物联网导论设计-自由设计M2M的物联网体系.doc

物联网导论课程设计课题名称 物联网导论 所在院系 XXXXX学院 班级 14级物联网 学号 1413XXXXXX 姓名 XXX 指导老师 XXX 时间 2016年3月 分数 物联网导论课程设计任务书姓名：XXX 班级：14级物联网 指导老师：XXX课题名称：自由设计M2M的物联网体系 设计任务与要求1 熟悉掌握物联网概念。2了解物联网的支撑技术。3自行设计一套M2M的物联网应用。4编写此套应用的论文，字数不少于1000-2000。4.1论文应该图文并茂，贴近日常应用。4.2充分发挥，自由想象。4.3 论文中应着重介绍一种物联网支撑技术。设计步骤1 课前调查2 确定方向3 着手编写4及时修正概念介绍M2M定义：M2M是machine-to-machine的简称，即“机器对机器”的缩写，也有人理解为人对机器(man-to-machine)、机器对人(machine-to-man)等，旨在通过通信技术来实现人、机器和系统三者之问的智能化、交互式无缝连接 。M2M设备是能够回答包含在一些设备中的数据的请求或能够自动传送包含在这些设备中的数据的设备。M2M通信与物联网的核心理念一致，不同之处是物联网的概念、所采用的技术及应用场景更宽泛。而M2M则聚焦在无线通信网络应用上，是物联网应用的一种主要方式。设计的物联网应用：智能手环一 产品设计1 概述：智能手环是一种穿戴式智能设备。通过这款手环，用户可以记录日常生活中的锻炼、睡眠、饮食还有健康等实时数据，并将这些数据与手机、平板同步，起到通过数据指导健康生活的作用；并且还具备通话，接收短信，SOS紧急报警系统，GPS系统。2 设计理念：在当今社会，老龄化越来越严重，年轻人因为工作比较忙，所以一些老人得不到很好的照顾。当我们一个人在家出现一些突发病症时，会因为不能及时呼救，而错过最佳治疗时机。当我们跟朋友出去玩不小心失散的时候，可能会因为手机没有信号而找不到队友。我们常常不能合理健康的搭配食物而到导致我们遇到一些疾病，比如：急性肠胃炎。在我们运动的时候想要找到适合自己的运动方式。现在都是智能机，当他们想给我们打电话的时候常常有很多老人无法适应并且正确使用智能机。因此，我非常聪明的设计了这款智能手环。3 设计原理：智能手环通过一个主控芯片来控制，通过一个运动传感器来跟踪你的运动状态和睡眠活动，通过重力加速传感器判断人运动的动作得到一些基础数据传送给主控芯片。由数据连接模块运动传感器，三轴加速度传感器等传感器，以及一些电池、蓝牙通讯模块、震动马达、指示灯，GPS等基本部件组成。并且为它嵌入一个独立的操作系统，以及利用与物联网有关的技术，如：射频识别来完成我们想要达到的效果。4 产品功能： 当家里的老人一个人在家出现突发病症时，这款手环就会启动报警系统，自动拨打”120”，且提供自己的位置，让病人及时得到治疗，向跟它连接的手机发送报告。 当你跟朋友出去玩走散的时候，在偏远的山区没有信号，可以通过定位系统向朋友报告你的位置。 可以每天监控你的睡眠质量，让你清晰地看到你的生活状态，让你可以得到很好地休息，有一个好的状态。 当你每天锻炼的时候，它可以帮你计数，及时反映你的情况，比如：燃烧了多少卡路里。并且根据你的身体健康状况为你制定一套适合你的运动。 当人受到外界伤害时，他会自动开启录像动能，及时记录你的受伤情况。就不会出现“扶不扶”的讨论，家人也能清楚地了解情况。 早上让你远离闹钟的吵扰，用微振动把你从睡梦中唤醒；可以根据你的饮食习惯和身体情况做出对比分析，替你指定一套科学合理的健康饮食；可以用语音操作，还可以手动控制。它还可以实现坐姿提醒，防盗等功能。5 总结： 有了这款智能手环，老人能得到很好地照顾，家人也能及时了解情况，不用在每天担心父母。也不会在孤身一人发生危险的时候，无法向外界求救。有了这款手环，可以让你拥有一套适合自己的运动方式以及一套科学合理的健康饮食，及时反映你的身体情况，让你有一个健康的身体。二 设计电路设计电路：主芯片用Atmal 328P，芯片引脚及各个形状如下：1 最小系统一个嵌入式处理器自己是不能独立工作的，必须给它供电、加上时钟信号、提供复位信号，如果芯片没有片内程序存储器，则还要加上存储器系统，然后嵌入式处理器芯片才可能工作。 模拟电源电路简单，输出电压纹波较小，并且干扰较开关电源小得多。如图1-1所示。图1-1 模拟开关电路 时钟电路目前所有的微控制器均为时序电路，需要一个时钟信号才能工作，大多数微控制器具有晶体振荡器。利用微控制器内部的晶体振荡器来提供时钟信号。如图1-2所示。图1-2 时钟电路 复位电路复位电路可以使用简单的阻容复位，这个电路成本低廉，但不能保证任何情况产生稳定可靠的复位信号，所以一般场合需要使用专门的复位芯片。如图1-3所示。图1-3 复位电路 电源去震荡电路由五个电容、接地跟电源组成为芯片去除电源中的一些毛刺跟震荡。如图1-4所示。图1-4 电源去震荡电路外接设备：通过一个运动传感器与一个语音识别系统把接收到的信息输入到主芯片 Atmal 328P 中，在通过主芯片 Atmal 328P 中的嵌入式程序运行后输出一个结果在手环上显现出来。已经做得不错了，不过，如果能把每一部分电路图进行一下分析更好了，例如，复位电路会产生一个怎样的波形，达到复位的目的。2 传感器接收电路(运放、A/D) A/D转换器A/D转换器的基本时钟由VPB时钟提供。可编程分频器可将时钟调整至逐步逼近转换所需的4.5MHz（最大）。如要要得到10位精度的结果，需要11个A/D转换时钟。A/D转换器的引脚描述如图2-1所示引脚名称类型引脚描述AIN7AIN0输入模拟输入。A/D转换器单元可分时测量这8个引脚上的输入信号电压。即使这些引脚设置为GPIO功能，仍可以使用A/D转换器部件。V3A,VSSA电源模拟电源和地。