM的远程家庭智能监控系统设计[J].安防科技,2009,(3):24-26.[14]韩改宁,赵娟,段群.基于AT89C52单片机实现短距离无线通信[J].电子设计工程,2009,17(10):绍兴文理学院元培学院2014届毕业设计开题报告23~25.[15]何希才.常用传感器应用电路的设计与实践[M].北京:科学出版社,2007.[16]张俊谟.单片机中级教程—原理与应用[M].第2版.北京航空航天大学出版社.2006.[17]HarveyLehpamer.RFIDdesignprinciples[M].Boston:ArtechHouse,2008.五、指导教师审核意见指导教师签名：年月日绍兴文理学院元培学院2014届毕业设计开题报告六、系毕业设计（论文）工作领导小组审核意见（主要审核课题的研究方法、方案及技术途径等是否科学合理，审查预期教学效果能否达到对学生综合应用能力的培养以及实现人才培养目标的需求，同时审查文献查阅、外文资料翻译等完成情况。）课题研究方法是否合理□好□较好□一般□较差课题设计的技术途径是否可行□好□较好□一般□较差设计方案能否实现培养目标需求□好□较好□一般□较差文献查阅是否符合要求□好□较好□一般□较差外文文献是否达到要求□好□较好□一般□较差审查结果:□通过□完善后通过□未通过具体修改意见：负责人签名：年月日