辽宁省大学生课外学术科技作品竞赛省级竞赛专用作品申报书.docx
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辽宁省大学生课外学术科技作品竞赛省级竞赛专用作品申报书
第九届“挑战杯”辽宁省大学生课外学术科技作品竞赛
(省级竞赛专用)
作
品
申
报
书
作品类别:
自然科学类学术论文
哲学社会科学类社会调查报告和学术论文
科技创造制作A类
√科技创造制作B类
序号:
编码:
说明
1.申报者应在认真阅读此阐明各项内容后按规定详细填写。
2.申报者在填写申报作品状况时只需依照个人项目或集体项目填写A1或A2表,依照作品类别(自然科学类学术论文、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文、科技创造制作)分别填写B1、B2或B3表。
所有申报者可依照状况填写C表。
3.表内项目填写时一律打印,禁止涂抹,涂抹作废。
此申报书可复制。
4.序号、编码由第九届“挑战杯”辽宁省大学生课外学术科技作品竞赛组委会填写。
5.学术论文、社会调查报告及所附关于材料必要是中文(若是外文,请附中文版),请以四号楷体打印在A4纸上,附于申报书后。
字数在8000字以内(文章版面尺寸14.5×22cm)。
6.各校申报省级竞赛作品一式3份,按组委会规定期间寄至或送达竞赛组委会秘书处。
7.作品申报书须按规定由各市竞赛组织协调机构统一报送省组委会秘书处。
8.其他参赛事宜请向本校竞赛组织协调机构征询。
9.寄送地址:
沈阳市和平区北五经街21号第九届“挑战杯”辽宁省大学生课外学术科技作品竞赛组委会秘书处。
联系人:
徐进杨帆
联系电话(传真):
邮政编码:
110003
A2.申报者状况(集体项目)
阐明:
1.必要由申报者本人按规定填写;
2.申报者代表必要是作者中学历最高者,别的作者按学历高低排列;
3.本表中签章视为对申报者状况确认,并由签章部门或个人承担相应连带责任;
4.本表中尚无法填写项目,请填“无”。
申报者代表状况
姓名
高仕龙
性别
男
出生年月
1987年8月
学校
辽宁工程技术大学
专业年级
自动化06级
学历
本科
学制
4年
入学时间
9月
作品全称
警卫机器人
毕业论文题目
无
通讯地址
辽宁省葫芦岛市龙湾南大街188号辽宁工程技术大学
邮政编码
125105
联系电话
合伙者状况
姓名
性别
年龄
现学历
所在学校
张超凡
男
21
本科
辽宁工程技术大学
资格认定
校学籍管理部门意见
以上作者与否为7月1日前正式注册在校全日制非成人教诲、非在职省内高等院校中华人民共和国籍专科生、本科生.研究生研究生或博士研究生。
√是否
(部门盖章)
年月日
院、系
负责人或导师意见
本作品与否为课外学术科技或社会实践活动成果
√是否
(签章)
年月日
B3.申报作品状况(科技创造制作类)
阐明:
1.必要由申报者本人填写;
2.本表中学校组织协调机构意见视为对申报者所填内容确认;
3.本表必要附有研究报告,并提供图表、曲线、实验数据、原理构造、外观图(照片),也可附鉴定证书和应用证书;
4.作品分类请按创造点或创新点类别填报,分类错误或分类不清视为无效作品。
作品全称
警卫机器人
(B)A类/B类
作
品
分
类
(B)A.机械与控制(涉及机械、仪器仪表、自动化控制、工程、交通、建筑等)
B.信息技术(涉及计算机、电信、通讯、电子等)
C.数理(涉及数学、物理、地球与空间科学等)
D.生命科学(涉及生物、农学、药学、医学、健康、卫生、食品等)
E.能源化工(涉及能源、材料、石油、化学、化工、生态、环保等)
作品设计、创造目和基本思路;创新点、技术核心和重要技术
