挑战杯---homesmart

《挑战杯---homesmart》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

序号：编码：安徽大学第十四届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛作品申报书作品名称：基于ARM-μC/OS-Ⅱ的低功耗微信智能家居申报者姓名（集体名称）：“HomeSmart”团队类别：□自然科学类学术论文□哲学社会科学类社会调查报告和学术论文□科技发明制作A类√科技发明制作B类11 说明1．申报者应认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。2．申报者在填写申报作品情况时只需根据个人项目或集体项目填写A1或A2表，根据作品类别（自然科学类学术论文、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文、科技发明制作）分别填写B1、B2或B3表。所有申报者可根据情况填写C表。3．表内项目填写时一律用钢笔或打印，字迹要端正、清楚，此申报书可复制。4．序号、编码由安徽大学第十四届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛组委会填写。5．学术论文、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文（若是外文，请附中文版），请以四号楷体打印在A4纸上，附于申报书后，字数在8000字左右（文章版面尺寸14.5×22cm）。6．其他参赛事宜请向安徽大学第14届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛组委会咨询。联系电话：0551—6386112111 A2．申报者情况（集体项目）说明：1．必须由申报者本人按要求填写。2．申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列。申报者代表情况姓名夏玉洁性别女出生年月1994年12月联系电话13721065004系别、专业、年级电子信息工程学院12级通信工程学历本科学制四年入学时间2012-9-1作品名称基于ARM-μC/OS-Ⅱ的低功耗微信智能家居通讯地址合肥市蜀山区九龙路111号安徽大学新区电子信息工程学院其他作者情况姓名性别年龄学历院系专业高长生男20本科电子信息工程学院13级电子许红升男21本科电子信息工程学院12级通信尹凡男19本科电子信息工程学院12级电子指导教师姓名性别职称联系电话所属单位许耀华男副教授13033008559安徽大学电子信息工程学院宋开宏男副教授13966734960安徽大学电子信息工程学院指导意见（签章）年月日11 B3．申报作品情况（科技发明制作）说明：1．必须由申报者本人填写。2．本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认。3．本表必须附有研究报告，并提供图表、曲线、试验数据。原理结构图、外观图（照片）,也可附鉴定证书和应用证书。4．作品分类请按照作品发明点或创新点所在类别填报。作品全称基于ARM-μC/OS-Ⅱ的低功耗微信智能家居作品分类（B）A．机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控制、工程、交通、建筑等）B．信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等）C．数理（包括数学、物理、地球与空间科学等）D．生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健康、卫生、食品等）E．能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化工、生态、环保等）作品设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标1、作品设计本作品以ARM-μC/OS-Ⅱ为软硬件平台，通过采用无线组网低功耗技术、语音识别以及传感器技术，并根据全方位的智能化家居的需要，将采集到的环境温湿度、光线、家电工作状态等信息通过Zigbee无线传输协议上传到上位机控制器，上位机控制器再上传数据到微信终端。通过微信终端的数据信息，用户可以对家里设备的远距离控制，从而实现智能家居控制系统的设计。u技术关键μC/OS-Ⅱ系统移植技术是本项目的关键技术。由于本设计实时性要求比较高，因此需要将实时嵌入式系统μC/OS-Ⅱ移植到MCU中。首先需要将μC/OS-Ⅱ移植到上位机中，移植成功后，然后根据上位机系统需求分许对系统进行任务划分和优先级分配。基于μC/OS-Ⅱ的分监控室上位机多任务运行软件框图如图所以：11 开始系统硬件初始化初始化μC/OS-Ⅱ建立系统启动任务并创建任务TaskStart启动μC/OS-Ⅱ创建消息队列MsgQeue1、MsgQeue2、消息邮箱Mbox1、消息邮箱Mbox2和信号Sem1系统启动任务TaskStart并创建Task图1基于μC/OS-Ⅱ的上位机多任务运行软件框图u技术指标1、在本设计中运用到了多个传感器，但是由于传感器的输出信号会随着导线的延长而衰减，所以在本设计中将无线传输方式替代传统的导线传输方式，从而使得系统的布线更加方便，而且信号的衰减几乎为零。2、本项目采用无线组网技术的另一大优势就是超低功耗。基于Zigbee通信协议的无线组网技术，有效地解决了功耗过高的问题的，并能解决Zigbee无线通信技术通信范围较小的缺陷。降低功耗的同时，也节省了成本，这为该智能家居控制系统投向市场提供了很好的保障。3、11 实时性永远是通信控制系统追求的一个重要技术指标。本项目为了实现该指标，采用了实时嵌入式操作系统。实时性操作系统不仅能处理一些突发的情况，还能同时给出可能的解决方案，从而可以避免可能的系统崩溃。才外，ARM内核的MCU多为32位单片机，具有很高的总线数据传输速度，从而提高了该智能家居系统的效率。