陳培杰-新型萬能控制終端-謝仁濤

1、湖北文理學院“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃”項目申報書學 院：物理與電子工程學院項目名稱：新型萬能控制終端項目類型： 創(chuàng)新訓練項目 創(chuàng)業(yè)訓練項目 創(chuàng)業(yè)實踐項目負 責 人：謝 仁 濤指導教師：陳 培 杰湖北文理學院教務處二一五年四月 湖北文理學院2015年大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目申報書項目名稱 新型萬能控制終端項目起止時間 2015 年 4 月 至 2016 年 4 月負責人姓名年級學院學號聯(lián)系電話E-mail謝仁濤大二物電學院201311013318772102038/6320382660834143項目組成員張保江大三物電學院20121972136481391241036261余杰大三物電學院201

2、2118086 6485411792212027張沖大二物電學院2013128182616589398389607樊國龍大三物電學院2012118016648315444681730指導教師姓名陳培杰職務/職稱副教授所在單位湖北文理學院物理與電子工程學院聯(lián)系電-mailChenpeijie1234校外導師姓名職務/職稱所在單位聯(lián)系電話E-mail一、項目簡介（200字左右）“智能硬件”是當前一個熱門的話題，但是，市場現(xiàn)有的產(chǎn)品都是基于一個完整的設備進行開發(fā)，對于“二次開發(fā)”難度相對較大，用戶需要購買專用的智能產(chǎn)品，以前的一些還沒有超過其壽命的硬件會被浪費掉，而且，如果

3、用戶希望更換其功能的時候，就需要購買新的產(chǎn)品，一來花費高，二來不方便。 本項目基于以上問題，提出一種“新型萬能控制終端”。其特征為使輸入電路通過類似插排的智能盒子(如下圖)與電器連接通過對智能盒子設置、改變指令來實現(xiàn)電器的智能化，特點在于：在單片機控制的繼電器開關基礎上，外部開拓USB智能接口，插上USB智能終端可以自由拓展相應的功能。目的在于：更方便的實現(xiàn)普通電器智能化、自動化。例如如果運用于家庭電路、電器可以很方便的實現(xiàn)當下熱門的智能家居、智能房屋的效果；運用工業(yè)生產(chǎn)則能實現(xiàn)普通設備的自動化、智能化等，我們現(xiàn)在已經(jīng)做出的第一代產(chǎn)品已經(jīng)可以實現(xiàn)遠程（遙控器、手機藍牙、手機APP、電腦軟件等）

4、控制電器的通斷和定時通斷的功能。二、申請理由（包括自身/團隊具備的知識、條件、特長、興趣、前期準備等）前期準備：1、團隊成員已經(jīng)對當下一些智能硬件的原理和性能有一定了解。2、團隊在經(jīng)過“FRID快遞掃描裝置”的項目訓練后對項目開展有了足夠的經(jīng)驗和團隊協(xié)作能力，團隊成員對項目各個方面各有特長。 3、團隊一些成員對單片機等軟件以及一些硬件的性能已經(jīng)熟練掌握。 4、通過努力該項目第一代產(chǎn)品已經(jīng)基本成型。 5、指導老師有過多年指導項目的經(jīng)驗，對指導項目十分熟悉。 團隊基礎/成員介紹：1、 團隊成員都是在實驗室接受過訓練的學生，在實踐方面能力都很強。 謝仁濤：13級物理學專業(yè)學生。2013年獲得湖北省大

5、學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目立項一項，并參加過多次學科競賽，2014年7月 獲得全國第六屆“立思杯”大學生與研究生自制教具與設計評展中榮獲二等獎，2014年9月在湖北省第三屆大學生物理實驗創(chuàng)新設計競賽中兩件作品分別榮獲二等獎、三等獎，2014年11月在湖北文理學院“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技作品競賽中兩件作品分別榮獲一等獎、三等獎。具有較強的組織和協(xié)調能力，并對本項目有較深入的理解和一定的創(chuàng)新思想， 并且對當下智能硬件有強烈的興趣。 樊國龍：12級自動化專業(yè)的學生。熱愛學習，態(tài)度認真，辦事踏實可靠，能夠及時并超額完成任務，學業(yè)成績一直領先,實踐能力強，從大二開始，作為項目負責人為校內外指導老師完成各種自動