指标
安全防范与人们生活息息有关。
随着经济发展与人们生活水平提高,安全防范更成为构建社会治安防控体系、维护社会稳定、全面建设小康社会重要内容,受到广泛关注。
然而既有安全监控设备存在误报率较高、可靠性较低、智能化限度较低等问题,给社会公共财产,公司、个人财产导致一定安全隐患。
因而,使用低误报率、高可靠性性、智能化报警探测器新品种,成为人们更加有效保护公共财产、个人财产重要办法。
本作品警卫机器人为入侵防盗产品。
它可以在一定范畴里巡视,对非法人员、火灾等进行监测。
人员非法侵入等险情发生时可以放出语音报警信息并自动把情报发送至有关部门和人员,以便得到及时解决,可以有效协助人们保护公共财产和个人财产。
警卫机器人所具备功能如下:
1.巡视功能:
在一定范畴里巡视,对非法人员、火灾等进行监测。
2.报警功能:
一旦室内发生触警状况,系统自动发出语音警告,吓退入侵者,然后通过GSM无线通讯模块向预先设立通信处发送短消息,报告室内发生异常状况。
3.实时显示功能:
警卫机器人可以显示当前状态,如安全状态、已报警状态等
4.无线遥控功能:
工作人员可以无线遥控警卫机器人启动,便于人们使用。
5.可以智能监测电量,便于人们及时充电。
6.无线救济功能:
当需要紧急协助时,无线遥控呼喊报警按钮即可通过警卫机器人向指定通讯处报警。
作品科学性先进性(必要阐明与既有技术相比,该作品与否具备突出实质性技术特点和明显进步。
请提供技术性分析阐明和参照文献资料)
警卫机器人系统,与既有报警探测器相比更加人性化、更加智能化、可靠性更高。
警卫机器人具备如下特点:
1.警卫机器人底盘履带构造采用带电感大扭力280马达,形成大扭力、低噪音底盘系统,在L298N电机驱动模块作用下在一定范畴内巡视,可以在较大范畴内实现实时监测和报警。
2.采用WT588D语音芯片,对语音进行存储。
在单片机控制系统作用下智能控制语音播放,机器人具备良好语音功能。
3.系统采用GSM模块,运用既有GSM网络,实现以无线通信方式进行远程报警功能。
4.系统采用红外线探测模块,当检测到人体时,即向单片机控制系统发出电平信号。
5.使用超声波发射接受电路检测前方障碍物,警卫机器人智能避开障碍物。
6.警卫机器人采用12864液晶实时显示当前状态,具备良好人机界面,便于人们进行操作。
7.采用PT2262/2272无线遥控集成电路可以无线遥控警卫机器人启动,同步当需要紧急协助时,可以通过警卫机器人向指定通讯处报警,使用更加以便。
8.自主设计智能监测电量电路,当电源电压局限性时,相应批示灯闪亮,告知人们及时充电。
作品在何时、何地、何种机构举办评审、鉴定、评比、展示等活动中获奖及鉴定成果
无
作品所处
阶段
(A)A实验室阶段B中试阶段C生产阶段
D(自填)
技术拟转
让方式
技术转让,委托生产。
作品可展示形式
√实物、产品模型图纸磁盘
√现场演示√图片√录像样品
使用阐明及该作品技术特点和优势,提供该作品适应范畴及推广前景技术性阐明及市场分析和经济效益预测
使用阐明:
警卫机器人放置在需要监控范畴之内,人手持无线遥控器,按下A键时,警卫机器人启动同步播报“欢迎使用警卫机器人系统”,初始化界面。
之后播报“警卫机器人将在50米范畴内巡视如遇到人员非法侵入,将发出警告并远程报警”它将在5米(预设可以按实际规定设立)范畴内巡视。
巡视过程中如遇到障碍物会自动避开。
当人接近时,警卫机器人检测到有人存在,声光报警,播报“非工作人员请赶紧离开……”,显示危险状态。
之后启动远程报警装置远程报警,界面显示已报警状态。
运营一段时间后,警卫机器人停下来,等待一定期间。