它们分别与标称的V3和VSSD的电压相同，但为了降低噪声和出错几率，两者应当隔离。转换器的VrefP和VrefN信号在内部与这两个电源信号相连。图2-1A/D引脚描述A/D转换器的内部结构如图2-2所示。图 2-2 A/D转换器的内部结构 运算放大器运算放大器（简称“运放”）是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。它是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器。图 2-3 A/D转换电路3 键盘 独立式按键输入原理：根据IO口的状态了解外部按键是否按下；优点：编程简单；缺点：口线利用率不高图 3-1 独立式按键输入 行列式按键输入原理：行线逐个输出，列线读入，循环一次可以了解外部按键状态；优点：可以连接较多按键；缺点：编程较复杂。4 报警器、蜂鸣器 报警器原理：当IO口输出高电平时LED熄灭，输出低电平时LED点亮。使用时要注意IO口的驱动能力；优点：编程简单；缺点：信息简单；【当发生意外时，报警灯亮起并且震动，或者当被盗时报警灯自动亮起】电路图如图4-1所示。图4-1 报警器电路 蜂鸣器如果为直流蜂鸣器，那么只需提供额定电压就可以鸣叫。如果为交流蜂鸣器，那么需要提供一定频率的交流信号，蜂鸣器才能鸣叫。通过IO口控制蜂鸣器的供电。【当发生意外或者被盗时蜂鸣器自动响起】电路图如图4-2所示。图4-2 蜂鸣器电路5 数码管数码管是一类价格便宜 使用简单，通过对其不同的管脚输入相对的电流，使其发亮，从而显示出数字能够显示 时间、日期、温度等所有可用数字表示的参数的器件。电路图如图5-1所示。图5-1 数码管电路6 串口 定义串行接口 (Serial Interface) 是指数据一位一位地顺序传送，其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信（可以直接利用电话线作为传输线）。串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。 同步串行通信方式 同步串行是指SPI（Serial Peripheral interface）的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。SPI总线系统是一种同步串行外设接口，它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息，TRM450是SPI接口。 异步串行通信方式异步串行是指UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），通用异步接收/发送。UART是一个并行输入成为串行输出的芯片，通常集成在主板上。UART包含TTL电平的串口和RS232电平的串口。 7 I2C 定义I2C（InterIntegrated Circuit）总线是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简单，器件封装形式小，通信速率较高等优点。I2C总线电路图如图7-1所示。图7-1 I2C接口电路 串行数据传送在总线备用时SDA和SCL都必须保持高电平状态，只有关闭I2C总线时才能使SCL钳位在低电平。在I2C总线数据传输时，在时钟线高电平期间，数据线上必须保持有稳定的逻辑电平（也就是说在数据传输期间只有时钟线低电平期间，才允许数据线上的电平发生变化）。如图7-2所示。图 7-2 串行数据传送 开始和结束SCL 线是高电平时，SDA 线从高电平向低电平切换，这个情况表示起始条件；SCL 线是高电平时，SDA 线由低电平向高电平切换，这个情况表示停止条件。如图7-3所示。图 7-3 开始和结束 I2C数据传送I2C总线数据传送时，每传送一个字节数据后都必须有应答信号（A）。主控器接收数据时，如果要结束通信时，将在停止位之前发送非应答信号（A非）。如图7-4所示。图 7-4 数据传送8 传感器应用 三轴加速度传感器三轴加速度传感器是运动监测设备普遍具备的基本传感器，通常被用来记录行进步数。通过测量方向和加速度力量，能够测量空间中X轴、Y轴、Z轴的加速度，能够感应人体在各个方向的振动，从而达到计步操作。 皮电反应传感器皮电反应传感器是一种更高级的生物传感器，通常配备在一些可以监测汗水水平的设备上。简单来说，人类的皮肤是一种导电体，当我们开始出汗，皮电反应传感器便可以检测出汗水率，配合加速度计及先进的软件算法，有利于更准确地监测用户的运动水平。 光学心率传感器光学心率传感器是目前运动监测设备逐渐流行的配置，使用LED发光照射皮肤、血液吸收光线产生的波动来判断心率水平。9 GPS定位 定义 利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，称为全球卫星定位系统，简称GPS。GPS是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统，GPS可以提供车辆定位、防盗、反劫、行驶路线监控及呼叫指挥等功能。要实现以上所有功能必须具备GPS终端、传输网络和监控平台三个要素。 应用通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事故的车辆进行紧急援助。监控台的电子地图显示求助信息和报警目标，规划最优援助方案，并以报警声光提醒值班人员进行应急处理。10 网络通过网络的接入可以实现数据与手机等工具的传输与同步，及时反映自身情况；通过网络的接入可以实现自动启动报警系统，自动拨打”120”，且提供自己的位置；通过网络的接入可以实现与家人的通话。