陈培杰-新型万能控制终端-谢仁涛剖析

1、湖北文理学院“大学生创新创业训练计划”项目申报书学 院：物理与电子工程学院项目名称：新型万能控制终端 创新训练项目项目类型：口 创业训练项目口 创业实践项目负责人：谢仁涛指导教师：陈培杰湖北文理学院教务处二0一五年四月湖北文理学院2015年大学生创新创业训练项目申报书项目名称新型万能控制终端项目起止时间2015 年4 月至2016 年4月负 责 人姓名年 级学院学号联系电话e-mail谢仁涛大物电学院201311013318772102038/6320382660834143顷目组成员张保江大物电学院20121972136481391241036261余杰大物电学院20121180866485

2、411792212027张冲大物电学院2013128182616589398389607樊国龙大物电学院2012118016648315444681730指 导 数姓名陈培杰职务/职 称副教授所在单位湖北文理学院物理与电子工程学院联系电-mailchenpeijie1234126.co m校 外 导姓名职务/职 称所在单位联系电话e-mail、项目简介（200字左右）“智能硬件”是当前一个热门的话题，但是，市场现有的产品都是基于一个完整的设备进行开发，对于“二次开发”难度相对较大，用户需要购买专用的智能产品，以前的一些还没有超过其寿命的硬件会被浪费掉，而且，如果用户希

3、望更换其功能的时候，就需要购买新的产品，一来花费高，二来不方便。本项目基于以上问题， 提出一种“新型万能控制终端”。其特征为使输入电路通过类似 插排的智能盒子（如下图）与电器连接通过对智能盒子设置、改变指令来实现电器的智能化 特点在于：在单片机控制的继电器开关基础上，外部开拓 usb智能接口，插上usb智能终端可以自由拓展相应的功能 。目的在于：更方便的实现普通电器智能化、自动化。例如如果运用于家庭电路、电器可以很方便的实现当下热门的智能家居、智能房屋的效果；运用工业生产则能实现普通设备的自动化、智能化等，我们现在已经做出的第一代产品已经可以实现远程（遥控器、手机蓝牙、手机apr电脑软件等）控

4、制电器的通断和定时通断的功能。智能终端输出接口1/a b 0，usb 智百瞬口v兄智解件二、申请理由（包括自身/团队具备的知识、条件、特长、兴趣、前期准备等）前期准备：1、团队成员已经对当下一些智能硬件的原理和性能有一定了解。2、团队在经过“ frid快递扫描装置”的项目训练后对项目开展有了足够的经验和团队 协作能力，团队成员对项目各个方面各有特长。3 、团队一些成员对单片机等软件以及一些硬件的性能已经熟练掌握。4 、通过努力该项目第一代产品已经基本成型。5 、指导老师有过多年指导项目的经验，对指导项目十分熟悉。团队基础/成员介绍：1、团队成员都是在实验室接受过训练的学生，在实践方面能力都很强

5、。谢仁涛：13级物理学专业学生。2013年获得湖北省大学生创新创业项目立项一项，并 参加过多次学科竞赛，2014年7月 获得全国第六届“立思杯”大学生与研究生自制教具与 设计评展中荣获二等奖，2014年9月在湖北省第三届大学生物理实验创新设计竞赛中两件作品分别荣获二等奖、三等奖，2014年11月在湖北文理学院“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛中两件作品分别荣获一等奖、三等奖。具有较强的组织和协调能力，并对本项目有较深入的理解和一定的创新思想，并且对当下智能硬件有强烈的兴趣。樊国龙：12级自动化专业的学生。热爱学习，态度认真，办事踏实可靠，能够及时并 超额完成任务，学业成绩一直领先，实践能力强

6、，从大二开始，作为项目负责人为校内外指导老师完成各种自动化、 物理与电子方面的项目任务，总能够出色完成，参加过“挑战杯”、“ti杯电子设计大赛”、“物理创新设计竞赛”等多项有竞争力的比赛，均取得优异的成绩，获得学院“十大科技明星”的荣誉。大三开始对外承接项目，参与一些企业、公司产品 的设计研发并成功打通过市场，专注于自动化、物联网方向实用类产品的研究，擅长技术沟通。张保江：12级自动化专业学生。乐于进取，积极勤奋，有团队精神，拥有专业知识， 也有独立的思维能力，工作态度认真，乐于与人交往，对技术有着浓厚的兴趣，热爱设计， 在校期间曾参加过班级和校园的电子比赛，动手能力比较强。获得过校电子设计竞

7、赛一等奖、湖北省电子设计大赛三等奖、国家励志奖学金等荣誉。余杰：12级自动化专业学生。勤奋努力，乐于向他人学习，认真完成任务，并且协助 负责人将项目完成的更完美，在校期间努力学习专业知识，参加课外活动，曾获校电子设计竞赛一等奖、湖北电子设计大赛三等奖、国家励志奖学金、校内专业讲学金、社会工作奖等荣誉。张冲：13级电子信息工程专业学生，自入学起就在实验室学习电子技术以及嵌入式， 期间自己动手做过电路板，有一定的动手实践能力，熟悉 altium designer的使用，可以运 用multisim 在模电数电方面白仿真，以及 proteus软件对单片机的仿真，目前学习了51单片机和stm32b处理器

