可穿戴设备的能量收集系统.doc

吉林省大学生创新创业训练计划项目申请书推 荐 学 校 北华大学 项 目 名 称 可穿戴设备的能量收集系统 项 目 类 型 创新训练项目创业训练项目创业实践项目 所属一级学科名称 计算机科学与技术 所属二级学科名称 计算机应用技术 项 目 负 责 人 马克松 申 报 日 期 2014-4-28 吉林省教育厅制二一四年三月项目名称 可穿戴设备的能量收集系统 项目类型（）创新创业项目 （）创业训练项目 （）创业实践项目项目实施时间起始时间： 2014年 4 月 完成时间： 2016 年4 月申请人或申请团队姓名年级学校所在院系/专业联系电话E-mail主持人马克松12级北华大学计算机学院/计算机科学与技术（工）156621375921664006498成 员冯建新12级北华大学计算机学院/软件工程15662137676765672829汪翔12级北华大学计算机学院/计算机科学与技术（工）15662137563710069477王昱苏12级北华大学计算机学院/软件工程15662137680646236351薛雨超13级北华大学计算机学院/计算机科学与技术（工）18629915825854226470指导教师姓名研究方向年龄行政职务/专业技术职务主要成果1、 项目实施的目的、意义目的：越来越多的人喜欢户外探险野营运动，但是需要携带的电子设备也越来越多，手机、MP3。但是该怎么为这些提供足够的能源。意义：能够解决在旅途中电力资源匮乏的问题，为手机，MP3，手电筒供电，方便旅途出行。在此基础上出于对旅途安全的考虑，增添几项必要的野外求生功能，如：sos信号发送，救援应急灯等。并且时刻检测外界环境与身体的变化。为喜爱户外探险野营活动的驴友们提供更加贴心，更加环保，更加安全的优质的野外活动条件。2、 项目研究内容和拟解决的关键问题 项目研究内容： 越来越多的人喜欢户外探险运动，但是需要携带的电子设备也越来越多，手机、MP3、摄像机。但是该怎么为这些提供足够的电能。根据这一需求我们设计出一款野外探险能量采集多功能手表。 下面我们从（1）能源收集器：我们所需要的能源采集系统装置被制作成一个能戴在手腕上的多功能智能手表的形式，这种手表不仅能正常的用于计时，还能够利用温差发电、转化太阳能为电能、收集转换动能为电能，再将所有电能存储起来，用于日常出行、旅游、野外探险等多方面的电能上的需要，例如为手机、手电筒充电，黑暗中照明等，方便携带，实用性强。 （2）温差采集：当你在野外探险的时候，坐在火堆旁，闲着无聊，想玩一下游戏，却发现手机没电了，该怎么办?这时，你可以把手表摘下来，利用火堆与周围的温度差源源不断产生电能为你的手机充电； 人体能量会以热能形式大量散失，与环境的温度产生温差，而且运动越激烈，产生的温差就会越大，这种可穿戴智能手表可以利用人体与环境的温差，24小时不断产生和存储电能，虽然产生的电能很少，但积少成多。（3）太阳能采集：太阳能，各种可再生能源中最基本的能源，现在太阳能采集技术日趋成熟，我们的智能手表也是要将其收集存储并且投入到使用之中，只要带着这块手表出去室外，那腕带上遍布的柔性薄膜太阳能电池就能自动的收集每一缕阳光所带来的能量。收集的电能可以为智能手表供电。 (4)动能采集：哥伦比亚大学的研究人员首次对动能采集进行了一系列详尽的研究，旨在收集日常人类活动产生的“自由能”，比如行走、用铅笔写作、从书架上拿下一本书，甚至于开门都能收集转化为明显的电能，除非是对于那些生活习惯静止不动的人，所以，对于喜欢外出的朋友，这块智能手表的动能收集功能具有非凡的意义。 