警卫机器人循环工作,至到人员遥控机器人停止工作。
如果在巡视过程没有发现异常状况,警卫机器人显示安全状态。
警卫机器人采用智能语音、红外探测、无线通信、无线遥控等技术,具备良好语音功能和人机界面,智能性较高。
并且操作以便,便于人们使用。
同步具备较高可靠性,消除了人们财产安全隐患。
应用前景:
当前国内安防产业已进入迅速发展壮大时期,年均增长率超过国民经济一倍以上。
国内安防产品市场需求旺盛。
详细体当前:
应用领域越来越广泛如智能建筑、工厂仓库、公司仓库、商场仓库、新型社区等,并且普通家庭对安防产品需求也不断提高。
警卫机器人具备人性化、智能化、可靠性高特点,可以应用在智能家居、公司仓库、智能社区等无人职守环境中,因而,警卫机器人将会有较大应用市场,生产公司将具备良好经济效益。
专
利
申
报
情
况
提出专利申报申报号
申报日期年月日
已获专利权批准批准号
批准日期年月日
√未提出专利申请
学校组织
协调机构
意见
(可有关部门分别盖章,也可团委代章)
年月日
学校意见
(签章)
年月日
C.当前国内外同类课题研究水平概述
阐明:
1.申报者可依照作品类别和状况填写;
2.本栏目为可选项,若填写将有助于评审。
国内尚无同类产品,国外同类产品中成本较高,价格昂贵,不便于普及。
本作品成本较低,各项功能较为完善,属智能化报警设备,具备辽阔市场前景。
D.推荐者状况及对作品阐明
阐明:
1.由推荐者本人填写;
2.推荐者必要具备高档专业技术职称,并是与申报作品相似或有关领域专家学者或专业技术人员(教研组集体推荐亦可);
3.推荐者填写此某些,即视为批准推荐;
4.推荐者所在单位签章仅被视为对推荐者身份确认。
推
荐
者
情
况
姓名
汪玉凤
性别
女
年龄
47
职称
专家
工作单位
辽宁工程技术大学电控学院
通讯地址
辽宁省葫芦岛市龙湾南大街188号辽宁工程技术大学
邮政编码
125105
联系电话
推荐者
所在单位
意见
(签章)
年月日
请对申报状况真实性作出阐述
申报者所填报表属实。
对作品意义、技术水平、合用范畴及推广前景作出评价
警卫机器人采用智能语音、红外探测、无线通信、无线遥控等技术,具备人性化、智能化特点,同步具备较高可靠性,消除了人们财产安全隐患。
警卫机器人可以应用在智能家居、公司仓库、智能社区等无人职守环境中,
应用前景:
当前国内安防产业已进入迅速发展壮大时期,年均增长率超过国民经济一倍以上。
国内安防产品市场需求旺盛,因而,警卫机器人将会有较大应用市场,生产公司将具备良好经济效益。
其他阐明
D.推荐者状况及对作品阐明
阐明:
1.由推荐者本人填写;
2.推荐者必要具备高档专业技术职称,并是与申报作品相似或有关领域专家学者或专业技术人员(教研组集体推荐亦可);
3.推荐者填写此某些,即视为批准推荐;
4.推荐者所在单位签章仅被视为对推荐者身份确认。
推
荐
者
情
况
姓名
张国军
性别
男
年龄
47
职称
副专家
工作单位
辽宁工程技术大学电控学院
通讯地址
辽宁省葫芦岛市龙湾南大街188号辽宁工程技术大学
邮政编码
125105
联系电话
推荐者
所在单位
意见
(签章)
年月日
请对申报状况真实性作出阐述
作品是学生课外创新活动作品,集体完毕。
对作品意义、技术水平、合用范畴及推广前景作出评价
警卫机器人是一种智能化警卫设备,作品通过红外探测和超声波等检测办法,辨认障碍物和人等有关信息,并通过无线通信实现远程报警。
应用无线遥控等技术,实现机器人远程控制。
警卫机器人可以应用在智能家居、公司仓库、智能社区等无人职守环境中。
应用前景:
安全警卫是公司和家庭都迫切需要解决工作,安全警卫产品市场也在迅速发展。