作品的科学性先进性（必须说明与现有技术相比，该作品是否具有突出的实质性技术特点和显著进步。请提供技术性分析说明和参考文献资料）作品在何时、何地、何种机构举行的评审、鉴定、评比、展示等活动中获奖及鉴定结果11 作品所处阶段（A）A实验室阶段B中试阶段C生产阶段D（自填）技术转让方式无作品可展示的形式√实物、产品□模型□图纸□磁盘□现场演示□图片□录像□样品使用说明及该作品的技术特点和优势，提供该作品适用范围及推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测u实时性和低功耗是本项目的两大技术特点和优势，这两点具体体现在μC/OS-Ⅱ和ZigBee通信技术上。1、实时性目前嵌入式系统技术已经成为最热门的应用技术之一，嵌入式系统已经渗透到社会生活的方方面面。特别是在当今无线通信技术快速发展的大背景下，面向控制、通信等领域的嵌入式实时操作系统RTOS满足了通信领域等对实时性的高要求。本科技作品使用的μC/OS-Ⅱ正是一种实时嵌入式系统。首先，嵌入式操作系统RTOS能够提高系统的稳定性。在控制系统中，出于安全方面的考虑，不仅要求系统不能崩溃，还要有自愈能力；不仅要求在硬件设计方面提高系统的可靠性和抗干扰性，而且也在软件设计方面提高系统的抗干扰性，尽可能低减少安全漏洞和不可靠的隐患。长期以来的前后台系统软件设计在遇到强干扰时，运行的程序往往会产生异常、出错、跑飞，甚至死循环，最终导致系统的崩溃。而RTOS管理的系统，这种干扰可能会引起若干进程中的一个被破坏，但可以通过运行的系统监控进程对其进行修复。通常情况下，这个系统进程用来监视各进程的运行状况，遇到异常情况时通过采取一些有利于系统稳定可靠地措施，如把有问题的任务清除掉等方法，能够有效解决系统的干扰问题，一般不会出现系统崩溃。2、低功耗本项目所采用的ZigBee无线通信技术是当今的热门无线通信技术。Zigbee技术是随着工业自动化对无线通信和数据传输的需求而产生的。Zigbee网络省电、可靠、成本低、容量大，可广泛应用于各种控制领域。11 Zigbee技术与传统的通信技术相比具有很大优势。比如在蓝牙技术的使用过程中人们发现蓝牙技术尽管有许多有点，但仍存在许多缺陷。对工业、家庭自动化控制和遥感控制领域而言，蓝牙技术显得太复杂，功耗大，距离近，组网规模太小等。而工业自动化对无线通信的需求越来越强。正因此，经过人们长期努力，Zigbee协议在2003年中通过后，于2004年正式问世了。Zigbee是一个由多到65000个无线传感模块组成的一个无线数据传输网络平台，十分类似现有的移动通信的CDMA或GSM网，每一个Zigbee网络数传模块类似移动网络的一个基站，在整个网络范围内，他们之间可以进行相互通信；每个网络节点间的距离可以从标准的75米，到扩展后的几百米，甚至几公里；另外整个Zigbee网络还可以与现有的其它网络链接。例如，你可以通过互联网在北京控制云南某地的一个Zigbee控制网络。u适用范围1、微信控制，智能从此大不同。“微信二维码”、“微信支付”等的出现掀起一阵微信狂潮。越来越多的人会适用微信这样一种手机客户终端。利用这一背景，本项目将微信客户端作为智能家具的终端，从而达到扩大本科技作品的适用人群，使得该智能家居系统真正的走入大家的生活，让人们体验到“智能”的所在！2、语音识别模块，为特殊人群服务。为了适应残疾人群以及一些老年人群，本作品设计了语音识别模块。该模块可以方便残疾和老年人群能够在手脚等不方便的情况下，达到对门窗、家电等的控制，或者处理一些紧急情况。该设计使得家居系统智能的同时，还人性化。u市场分析和经济效益从经济效益来讲，Zigbee技术有两大特点。第一：从无网络使用费.使用移动网需要长期支付网络使用费，而且是按节点终端的数量计算的，而Zigbee没有这笔费用；第二：设备投入低。使用移动网需要购买移动终端设备，每个终端的价格在人民币1000元上下，而使用Zigbee网络，不仅Zigbee网络节点模块（相当于基站）费用每只人民币不到1000元，而且，主要使用的网络子节点（相当于手机）的价格还要低得多。11 此外，一般来说，三室二厅安装一套智能家居系统，一般只是普通的灯光控制便宜的1万元左右，常规功能都有且比较经济的是4-6万，进口高档的一般是8-15万。我们的系统力争做到1万元人民币以内并且功能齐全，估计售价5-10万元人民币。预计早期年销售100套，利润在300万以上，并创造更多就业机会，从而产生巨大的社会效益。此外该系统具有良好的拓展性能，可以在此基础上开发基于GPRS模块的智能家居远程控制系统和基于WEB服务器和家庭网关的网络化智能家居系统。因此应用前景广泛，商业价值可观。专利申报情况□提出专利申报申报号申报日期年月日□已获专利权批准批准号批准日期年月日√未提出专利申请科研管理部门签章（签章）年月日11 C．当前国内外同类课题研究水平概述说明：1．申报者可根据作品类别和情况填写。2．填写此栏有助于评审。11 D．推荐者情况及对作品的说明说明：1．由推荐者本人填写。2．推荐者须具有高级专业技术职称，并与申报作品相同或相关领域的专家学者或专业技术人员（教研组集体）推荐亦可。3．推荐者填写此部分，即视为同意推荐。4．推荐者所在单位签章仅被视为对推荐者身份的确认。推荐者情况姓名许耀华性别男年龄38职称副教授工作单位安徽大学电子信息工程学院通讯地址合肥市蜀山区九龙路111号安徽大学新区电子信息工程学院邮政编码230601单位电话13033008559住宅电话13033008559推荐者所在单位签章（签章）年月日请对申报者申报情况真实性做出阐述申报项目真实，目前正处于实验室阶段请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景做出评价智能家居是当今社会的一个热点课题，低功耗在现今的低碳社会的重要性日益凸显。本项目正是着力于这两点，运用ARM-μC/OS-Ⅱ软硬件平台以及超低功耗的ZigBee无线通信技术这两大主要技术，力图实现一个智能家居控制系统。该项目结合当下社会热点和市场需求，具有很大的推广前景。11 其它说明无11