学校淋浴用水计费系统的设计与实现(1).docx

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1、毕业设计（论文）开题报告专业计算机科学与技术学生学号班号指导教师开题日期说明一、开题报告应包括下列主要内容：1 .通过学生对课题题目和课题研究现状、选题的目的和意义论述，判断是否已充分理解毕业设计（论文）的内容和要求。2 .进度计划是否切实可行。3 .是否具备毕业设计所要求的基础条件。4 .预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施。5 .主要参考文献。二、如学生首次开题报告未通过，需在一周内再进行一次。三、开题报告要求学生认真填写，由开题答辩组和指导教师填写意见、签字后，统一交所在分院保存，以备检查。指导教师评语：指导教师：开题答辩组审查意见:组长：组员:一、课题题目和课题研究现状学

2、校淋浴系统的现状。在淋浴室管理方面最具有领先地位的基本上是日本，日本的淋浴室在智能化水平，精细化程度上都有很多值得我国借鉴和学习的地方，日本淋浴室的温度调控自动化水平高，浴室不仅限于干湿分离，而且实现了“四式分离”，非常具有领先性，但是日本虽然是一个资源匮乏的国家，但是水资源却相对丰富，因此在淋浴室计费系统方面少有成果。随着我国大学扩招、扩建。普及大专院校教育。大专院校的学生数量急剧增长。学校公共服务设施的压力也急剧增加。近年来，随着高校以及一些单位企业规模不断扩大,其学生宿舍的规模也越见越大,这势必带来学校浴室在高峰期供不应求以及人数上分布不平均的状况,这一现象使得一部分资源闲置而另一部分资

3、源则是供不应求的状态,这不仅不利于节能减排、绿色环保,也给浴室的供水供热系统带来了很大压力。因此,本文以学校淋浴设施优化改进为例进行研究。设计学校淋浴用水自动计费系统。一方面淋浴控制器可以根据学生使用情况自动开关热水。节能环保、避免浪费。另一方面学校根据上位机软件可以实时监控淋浴使用情况，自动计费。降低管理成本。其次，学生可以用手机APP实时查看学校淋浴使用情况,快捷找到没有人使用的淋浴单间。或根据学校浴室淋浴使用情况合理安排去浴室淋浴的时间。避免因为去了浴室，因为人多排队等待而浪费大量时间。也避免因为排队聚集而有传染呼吸道疾病的风险。二、选题的目的和意义高校都有为学生准备的宿舍,而每到夜晚的

4、洗澡高峰期，总是会出现某一处同一时间洗澡人数过多，但另一处的公共浴室却仍有着空位的现象，导致排队效率较低。或是锅炉房当日所烧热水量远高于或低于当日所需热水量，导致资源利用不当，抑或是使用沐浴露或洗发水时不关闭淋浴喷头，浪费水资源的情况。因此，当前的主要存在下列局限性。(1)无法将公共浴室淋浴资源利用最大化。(2)无法准确控制当日所需的热水量造成资源使用不当。(3)没有适当的方法在淋浴时对淋浴喷头出水量或温度进行调控。因此,本文针对上述局限性提出了以下三点改进措施。(1)本文设计的淋浴系统于淋浴处终端获取信息,在客户端对用户进行调控,提高淋浴资源利用效率。(2)本新型淋浴系统于客户端整合当日预约

5、淋浴人数信息，确定当天所需热水量,减少不必要的资源浪费。(3)本新型淋浴系统在淋浴处设置面板通过红外感应传感器,更方便调节出水量及水温。三、课题的基本内容学校公共浴室是人流密集，交叉传播细菌、病毒的地方。学生利用RFID卜进行无接触操作淋浴器可以有效的避免接触水龙头部分。而且集成接入学校学生管理系统可以提高管理效率。所以学校浴室淋浴器用水计费系统必须具备以下功能：1 .淋浴控制器识别RFID卡信息。2 .每个淋浴器有自身固有的ID号有W1F1接口，自动接入WIFI网络；3 .淋浴器读取RF1D卡信息后，实时测量水流量。淋浴器在第二次接触RF1D卡后累加计算用水量，根据学校管理系统中设定的水单价

6、计算出这次淋浴的所需费用。扣除RFID卡中的金额。4 .淋浴器有1CD绿屏字符显示当前使用人学号，RF1D卡内余额。5 .电池电压检测，计算出电池电量。若电池电量小于报警阀限值，就光电报警并通过网络发送报警信息到学校管理系统。上位机软件功能：1 .登记、编辑、查询学生信息、淋浴器状态。2 .实时检索淋浴器工作状态。3 .统计一台或多台淋浴器在一个月、一周、一日内的水流量情况。4 .录入、查询、修改RF1D卡信息。5 .统计、查询淋浴器使用数据。四、研究方案及预期达到的目标随着移动智能设备的迅速普及,在移动终端上进行对浴室使用情况进行查询已经成为了可能。因此,新型淋浴预约系统要在用户需要洗澡时,

