陳培杰-新型萬能控制終端-謝仁濤

1、湖北文理學(xué)院“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”項(xiàng)目申報(bào)書學(xué) 院：物理與電子工程學(xué)院項(xiàng)目名稱：新型萬能控制終端項(xiàng)目類型： 創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目 創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目 創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目負(fù) 責(zé) 人：謝 仁 濤指導(dǎo)教師：陳 培 杰湖北文理學(xué)院教務(wù)處二一五年四月 湖北文理學(xué)院2015年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目申報(bào)書項(xiàng)目名稱 新型萬能控制終端項(xiàng)目起止時(shí)間 2015 年 4 月 至 2016 年 4 月負(fù)責(zé)人姓名年級學(xué)院學(xué)號聯(lián)系電話E-mail謝仁濤大二物電學(xué)院201311013318772102038/6320382660834143項(xiàng)目組成員張保江大三物電學(xué)院20121972136481391241036261余杰大三物電學(xué)院201

2、2118086 6485411792212027張沖大二物電學(xué)院2013128182616589398389607樊國龍大三物電學(xué)院2012118016648315444681730指導(dǎo)教師姓名陳培杰職務(wù)/職稱副教授所在單位湖北文理學(xué)院物理與電子工程學(xué)院聯(lián)系電-mailChenpeijie1234校外導(dǎo)師姓名職務(wù)/職稱所在單位聯(lián)系電話E-mail一、項(xiàng)目簡介（200字左右）“智能硬件”是當(dāng)前一個(gè)熱門的話題，但是，市場現(xiàn)有的產(chǎn)品都是基于一個(gè)完整的設(shè)備進(jìn)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(fèi)掉，而且，如果

3、用戶希望更換其功能的時(shí)候，就需要購買新的產(chǎn)品，一來花費(fèi)高，二來不方便。 本項(xiàng)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(shè)置、改變指令來實(shí)現(xiàn)電器的智能化，特點(diǎn)在于：在單片機(jī)控制的繼電器開關(guān)基礎(chǔ)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(yīng)的功能。目的在于：更方便的實(shí)現(xiàn)普通電器智能化、自動(dòng)化。例如如果運(yùn)用于家庭電路、電器可以很方便的實(shí)現(xiàn)當(dāng)下熱門的智能家居、智能房屋的效果；運(yùn)用工業(yè)生產(chǎn)則能實(shí)現(xiàn)普通設(shè)備的自動(dòng)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程（遙控器、手機(jī)藍(lán)牙、手機(jī)APP、電腦軟件等）

4、控制電器的通斷和定時(shí)通斷的功能。二、申請理由（包括自身/團(tuán)隊(duì)具備的知識、條件、特長、興趣、前期準(zhǔn)備等）前期準(zhǔn)備：1、團(tuán)隊(duì)成員已經(jīng)對當(dāng)下一些智能硬件的原理和性能有一定了解。2、團(tuán)隊(duì)在經(jīng)過“FRID快遞掃描裝置”的項(xiàng)目訓(xùn)練后對項(xiàng)目開展有了足夠的經(jīng)驗(yàn)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，團(tuán)隊(duì)成員對項(xiàng)目各個(gè)方面各有特長。 3、團(tuán)隊(duì)一些成員對單片機(jī)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(xiàng)目第一代產(chǎn)品已經(jīng)基本成型。 5、指導(dǎo)老師有過多年指導(dǎo)項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，對指導(dǎo)項(xiàng)目十分熟悉。 團(tuán)隊(duì)基礎(chǔ)/成員介紹：1、 團(tuán)隊(duì)成員都是在實(shí)驗(yàn)室接受過訓(xùn)練的學(xué)生，在實(shí)踐方面能力都很強(qiáng)。 謝仁濤：13級物理學(xué)專業(yè)學(xué)生。2013年獲得湖北省大

5、學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目立項(xiàng)一項(xiàng)，并參加過多次學(xué)科競賽，2014年7月 獲得全國第六屆“立思杯”大學(xué)生與研究生自制教具與設(shè)計(jì)評展中榮獲二等獎(jiǎng)，2014年9月在湖北省第三屆大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽中兩件作品分別榮獲二等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)，2014年11月在湖北文理學(xué)院“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽中兩件作品分別榮獲一等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)。具有較強(qiáng)的組織和協(xié)調(diào)能力，并對本項(xiàng)目有較深入的理解和一定的創(chuàng)新思想， 并且對當(dāng)下智能硬件有強(qiáng)烈的興趣。 樊國龍：12級自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生。熱愛學(xué)習(xí)，態(tài)度認(rèn)真，辦事踏實(shí)可靠，能夠及時(shí)并超額完成任務(wù)，學(xué)業(yè)成績一直領(lǐng)先,實(shí)踐能力強(qiáng)，從大二開始，作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人為校內(nèi)外指導(dǎo)老師完成各種自動(dòng)