拟解决的关键问题：（1） 能量收集装置：该设计怎样的高效率的存储电路装置，把收集到的能量存储起来。（2） 各种能量收集装置产生的电压不足电池的充电电压，设计怎样的电池充电装置。（3） 电池：对于一块手表来说，电池的体积不能过大，并且其容量需要足够大，这是一对矛盾体。该选择什么型号的电池是一件很重要的事。（4） 对于主控制器和液晶显示器，实现其低功耗问题很重要，该选择什么型号芯片是一个问题。三、项目研究与实施的基础条件项目需求：嵌入式硬件技术和软件设计的需求：1.嵌入式方面，三人是嵌入式基地见习成员有一定的硬件设计基础、我们能完 成传感器的驱动、数模模数转换、电路图绘制、电路布线焊接，有熟练的单 片机开发经验。2.软件方面，有两人分别是软件设计和游戏设计实验室成员有一定的计算机语 言基础，我们可以熟练使用C、C+、C#语言，3.算法方面，我们从课堂学习了数据结构设计、算法导论，因此可以相互讨论 具体的数据处理方法。4.嵌入式实验室有很多实验设备和实验器件，我们可以在实验室更好的进行硬 件实验和测试。5.除此之外我们还学习了模拟电子基础、数字电子基础能较好的利用所学知识 进行单片机外围电路设计。4、 项目实施方案 任务分工: （1）需求分析 （2）技术理论研究 （3）购买器件 （4）系统设计与实现 （5）系统完善与测试 第一阶段：2014年5月2014年7月 市场调研 对多个小区进行市场调研，了解居民。第二阶段：2014年8月2015年4月 技术理论研究根据需求分析结果，进行相关基础理论的研究，搜集和整理国内外相关的技 术数据，能量收集技术。第三阶段： 2015年5月6月 购买器件 购买和能量收集系统开发所需器件及材料。对规划好 的每一部分进行排查所缺乏的必须物品进行采购。第四阶段： 2015年7月12月 系统设计与实现 对能量采集技术进行模块化开发。分工、设计、开发 原型系统，验证所提出技术方法的有效性。第五阶段： 2016年1月3月 系统完善与测试 在实验环境下对成果进行测试，检查实验装置的漏洞，使其稳定、可靠、安 全。五、学校可以提供的条件（1）我们是计算机科学技术学院学生，学校有从事软件教学研发和硬件教学研发的 老师，我们随时可以向老师提出我们那以解决的问题。（2）学校有ACM实验实、综合实验室、数据库实验室、嵌入式实验室，当我们遇到 软件设计问题、数据处理问题等可以及时的进行合作交流和知识共享。 （3）学校有创新基地，那里有好多兴趣浓厚的创新成员，我们可以和他们进行讨论 遇到的技术难题。（4）学校图书馆有大量图书可供查阅与学习。（5）学校提供了方便的网络平台我们随时可以上网查阅一些技术资料。（6）在学校我们团队可一起进行项目创作同时也能锻炼我们的团队配合能力、学习 能力、以及开发经验。（7）学校有浓厚的学习氛围使开发者更加有钻研激情。6、 预期成果 系统工作实现以下功能：（1）能够达到基本得发电功率，启动相应的电学器件，出色的为手机，MP3,手电等电器供应电源。（2）能够比较精准的检测人体健康状况（例：人体温度，心跳脉搏） 和外界的温湿度及时的向主人发出警报状况。（3）危险应急，关键时刻紧急按钮按下，sos求救信号发生器正常工作，及时发出求救信号，同时救援闪烁灯工作并且亮度强烈。 （4）腕表时间正常显示，附带农历和闹钟系统，自动时间校对。（5）有着吸引人且时尚的设计（例如，除了小巧外形之外，它们对用户来说应该显得优雅和精致，一个很好的示例是首饰般的Misfit Shine可穿戴健身追踪器）七、经费预算1、调查费和活动经费：2500元；2、图书材料费：2