国内智能化安防产品还处在起步阶段,市场需求十分旺盛,因而,高性能警卫机器人将会有十分辽阔市场空间,在应用过程中会产生良好经济效益和社会效益。
其他阐明
警卫机器人技术报告
1.引言
安全防范与人们生活息息有关。
随着经济发展与人们生活水平提高,安全防范更成为构建社会治安防控体系、维护社会稳定、全面建设小康社会重要内容,受到广泛关注。
然而既有安全监控设备存在误报率较高、可靠性较低、智能化限度较低等问题,给社会公共财产,公司、个人财产导致一定安全隐患。
因而,使用低误报率、高可靠性性、智能化报警探测器新品种----警卫机器人,成为人们更加有效保护公共财产、个人财产重要办法。
警卫机器人以AVR单片机ATMEGA16L为控制核心,采用智能语音、红外探测、无线通信、无线遥控等技术,具备良好语音功能和人机界面,智能性较高,并且操作以便,便于人们使用。
同步具备较高可靠性,消除了人们财产安全隐患。
2.设计规定
2.1性能指标
1.巡视功能:
在一定范畴里巡视,对非法人员进行监测。
2.报警功能:
当有报警状况发生时,系统自动启动本地声光报警装置,以起到威吓作用,然后通过无线通信模块向预先设立通信处报警。
3.实时显示功能:
警卫机器人可以显示当前状态,如安全状态、已报警状态等
4.无线遥控功能:
工作人员可以无线遥控警卫机器人启动,便于人们使用。
5.可以智能监测电量,便于人们及时充电。
6.无线救济功能:
当需要紧急协助时,无线遥控呼喊报警按钮即可通过警卫机器人向指定通讯处报警。
3.系统总体方案简介
本设计以AVR单片机ATMEGA16L为控制核心,通过超声波传感器、被动红外传感器、PWM电机调速及控制、语音芯片WT588D,TC35无线GSM通信模块、无线遥控模块等多项技术对警卫机器人进行控制。
单片机通过超声波传感器检测小车运营状态以控制电机转向,使小车按给定途径行驶。
被动红外传感器内部拥有热释传感器能将相应波长红外信号变化为电信号,只要在5米范畴内有人接近,即发出声光报警,并通过GSM网向指定通讯处远程报警。
图3.1系统整体框图
4.系统硬件设计
4.1ATmega16L单片机系统
ATmega16L单片机是具备16KB系统内可编程Flash8位高性能、低功耗微解决器,采用先进RISC构造,拥有131条指令,大多数指令执行时间为单个时钟周期,工作于16MHz时性能高达16MIPS。
外设两个具备独立预分频器和比较器功能8位定期器/计数器,一种具备预分频器、比较功能和捕获功能16位定期器/计数器,具备独立振荡器实时计数器RTC,四通道PWM和8路10位ADC[4]。
图4.1AVR单片机系统原理图
4.2电机驱动模块
采用L298电机驱动芯片。
为防止电机工作时产生噪声对单片机影响,在芯片与单片机接口处添加两个高速光耦芯片TLP521,这样,单片机与电机就在两个完全独立电源下工作。
使用高速光耦能保证单片机输出高频率PWM控制信号可以无失真地输出到L298输入端口上。
图4.2电机驱动模块电路
4.3语音模块
WT588D语音模块上芯片工作电压为DC2.8V~5.5V,支持WAV、MP3、WMA格式音频,能加载6K~20K音频,外挂2M~64M存储器,最长可装载2149M秒语音,可直接按键触发控制,也能用单片机通过并口、一线串口、三线串口等模式进行控制。
WT588D采用数码形式压缩音频,音域广,播放语音时无底噪音,声音还原度好,能与MP3相媲美。
图4.3WT588D芯片引脚图
图4.4WT588D模块电路
4.4超声波发送接受模块
4.4.1超声波发射电路
超声波发射电路原理图如图4.3.1所示。