8、，大一的时候在大学生物理创新项目中获得过三等奖，大二的时候在校挑战杯也获得过三等奖，目前正在准备全国大学生的飞思卡尔比赛。2、指导老师认真负责，善于沟通，有较强的指导学生学生学科竞赛的能力和经验，曾 指导学生参加过湖北省大学生物理实验创新大赛等学科竞赛，获得过二等奖、三等奖等多项 奖项，对本课题相关知识背景有一定的了解和认识。条件基础：1、项目负责人去年申请的省级创新类项目 “基于透明tio2纳米管阵列的有机无机杂化 太阳能电池的制备及其光电性能研究”和校级创新类项目“基于rfid的快递扫描系统”已经按照预期目标落实到位。2、团队成员都经过物电学院各专业实验室训练，无论在专业知识和动手能力方面

9、都十 分强，并且在几次科技竞赛和与校外企业合作过程中已经对智能电子产品开发有了许多经 验。3、团队各成员对现有的智能硬件也有一定的研究，并且对开发出功能更强大、兼容性 更好的产品有强烈的兴趣。4 、项目指导老师也拥有多年指导大创项目的经验和经历。5、团队拥有可以开发该产品的设备和环境。6、项目属于跨自动化专业与电子专业的物联网领域，非常适合我们的团队。7、正在学习的32位单片机、可以在项目编程方面起到一定的促进作用。8、目前智能硬件市场有各种产品，但是功能都存在局限，缺乏第三方产品，各个接入设备之间不能兼容， 互操作性差，不利于产品的功能扩充 ，且价格昂贵，急需要做出克服这 些缺陷的产品。三、

10、项目方案（计划、技术路线、人员分工等 ）计划：结合当前智能硬件的发展基础以及存在的不足在现有技术上谋求创新。制作出受控终端，做好 us的卜扩，可以实现基本的自动控制功能。做出一些符合实际需求的 usb迷你插件，并利用编程技术对插件的性能进行不断完善。将设备产品化，加固，确保可以长期稳定使用。尝试性能测试，将设备带入家庭，工厂等，体验产品的功能，并不断完善，努力做出功能稳定、符合真实需求的产品。进一步优化程序，提升产品性能，并寻找外界企业进行合作。做出功能更多的插件，并实现产品化。进行长期技术支持和维护，并开放对外相关项目的承接。技术路线：系统构成1、智能终端直接和外部电路相连接2、智能终端再与

11、各个需要智能化的设备相连接3、手机和电脑等设备可以直接通过网络给智能终端发射指令，利用写好程序的插件即可实 现远程对设备的操控智能终端设备连接图:单片机：作为控制器接受外来信号并解码运算，使用c语言进行编程开发。继电器：用来控制输出通断及强电转换。输出接口：可以插接外部设别的高压或者抵压接口，这里采用不同种类的接口组合以适应各种外设需求。智能输入接口用来接收用户发来的信息，这一接口需要兼容各种不同的通信协议，如： 高频、无线、蓝牙、红外线、指纹、串口等等。以满足任何智能遥控终端都可以控制。输入设备需要 与该智能终端设备进行密码锁绑定，以提高安全性和稳定性。输入设备连接图:被控设备设备2设备3i

12、2c或者输入设备形如一个小型 usb插头，外置信号接收器，将接受到的遥控信号通过 串口输入到智能终端，从而控制相应的设备。协议：使用国际通用协议以提高设备的兼容性。i2c总线的时序图：启动数据变化黜据有妓停止scl | 1ttn1/厂5/sdai j i 1-1_区二z7?_l/-1、串口总线的时序图：霁 mxuixbxm 7mxm y-xm y 停止粒 但时间i卜二十.一十. , 1 * . ii-ikiiiiiiiiiii悦用利iiiiiiiii 1ni3/2慎时网1个徨时间2、spi总线时序图:小/fmnnnruuuuuin皿皿rmsblsb终极目标：在保证终端安全性的同时，尽可能地小型

13、化，提高其智能等级，提高协议的兼容和 扩展输入和控制对象范围，逐步实现“万能控制”的目标。四、项目特色与创新点1、项目产品可以更加方便的实现电子、电器设备的智能化、自动化。2、项目产品具有克服当下智能产品功能扩展方面的局限，可以实现功能的无限扩展。3、项目产品的兼容性会比以往的产品更好，可以实现同时对多个电器设备进行智能控制。4、项目产品贴近生活，实用性强，且和互联网时代各种智能网络领域相结合，对实现更高品质的生活，及减少人工、降低成本具有重要意义。5、项目产品可以弥补现在智能硬件“二次开发”成本高昂的现状，实现低成本改造。五、项目进度安排2015年4月-2015年5月：动员团队，继续加强学习

14、相关技术的知识，为项目开展做好充分准备。2015年5月-2015年6月：提出可行性方案，分析、论证，最后得出具体实施方案。2015年6月-2015年7月：项目组员落实分工，制板，编程，焊接，封装完成一个测试样品，此期间开展每周进度 交流会。2015 年 9 月-2015 年 11 月：完成性能测试，并进行实地的测试，对产品的不足进行修改。实现样品到商品的转化，包括包装、说明书、技术指标、批量生产方法途径等；进行实地测试，模拟实际操作一段时间记录实际情况。如果成功率未达到预期目标，继续研究改进，直至完全稳定。如果成功率达到预期目标，则和外界合作争取将产品推向市场，同时深入市场，进一步了解市场需求。2016年4月之前：写出产品专利申请书，完成作品向专利的转化。完成项目相关论文，并争取在核心期刊发表。六、项目经费使用计划（要求说明项目经费）1、电子器件、芯片等材料费：3000元2、交通费：1000元3、包装设计制作费用： 1000元4、智能硬件研发资料费：2000元5、和外界企业合作费用： 2000元6、后期维护费用：1000总计：10000.00元七、项目完成预期成果（论文级别、专利、设计、产品、服务；创新实践项目需说明公司规 模、营业额等）1