6、化、物理與電子方面的項(xiàng)目任務(wù)，總能夠出色完成，參加過“挑戰(zhàn)杯”、“TI杯電子設(shè)計(jì)大賽”、“物理創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽”等多項(xiàng)有競爭力的比賽，均取得優(yōu)異的成績，獲得學(xué)院“十大科技明星”的榮譽(yù)。大三開始對外承接項(xiàng)目，參與一些企業(yè)、公司產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)并成功打通過市場，專注于自動(dòng)化、物聯(lián)網(wǎng)方向?qū)嵱妙惍a(chǎn)品的研究，擅長技術(shù)溝通。 張保江：12級自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生。樂于進(jìn)取，積極勤奮，有團(tuán)隊(duì)精神，擁有專業(yè)知識，也有獨(dú)立的思維能力，工作態(tài)度認(rèn)真，樂于與人交往，對技術(shù)有著濃厚的興趣，熱愛設(shè)計(jì)，在校期間曾參加過班級和校園的電子比賽，動(dòng)手能力比較強(qiáng)。獲得過校電子設(shè)計(jì)競賽一等獎(jiǎng)、湖北省電子設(shè)計(jì)大賽三等獎(jiǎng)、國家勵(lì)志獎(jiǎng)學(xué)金等榮譽(yù)。 余

7、杰：12級自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生。勤奮努力，樂于向他人學(xué)習(xí)，認(rèn)真完成任務(wù)，并且協(xié)助負(fù)責(zé)人將項(xiàng)目完成的更完美，在校期間努力學(xué)習(xí)專業(yè)知識，參加課外活動(dòng)，曾獲校電子設(shè)計(jì)競賽一等獎(jiǎng)、湖北電子設(shè)計(jì)大賽三等獎(jiǎng)、國家勵(lì)志獎(jiǎng)學(xué)金、校內(nèi)專業(yè)講學(xué)金、社會工作獎(jiǎng)等榮譽(yù)。 張沖：13級電子信息工程專業(yè)學(xué)生，自入學(xué)起就在實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)電子技術(shù)以及嵌入式，期間自己動(dòng)手做過電路板，有一定的動(dòng)手實(shí)踐能力，熟悉Altium Designer的使用，可以運(yùn)用Multisim在模電數(shù)電方面的仿真，以及Proteus軟件對單片機(jī)的仿真，目前學(xué)習(xí)了51單片機(jī)和STM32微處理器，大一的時(shí)候在大學(xué)生物理創(chuàng)新項(xiàng)目中獲得過三等獎(jiǎng)，大二的時(shí)候在校挑戰(zhàn)杯也

8、獲得過三等獎(jiǎng)，目前正在準(zhǔn)備全國大學(xué)生的飛思卡爾比賽。2、 指導(dǎo)老師認(rèn)真負(fù)責(zé)，善于溝通，有較強(qiáng)的指導(dǎo)學(xué)生學(xué)生學(xué)科競賽的能力和經(jīng)驗(yàn)，曾指導(dǎo)學(xué)生參加過湖北省大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新大賽等學(xué)科競賽，獲得過二等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)等多項(xiàng)獎(jiǎng)項(xiàng)，對本課題相關(guān)知識背景有一定的了解和認(rèn)識。 條件基礎(chǔ)：1、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人去年申請的省級創(chuàng)新類項(xiàng)目“基于透明TiO2納米管陣列的有機(jī)無機(jī)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(xiàng)目“基于RFID的快遞掃描系統(tǒng)”已經(jīng)按照預(yù)期目標(biāo)落實(shí)到位。2、團(tuán)隊(duì)成員都經(jīng)過物電學(xué)院各專業(yè)實(shí)驗(yàn)室訓(xùn)練，無論在專業(yè)知識和動(dòng)手能力方面都十分強(qiáng)，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(yàn)。3、團(tuán)隊(duì)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(qiáng)大、兼容性更好的產(chǎn)品有強(qiáng)烈的興趣。 4、項(xiàng)目指導(dǎo)老師也擁有多年指導(dǎo)大創(chuàng)項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)歷。5、團(tuán)隊(duì)擁有可以開發(fā)該產(chǎn)品的設(shè)備和環(huán)境。6、項(xiàng)目屬于跨自動(dòng)化專業(yè)與電子專業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，非常適合我們的團(tuán)隊(duì)。7、正在學(xué)習(xí)的32位單片機(jī)、可以在項(xiàng)目編程方面起到一定的促進(jìn)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(gè)接入設(shè)備之間不能兼容，互操作性差，不利于產(chǎn)品的功能擴(kuò)充，且價(jià)格昂貴，急需要做出克服這些缺陷的產(chǎn)品。三、項(xiàng)目方案（計(jì)劃、技術(shù)路線、人員分工等）計(jì)劃：l 結(jié)合當(dāng)前智能硬件的發(fā)展基礎(chǔ)以及存在的不