发射电路重要由反向器74LS04和超声波发射换能器T构成,单片机端口输出40kHz方渡信号一路经一级反向器后送到超声波换能器一种电极,另一路经两级反向器后进到超声波换能器另一种电极。
用这种推挽形式将方渡信号加到超声波换能器两端,可以提高超声波发射强度。
输出端采用两个反向器并联,用以提高驱动能力。
上拉电阻,一方面可以提高反向器74LS04输出高电平驱动能力,另一方面可以增长超声换能器阻尼效果,缩短其自由振荡时间。
图4.5超声波发射电路
4.4.2超声波检测接受电路
集成电路CX6A是一款红外线检波接受专用芯片,惯用于电视机红外遥控接受器。
考虑到红外遥控惯用载波频率38kHz与测距超声波频率40kHz较为接近,可以运用它制作超声波检测接受电路。
实验证明用CX6A接受超声波(无信号时输出高电平),具备很高敏捷度和较强抗干扰能力。
恰当更改电容C4大小,可以变化接受电路敏捷度和抗干扰能力。
CX6A芯片管脚2C1,R1决定接受换能器总增益,由于超声波中而中心频率与管脚4上电阻乘积为一定值,故R3=200k±1%
图4.6超声波接受电路
4.5被动红外传感器模块
被动红外传感器内部拥有热释传感器能将相应波长红外信号变化为电信号。
当有人进入开关感应范畴时,探测到人体红外光谱变化,自动输出高电平,人不离开感应范畴,将持续输出高电平3.3V;;人离开后输出,低电平0V。
敏捷度高,可靠性强。
图4.7被动红外传感器
4.6TC35无线GSM通信模块
GSM(GlobalSystemforMobileCommunication)网络是基于时分多址技术和频分多址技术通信网络体系,属于第二代通信技术(2G)。
该技术成熟,覆盖范畴广。
GSM短信息服务(ShortMessageService)作为GSM网络一种基本业务,
TC35是西门子公司开发高性能GSM模块,在应用系统中很容易集成。
其特点是:
(1)频段为双频GSM900MHz和GSM1800MHz(phase2/2+);
(2)支持数据、语音、短消息和传真;(3)电源范畴宽;(4)具备RS232接口和语音接口。
TC35模块主要由GSM基带解决器、GSM射频模块、供电模块(ASIC)、闪存、ZIF连接器、天线接口六某些构成。
作为TC35i核心,基带解决器重要解决GSM终端内语音、数据信号,并涵盖了蜂窝射频设备中所有模仿和数字功能。
在不需要额外硬件电路前提下,可支持FR,HR和EFR语音信道编码。
能迅速安全可靠地实现数据、语音传播,短消息(ShortMessageService)和传真服务。
此外,该模块还具备电话簿功能、多方通话,漫游检测功能,惯用工作模式有省电模式、IDLE、TALK等模式。
图4.8GSM模块接口电路
4.7无线遥控模块
PT2262/2272是台湾普城公司生产一种CMOS工艺制造低功耗低价位通用编解码电路,PT2262/2272最多可有12位(A0-A11)三态地址端管脚(悬空,接高电平,接低电平),任意组合可提供531441地址码,PT2262最多可有6位(D0-D5)数据端管脚,设定地址码和数据码从17脚串行输出,可用于无线遥控发射电路。
编码芯片PT2262发出编码信号由:
地址码、数据码、同步码构成一种完整码字,解码芯片PT2272接受到信号后,其地址码通过两次比较核对后,VT脚才输出高电平,与此同步相应数据脚也输出高电平,如果发送端始终按住按键,编码芯片也会持续发射。
当发射机没有按键按下时,PT2262不接通电源,其17脚为低电平,因此315MHz高频发射电路不工作,当有按键按下时,PT2262得电工作,其第17脚输出经调制串行数据信号,当17脚为高电平期间315MHz高频发射电路起振并发射等幅高频信号,当17脚为低电平期间315MHz高频发射电路停止振荡,因此高频发射电路完全收控于PT226217脚输出数字信号,从而对高频电路完毕幅度键控(ASK调制)相称于调制度为100%调幅。
