智能入户系统的设计与实现开题报告

 2023-11-23 09:08:51

1. 研究目的与意义

在智能化、自动化高新技术的驱动下,智能家居行业进入了飞速发展时期。根据国家相关部委推进智慧城市建设部署,以及各地方政府的安排,我国启动智慧城市建设和在建智慧城市的城市数量超过500个。随着各地智慧城市建设提速,相关市场规模将有望扩容至千亿,甚至万亿级别。在现代时尚家具的基础上,将组合智能、电子智能、机械智能、物联智能巧妙的融入产品当中,使家具智能化、国际化、时尚化,使家居生活更加便捷、舒适,是新贵生活方式重要组成部分,是未来国际家居的发展潮流和趋势。本题选用的是便捷使用的智能入户系统,在户外可通过指纹传输进行开锁入户,在自动模式下,能根据周围环境光线的明暗和检测周围是否有人来判断是否开启室内入户灯。基于红外传感器,当人离开时,室内入户灯延迟5秒自动关灯;另外还附有温度测距传感器测温,当室内温度过高,蜂鸣器响报警提示。

主要是对运用单片机对入户系统进行智能化,使用传感器实现指纹开锁,火灾报警等功能。

2. 课题关键问题和重难点

智能家居最基本的目标是为人们提供一个舒适、安全、方便和高效的生活环境。本课题对人们每天都要使用的门,来展开研究,为实现方便,安全等智能的入户,以其安全、便捷的性能,承担起守护家居安全的责任。

在使用传统钥匙机械入户上进行改变,入户通过独一无二的指纹进行验证,并在家里入户侧安装温度传感器与感应灯光。正常指纹锁识别主人成功后,家庭成员可以打开家门进入门厅,并及时点亮室内入户灯光,在室内温度达到火灾标准,通过温度传感器进行收集数据,发出警铃并闪烁灯光。

对于指纹解锁传感和温度传感器对灯具的控制和传输,在单片机的端口与器件设计之间连接好每个元器件,并对其课题在限度内进行改进,更加完善智能入户系统并加强其实用性和普遍性。

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3. 国内外研究现状(文献综述)

单片微型计算机(Single ChipMicrocomputer),又称微控制器(Micro controller Unit)或嵌入式控制器(Embedded Controller)。通常是将组成计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上而形成的微型计算机,其片内常含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等。据统计,目前全世界单片机(嵌入式处理器)的品种总量已经超过1000多种,流行体系结构约30个系列,其中8051 体系仍占有半壁江山。

从单片机的发展历程来看,单片机技术的发展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导,以广泛的应用领域的迫切需求为动力,展现出以下技术特点:

超长的使用寿命

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4. 研究方案

单片机是一种集成在电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。小到玩具车、电子手表,大到航天器、机器人,无论是数据采集、工业控制还是智能化仪器仪表及通信设备,到处都有单片机的身影。其主要的应用领域如下:(1)在机电一体化中的应用。单片机与传统的机械产品结合使传统的机械产品结构简化、控制走向智能化,让传统的产品向新一代的机电一体化产品转变,这是机械工业发展的方向。(2)在监控系统中的应用。单片机应用于仪器仪表设备中促使仪器仪表向数字化、智能化、多功能化和综合化等方向发展。单片机的软件编程技术使长期以来测量仪表中的误差修正、线性化的处理等问题迎刃而解。(3)在测控系统中的应用。单片机可以用于各种工业控制系统、自适应控制系统、数据采集系统等。例如,工业上的锅炉控制、电机控制、车辆检测系统、水闸自动控制、数控机床及军事上的兵器装备等。(4)在智能接口中的应用。计算机系统,特别是较大型的工业测控系统采用单片机进行接口的控制管理,单片机与主机并行工作,可大大提高系统的运行速度。

使用STC-ISP 、Keil C51等仿真软件,Keil是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统,该软件包括C编译器、宏汇编、链接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案。在本教材中用于程序的编译、调试等,经Keil编译后生成HEX文件,结合STC-ISP烧录软件,将HEX烧录到单片机中。STC-ISP是一款单片机下载编程烧录软件,是针对STC系列单片机而设计的,使用简便,在本学习中通过STC-ISP将HEX文件烧录到单片机中。

基于课题的传感器和仿真要求,选取红外传感器、光敏传感器和温度传感器,在单片机系统上,利用Protel等软件设计出应用系统的电路原理图,机器语言:又称为二进制目标代码,是CPU硬件唯一能够直接识别的语言,在设计CPU时就已经确定其代码的含义。人们要计算机所执行的所有操作,最终都必须转换成为相应的机器语言由CPU识别、控制执行,CPU系列不同,其机器语言代码的含义也不尽相同。汇编语言:由于机器语言必须转换为二进制代码描述,不便于记忆、使用和直接编写程序,为此产生了与机器语言相对应的汇编语言,用汇编语言编写的程序执行速度快,占用存储单元少,效率高。高级语言:高级语言具有非常好的可读性,使程序的编写和操作都十分方便,目前广泛使用的高级语言是C51。汇编语言和高级语言都必须被翻译成机器语言之后才能被CPU识别。

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5. 工作计划

2022-2023-1学期第15-16周

完成选题,查阅相关中英文资料,进行相关技术的学习;

第17周 与导师沟通进行课题总体规划;

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