三 总结通过我非常勤奋刻苦努力的在课堂上所学的知识，和辛苦的在网上搜索的资料，完成了我的设计，并且实现了一些我想要实现的功能；这个设计主要用到了传感器、ARM、物联网导论等课程，通过这个设计使我增加了许多以前没有学过的知识，对这个有了更深的了解。1. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究2. 基于单片机的嵌入式Web服务器的研究 3. MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究 4. 基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制 5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究 6. 基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器7. 单片机控制的二级倒立摆系统的研究8. 基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现 9. 基于单片机的蓄电池自动监测系统 10. 基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究11. 基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究 12. 基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发 13. 基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制 14. 基于单片机的自动找平控制系统研究 15. 基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发 16. 基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发 17. 模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现 18. 一种基于单片机的轴快流CO,2激光器的手持控制面板的研制 19. 基于双单片机冲床数控系统的研究 20. 基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制 21. 基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制 22. 基于单片机的软起动器的研究和设计 23. 基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究 24. 基于单片机的机电产品控制系统开发 25. 基于PIC单片机的智能手机充电器 26. 基于单片机的实时内核设计及其应用研究 27. 基于单片机的远程抄表系统的设计与研究 28. 基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制 29. 基于微型光谱仪的单片机系统 30. 单片机系统软件构件开发的技术研究 31. 基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制32. 基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制 33. 基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用 34. 基于单片机的光纤光栅解调仪的研制 35. 气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制 36. 基于单片机的数字磁通门传感器 37. 基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究 38. 基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究 39. 单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制 40. 基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪 41. 基于单片机的电机运动控制系统设计 42. Pico专用单片机核的可测性设计研究 43. 基于MCS-51单片机的热量计 44. 基于双单片机的智能遥测微型气象站 45. MCS-51单片机构建机器人的实践研究 46. 基于单片机的轮轨力检测 47. 基于单片机的GPS定位仪的研究与实现 48. 基于单片机的电液伺服控制系统 49. 用于单片机系统的MMC卡文件系统研制 50. 基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究 51. 基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究 52. 单片机控制的后备式方波UPS 53. 提升高职学生单片机应用能力的探究 54. 基于单片机控制的自动低频减载装置研究 55. 基于单片机控制的水下焊接电源的研究 56. 基于单片机的多通道数据采集系统 57. 基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制 58. 基于单片机的红外测油仪的研究 59. 96系列单片机仿真器研究与设计 60. 基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造 61. 