10、足在現(xiàn)有技術(shù)上謀求創(chuàng)新。 l 制作出受控終端，做好USB外擴(kuò)，可以實(shí)現(xiàn)基本的自動(dòng)控制功能。l 做出一些符合實(shí)際需求的USB迷你插件，并利用編程技術(shù)對插件的性能進(jìn)行不斷完善。l 將設(shè)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(shè)備帶入家庭，工廠等，體驗(yàn)產(chǎn)品的功能，并不斷完善，努力做出功能穩(wěn)定、符合真實(shí)需求的產(chǎn)品。l 進(jìn)一步優(yōu)化程序，提升產(chǎn)品性能，并尋找外界企業(yè)進(jìn)行合作。l 做出功能更多的插件，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化。l 進(jìn)行長期技術(shù)支持和維護(hù)，并開放對外相關(guān)項(xiàng)目的承接。技術(shù)路線： 系統(tǒng)構(gòu)成上位機(jī)軟件手機(jī)APP1、 智能終端直接和外部電路相連接2、 智能終端再與各個(gè)需要智能化的設(shè)備相連接3、

11、手機(jī)和電腦等設(shè)備可以直接通過網(wǎng)絡(luò)給智能終端發(fā)射指令，利用寫好程序的插件即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對設(shè)備的操控智能終端設(shè)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(jī)智能化輸入接口 單片機(jī)：作為控制器接受外來信號并解碼運(yùn)算，使用C語言進(jìn)行編程開發(fā)。繼電器：用來控制輸出通斷及強(qiáng)電轉(zhuǎn)換。輸出接口：可以插接外部設(shè)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(yīng)各種外設(shè)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(lán)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(shè)備需要 與該智能終端設(shè)備進(jìn)行密碼鎖綁定，以

12、提高安全性和穩(wěn)定性。輸入設(shè)備連接圖：被控設(shè)備設(shè)備2智能終端設(shè)備3輸入設(shè)備USB 輸入設(shè)備形如一個(gè)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(yīng)的設(shè)備。協(xié)議：使用國際通用協(xié)議以提高設(shè)備的兼容性。I²C總線的時(shí)序圖：1、 串口總線的時(shí)序圖：2、 SPI總線時(shí)序圖：終極目標(biāo)：在保證終端安全性的同時(shí)，盡可能地小型化，提高其智能等級，提高協(xié)議的兼容和擴(kuò)展輸入和控制對象范圍，逐步實(shí)現(xiàn)“萬能控制”的目標(biāo)。四、項(xiàng)目特色與創(chuàng)新點(diǎn)1、項(xiàng)目產(chǎn)品可以更加方便的實(shí)現(xiàn)電子、電器設(shè)備的智能化、自動(dòng)化。2、項(xiàng)目產(chǎn)品具有克服當(dāng)下智能產(chǎn)品功能擴(kuò)展方面的局限，可

13、以實(shí)現(xiàn)功能的無限擴(kuò)展。3、項(xiàng)目產(chǎn)品的兼容性會比以往的產(chǎn)品更好，可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)對多個(gè)電器設(shè)備進(jìn)行智能控制。4、項(xiàng)目產(chǎn)品貼近生活，實(shí)用性強(qiáng)，且和互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代各種智能網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域相結(jié)合，對實(shí)現(xiàn)更高品質(zhì)的生活，及減少人工、降低成本具有重要意義。5、項(xiàng)目產(chǎn)品可以彌補(bǔ)現(xiàn)在智能硬件“二次開發(fā)”成本高昂的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)低成本改造。五、項(xiàng)目進(jìn)度安排2015年4月-2015年5月：l 動(dòng)員團(tuán)隊(duì)，繼續(xù)加強(qiáng)學(xué)習(xí)相關(guān)技術(shù)的知識，為項(xiàng)目開展做好充分準(zhǔn)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(shí)施方案。2015年6月-2015年7月：l 項(xiàng)目組員落實(shí)分工，制板，編程，焊接，封裝完成一個(gè)測試樣品，此

14、期間開展每周進(jìn)度交流會。2015年9月-2015年11月：l 完成性能測試，并進(jìn)行實(shí)地的測試，對產(chǎn)品的不足進(jìn)行修改。l 實(shí)現(xiàn)樣品到商品的轉(zhuǎn)化，包括包裝、說明書、技術(shù)指標(biāo)、批量生產(chǎn)方法途徑等；進(jìn)行實(shí)地測試，模擬實(shí)際操作一段時(shí)間記錄實(shí)際情況。l 如果成功率未達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，繼續(xù)研究改進(jìn)，直至完全穩(wěn)定。l 如果成功率達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，則和外界合作爭取將產(chǎn)品推向市場，同時(shí)深入市場，進(jìn)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?qū)＠霓D(zhuǎn)化。l 完成項(xiàng)目相關(guān)論文，并爭取在核心期刊發(fā)表。六、項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)使用計(jì)劃（要求說明項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)）1、電子器件、芯片等材料費(fèi)：3000元2、交通費(fèi)：1000元3、包裝設(shè)計(jì)制作費(fèi)用：1000元4、智能硬件研發(fā)資料費(fèi)：2000元5、和外界企業(yè)合作費(fèi)用：2000元6、后期維護(hù)費(fèi)用：1000 總計(jì)：10000.00元七、項(xiàng)目完成預(yù)期成果（論文級別、專利、設(shè)計(jì)、產(chǎn)品、服務(wù)；創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目需說明公司規(guī)模、營業(yè)額等）1、研制出試驗(yàn)型作品，實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目預(yù)期功能