6、化、物理與電子方面的項目任務，總能夠出色完成，參加過“挑戰(zhàn)杯”、“TI杯電子設計大賽”、“物理創(chuàng)新設計競賽”等多項有競爭力的比賽，均取得優(yōu)異的成績，獲得學院“十大科技明星”的榮譽。大三開始對外承接項目，參與一些企業(yè)、公司產(chǎn)品的設計研發(fā)并成功打通過市場，專注于自動化、物聯(lián)網(wǎng)方向實用類產(chǎn)品的研究，擅長技術溝通。 張保江：12級自動化專業(yè)學生。樂于進取，積極勤奮，有團隊精神，擁有專業(yè)知識，也有獨立的思維能力，工作態(tài)度認真，樂于與人交往，對技術有著濃厚的興趣，熱愛設計，在校期間曾參加過班級和校園的電子比賽，動手能力比較強。獲得過校電子設計競賽一等獎、湖北省電子設計大賽三等獎、國家勵志獎學金等榮譽。 余

7、杰：12級自動化專業(yè)學生。勤奮努力，樂于向他人學習，認真完成任務，并且協(xié)助負責人將項目完成的更完美，在校期間努力學習專業(yè)知識，參加課外活動，曾獲校電子設計競賽一等獎、湖北電子設計大賽三等獎、國家勵志獎學金、校內專業(yè)講學金、社會工作獎等榮譽。 張沖：13級電子信息工程專業(yè)學生，自入學起就在實驗室學習電子技術以及嵌入式，期間自己動手做過電路板，有一定的動手實踐能力，熟悉Altium Designer的使用，可以運用Multisim在模電數(shù)電方面的仿真，以及Proteus軟件對單片機的仿真，目前學習了51單片機和STM32微處理器，大一的時候在大學生物理創(chuàng)新項目中獲得過三等獎，大二的時候在校挑戰(zhàn)杯也

8、獲得過三等獎，目前正在準備全國大學生的飛思卡爾比賽。2、 指導老師認真負責，善于溝通，有較強的指導學生學生學科競賽的能力和經(jīng)驗，曾指導學生參加過湖北省大學生物理實驗創(chuàng)新大賽等學科競賽，獲得過二等獎、三等獎等多項獎項，對本課題相關知識背景有一定的了解和認識。 條件基礎：1、項目負責人去年申請的省級創(chuàng)新類項目“基于透明TiO2納米管陣列的有機無機雜化太陽能電池的制備及其光電性能研究”和校級創(chuàng)新類項目“基于RFID的快遞掃描系統(tǒng)”已經(jīng)按照預期目標落實到位。2、團隊成員都經(jīng)過物電學院各專業(yè)實驗室訓練，無論在專業(yè)知識和動手能力方面都十分強，并且在幾次科技競賽和與校外企業(yè)合作過程中已經(jīng)對智能電子產(chǎn)品開發(fā)有

9、了許多經(jīng)驗。3、團隊各成員對現(xiàn)有的智能硬件也有一定的研究，并且對開發(fā)出功能更強大、兼容性更好的產(chǎn)品有強烈的興趣。 4、項目指導老師也擁有多年指導大創(chuàng)項目的經(jīng)驗和經(jīng)歷。5、團隊擁有可以開發(fā)該產(chǎn)品的設備和環(huán)境。6、項目屬于跨自動化專業(yè)與電子專業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)領域，非常適合我們的團隊。7、正在學習的32位單片機、可以在項目編程方面起到一定的促進作用。8、目前智能硬件市場有各種產(chǎn)品，但是功能都存在局限，缺乏第三方產(chǎn)品，各個接入設備之間不能兼容，互操作性差，不利于產(chǎn)品的功能擴充，且價格昂貴，急需要做出克服這些缺陷的產(chǎn)品。三、項目方案（計劃、技術路線、人員分工等）計劃：l 結合當前智能硬件的發(fā)展基礎以及存在的不

10、足在現(xiàn)有技術上謀求創(chuàng)新。 l 制作出受控終端，做好USB外擴，可以實現(xiàn)基本的自動控制功能。l 做出一些符合實際需求的USB迷你插件，并利用編程技術對插件的性能進行不斷完善。l 將設備產(chǎn)品化，加固，確?？梢蚤L期穩(wěn)定使用。l 嘗試性能測試，將設備帶入家庭，工廠等，體驗產(chǎn)品的功能，并不斷完善，努力做出功能穩(wěn)定、符合真實需求的產(chǎn)品。l 進一步優(yōu)化程序，提升產(chǎn)品性能，并尋找外界企業(yè)進行合作。l 做出功能更多的插件，并實現(xiàn)產(chǎn)品化。l 進行長期技術支持和維護，并開放對外相關項目的承接。技術路線： 系統(tǒng)構成上位機軟件手機APP1、 智能終端直接和外部電路相連接2、 智能終端再與各個需要智能化的設備相連接3、