基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现 62. 基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制 63. 基于单片机的气体测漏仪的研究 64. 基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器 65. 基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究 66. 基于单片机的膛壁温度报警系统设计 67. 基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计 68. 基于单片机船舶电力推进电机监测系统 69. 基于单片机网络的振动信号的采集系统 70. 基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究 71. 基于单片机的叠图机研究与教学方法实践 72. 基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现 73. 基于AT89S52单片机的通用数据采集系统 74. 基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究 75. 机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统 76. 基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究77. 基于单片机系统的网络通信研究与应用 78. 基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究79. 基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究 80. 基于双单片机冲床数控系统的研究与开发 81. 基于Cygnal单片机的C/OS-的研究82. 基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究 83. 基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现 84. 变频调速液压电梯单片机控制器的研究 85. 基于单片机-免疫计数器自动换样功能的研究与实现 86. 基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现 87. 单片机嵌入式以太网防盗报警系统 88. 基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现 89. 单片机监测系统在挤压机上的应用 90. MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用 91. 基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用92. 单片机在高楼恒压供水系统中的应用 93. 基于ATmega16单片机的流量控制器的开发 94. 基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计95. 基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计 96. 基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发 97. 锅炉的单片机控制系统 98. 基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计 99. 基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制 100. 一种RISC结构8位单片机的设计与实现 101. 基于单片机的公寓用电智能管理系统设计 102. 基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现103. 基于MSP430单片机的数字化超声电源的研制 104. 基于ADC841单片机的防爆软起动综合控制器的研究105. 基于单片机控制的井下低爆综合保护系统的设计 106. 基于单片机的空调器故障诊断系统的设计研究 107. 单片机实现的寻呼机编码器 108. 单片机实现的鲁棒MRACS及其在液压系统中的应用研究 109. 自适应控制的单片机实现方法及基上隅角瓦斯积聚处理中的应用研究110. 基于单片机的锅炉智能控制器的设计与研究 111. 超精密机床床身隔振的单片机主动控制 112. PIC单片机在空调中的应用 113. 单片机控制力矩加载控制系统的研究 项目论证，项目可行性研究报告，可行性研究报告，项目推广，项目研究报告，项目设计，项目建议书，项目可研报告，本文档支持完整下载，支持任意编辑！选择我们，选择成功！项目论证，项目可行性研究报告，可行性研究报告，项目推广，项目研究报告，项目设计，项目建议书，项目可研报告，本文档支持完整下载，支持任意编辑！选择我们，选择成功！单片机论文，毕业设计，毕业论文，单片机设计，硕士论文，研究生论文，单片机研究论文，单片机设计论文，优秀毕业论文，毕业论文设计，毕业过关论文，毕业设计，毕业设计说明，毕业论文，单片机论文，基于单片机论文，毕业论文终稿，毕业论文初稿，本文档支持完整下载，支持任意编辑！本文档全网独一无二，放心使用，下载这篇文档，定会成功！