PT2272-L4四路数据锁存输出,D1、D2、D3、D4分别相应遥控发射模块A、B、C、D键。
数据只要成功接受就能始终保持相应电平状态,直到下次遥控数据发生变化时变化。
图4.9无线发射电路
图4.10无线接受电路
4.8检测电量电路
使用9V稳压管,警卫机器人供电电压正常时,LED1发光。
当电量低于9V时,LED2发光。
图4.11检测电量电路
4.9液晶MS12864R连接电路
MS12864R中文图形点阵液晶显示模块,可显示中文及图形,内置8192个中文中文(16X16点阵)、128个字符(8X16点阵)及64X256点阵显示RAM(GDRAM)。
图4.12液晶MS12864R接口电路
5.系统软件设计
5.1软件总体实现
程序控制思想:
系统运营后,系统初始化界面,同步播放语音,之后按照规定途径行进,在行进过程中,如果遇到障碍物,警卫机器人进入中断0,后退自动避开障碍物。
如果在行进过程中遇到人,将进入中断2,系统界面显示危险状态,报警批示灯闪亮,同步语音发出警告,之后启动远程报警模块,系统界面显示已报警状态。
如果机器人在整个规定途径行驶过程中,没有遇到人,将显示安全状态,同步等待一定期间。
如此循环工作。
主程序流程:
系统一方面初始化I/O,UART等部件,之后进入主循环,警卫机器人规定行进巡视。
行驶结束回到出发处,等待100S(根据现场使用可以调节),之后循环运营。
图5.1主程序流程图
中断服务程序:
中断服务程序涉及INT0,INT2。
中断0用于避开障碍物,进入中断后,警卫机器人后退3S,之后左转,迈进。
红外检测到人体进入中断2解决程序,红色批示灯闪亮,系统界面显示危险,系统通过GSM模块向指定手机发送“监控现场危险”,界面显示已报警状态。
5.2INT0中断服务程序
5.3INT2中断服务程序
5.2子程序设计
5.2.1GSM报警程序设计
采用UART接口实现,UART通信代码包括UART初始化和UART发送两某些。
下面代码为UART初始化某些:
voiduart_init(uintbaud)
{UCSRB=0x00;
UCSRA=0x00;
UCSRC=(1< baud=mclk/16/baud-1; UBRRL=baud; UBRRH=baud>>8;UCSRB=(1< SREG=BIT(7); DDRD|=0X02; } UART发送子程序: voiduart_sendASC(ucharASC) { while(! (UCSRA&(BIT(UDRE)))); UDR=ASC; while(! (UCSRA&(BIT(TXC)))); UCSRA|=BIT(TXC); } 单片机程序,有关AT指令定义以及通过串口发送AT指令程序 charcodeAT_Tc35[]="AT+" charcodeBps_Tc35[]="IPR=38400"; charcodeText_tc35[]="CMGF=1"; charcodeRead_Tc35[]="CMGR="; charcodeErase_Tc35[]="CMGD="; charcodeSend_Tc35[]="CMGS="; charcodeCreg_Tc35[]="CREG? "; 发送命令TC35子程序: voidSendToTc35(uchar*p,ucharLong) { while
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