11、手機和電腦等設備可以直接通過網(wǎng)絡給智能終端發(fā)射指令，利用寫好程序的插件即可實現(xiàn)遠程對設備的操控智能終端設備連接圖：輸出接口1電源繼電器裝置1輸出接口2輸出接口3繼電器裝置2繼電器裝置3單片機智能化輸入接口 單片機：作為控制器接受外來信號并解碼運算，使用C語言進行編程開發(fā)。繼電器：用來控制輸出通斷及強電轉換。輸出接口：可以插接外部設別的高壓或者抵壓接口，這里采用不同種類的接口組合以適應各種外設需求。智能輸入接口用來接收用戶發(fā)來的信息，這一接口需要兼容各種不同的通信協(xié)議，如：高頻、無線、藍牙、紅外線、指紋、串口等等。以滿足任何智能遙控終端都可以控制。輸入設備需要 與該智能終端設備進行密碼鎖綁定，以

12、提高安全性和穩(wěn)定性。輸入設備連接圖：被控設備設備2智能終端設備3輸入設備USB 輸入設備形如一個小型USB插頭，外置信號接收器，將接受到的遙控信號通過I²C或者串口輸入到智能終端，從而控制相應的設備。協(xié)議：使用國際通用協(xié)議以提高設備的兼容性。I²C總線的時序圖：1、 串口總線的時序圖：2、 SPI總線時序圖：終極目標：在保證終端安全性的同時，盡可能地小型化，提高其智能等級，提高協(xié)議的兼容和擴展輸入和控制對象范圍，逐步實現(xiàn)“萬能控制”的目標。四、項目特色與創(chuàng)新點1、項目產(chǎn)品可以更加方便的實現(xiàn)電子、電器設備的智能化、自動化。2、項目產(chǎn)品具有克服當下智能產(chǎn)品功能擴展方面的局限，可

13、以實現(xiàn)功能的無限擴展。3、項目產(chǎn)品的兼容性會比以往的產(chǎn)品更好，可以實現(xiàn)同時對多個電器設備進行智能控制。4、項目產(chǎn)品貼近生活，實用性強，且和互聯(lián)網(wǎng)時代各種智能網(wǎng)絡領域相結合，對實現(xiàn)更高品質的生活，及減少人工、降低成本具有重要意義。5、項目產(chǎn)品可以彌補現(xiàn)在智能硬件“二次開發(fā)”成本高昂的現(xiàn)狀，實現(xiàn)低成本改造。五、項目進度安排2015年4月-2015年5月：l 動員團隊，繼續(xù)加強學習相關技術的知識，為項目開展做好充分準備。2015年5月-2015年6月：l 提出可行性方案，分析、論證，最后得出具體實施方案。2015年6月-2015年7月：l 項目組員落實分工，制板，編程，焊接，封裝完成一個測試樣品，此

14、期間開展每周進度交流會。2015年9月-2015年11月：l 完成性能測試，并進行實地的測試，對產(chǎn)品的不足進行修改。l 實現(xiàn)樣品到商品的轉化，包括包裝、說明書、技術指標、批量生產(chǎn)方法途徑等；進行實地測試，模擬實際操作一段時間記錄實際情況。l 如果成功率未達到預期目標，繼續(xù)研究改進，直至完全穩(wěn)定。l 如果成功率達到預期目標，則和外界合作爭取將產(chǎn)品推向市場，同時深入市場，進一步了解市場需求。2016年4月之前：l 寫出產(chǎn)品專利申請書，完成作品向專利的轉化。l 完成項目相關論文，并爭取在核心期刊發(fā)表。六、項目經(jīng)費使用計劃（要求說明項目經(jīng)費）1、電子器件、芯片等材料費：3000元2、交通費：1000元3、包裝設計制作費用：1000元4、智能硬件研發(fā)資料費：2000元5、和外界企業(yè)合作費用：2000元6、后期維護費用：1000 總計：10000.00元七、項目完成預期成果（論文級別、專利、設計、產(chǎn)品、服務；創(chuàng)新實踐項目需說明公司規(guī)模、營業(yè)額等）1、研制出試驗型作品，實現(xiàn)該項目預期功能