物联网导论设计自由设计m2m的物联网体系大学毕设论文

1、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1413XXXXXXXXX姓名指导老师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。1课前调查2确定方向3着手编与4及时修正M2M定义:M2M是machine-to-machine的简称，

2、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

3、、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:

4、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由数据连接动，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。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

5、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可以用语音操作，还可以手动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;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

6、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。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:U1IIEGA328P-4567, 13 !91011121314(I1 1 PC6RESErPCrXT14PD0/TC-r-4 711图1-3复位电路电源去震荡电路1-4所示。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vccCAP_ 1 Wi 1CAPJ111亠14图1-4电源去

7、震荡电路C11CAPC12 CAP外接设备:Atmal 328P 中，在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 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转换器的内部结构如图2-2所示。A/D转换器

8、的引脚描述如图2-1 所示引脚名称类型引脚描述AIN7AINO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A1N0AIN1AIN7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

9、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10 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PB jaiqSL OC2A/PCIXT3P32/ OC1B PCnSTT?R4SI100kR3Wk+3,3V图3-1独立式按键输入P Bl/OClAv PCIMTl 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。报警器原理:当10 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10 口的驱动能力;优点:编程简单;缺点:信息简单;4-1所示。蜂鸣器【当发生意外

10、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。6串口定义串行接口(Serial In terface)是指数据一位一位地顺序传送，其特点是通信线路简单，只要对传输线就可以实现双向通信(可

11、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 inteface)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包含TTL电平的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。串口和RS232电平的

12、串口。7 I2C定义2 I2C (Inter In tegrated Circuit )总线是由P HILI PS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。串行数据传送2I C总线电路图如图7-1所示。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

13、化)。如图7-2所示。SDASCLddtd linestable,data validI III change | I ot daTa IallO-ed I图7-2串行数据传送SCLSCL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。SDAr! ZSCLIn PSCLSTART conditionSTOP condition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（ 如果要结束通信时，将在停止位之前发送非应答信号（A ）。主控器接收数据时,A非）。如图7-4所示。SDASCLA应答信号非应答信号图7-4数据传

14、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、丫轴、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。 开始和结束线是高电平时，SDA线从高电平向低电平切换，这个情况表示起始条件;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