7、及时地将浴室使用信息实时地传递到上位机,同时在高峰期应当采取一种适当的分配策略进行人流疏导。在用户预约完成后,要考虑到用户可能出现的意外事件，例如临时有事无法按时抵达淋浴位，因此在用户预约完成之后，自约定时间开始应当为预定人保留一定时间的位置。在用户洗澡完毕,要设定结束动作，例如用户在刷卡机将卡拔出，并一定时间内不再插回，刷新实时的淋浴位信息，以供后续的人进行使用。当用户想要淋浴时,可通过用户客户端上位机进行空位查询,若有无人使用的淋浴位,信息将会从淋浴处终端的芯片发送至远程服务器,再发送至用户客户端提醒用户可以前往淋浴。如果没有空余淋浴位,用户可以使用排队功能，当新的空淋浴位出现后,将为排队

8、者保留三分钟,逾期则将供应给下一位排队者，当以此来提高排队效率。当用户被授权使用该淋浴位时，只需插入RFID卡即可开始使用，当RFID卡ID号与用户授权信息不匹配时,用户不能使用该淋浴位。当用户计划好淋浴时间后,可以使用用户客户端上位机的预约功能提前预约淋浴位,淋浴位将为预约者保留十分钟，逾期则将供应给下一位预约或排队者,当以此来减少用户排队时间。每天的预约者数量信息将会通过远程服务器发送至锅炉房,从而确定每日大概的淋浴者数量。根据该信息可以大致确定烧水量,从而提高烧水资源的利用率。这一新淋浴系统,可以有效使得公共浴室淋浴资源利用最大化,准确控制当日所需的热水量以及对淋浴时对淋浴喷头出水量或温

9、度进行调控。同时,光感应调节使得对水温流量的控制更为准确。无疑较好地解决了前文提出的问题,但是在对新能源的利用上,本方案还有待于提高与改进。五、为完成课题已具备和所需的条件硬件所具备+所需。CortexM0-stm32f0308控制电路，发射模块、接收模块、频率合成模块和收发隔离模块以及天线选择模块。电源DC/DC电路，电压检测接口、WIF1通讯接口，编程器、仿真器。笔记本电脑，USB转换RS485接口数据线，无线WIF1路由器，USB接口的RFID卡读卡器。需要用到中频PCB设计技术、串口通信技术、W1F1通信技术。软件所具备+所需。1淋浴器使用RTthread4.0实时操作系统，BSP软件

10、包编程。编程软件RTStUdiO2.0。2.上位机或手机组态软件用捷麦组态编辑软件，即远程通组态软件，需要用到C语言，实时嵌入式操作系统编程技术，编码解码技术。在编程过程中，本文采用中国人编写的实时嵌入式操作系统RTthread,并参加官方的技术群。这样初始化、运行实时操作系统RTthread就很顺利。但是从RF1D卡读出的信息是一堆乱码。查阅很多资料也没有帮助。咨询芯片厂家后才明白没有解码。参考厂家提供的帮助，不断修改解码、编码程序。终于顺利读出了RF1D卡信息。六、预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施硬件设计时可能遇到的困难和解决措施：1 .在拿到题目的时候，查阅很多论文才明

11、白要做什么，才有了思路。在学会AD17绘制原理图、PCB图软件后，设计的电路图拿给老师看，他指出很多问题。查阅中频电路设计手册和登录论坛请教很多人后才修改完善PCB图。制作电路板后，测试电路板根本读不出RF1D卡的信息甚至检测不到RFID卡。请教很多师兄后才明白是放大电路出了问题。2 .学会AD17绘制原理图、PCB图软件后，设计的电路图和普通电路不同，是中频电路。可能有很多问题。通过查阅中频电路设计手册和登录论坛请教高手修改完善PCB图。3 .制作电路板后，测试电路板可能根本读不出RFID卡的信息甚至检测不到RF1D卡。可能是放大电路出了问题。查阅很多放大电路设计参数，适当减小放大系数避免放

12、大器超调。4 .调试电路板的时候，可能时钟频率有问题。编写单一功能的测试程序，用仿真器在线监测输入输出信号和时钟频率。并调节晶振震荡频率。软件设计时可能遇到的困难和解决措施：1 .实时操作系统编程和裸机编程不同。实时操作系统编程在提供便利的同时，也有很多AP1函数和组件需要熟悉。由于本文采用中国人编写的实时嵌入式操作系统RTthread,所以可以参加官方的技术群。这样很方便的解决初始化、运行实时操作系统RTthread遇到的问题。但是从RF1D卡读出的信息是一堆乱码。查阅很多资料也没有帮助。咨询芯片厂家后才明白没有解码。参考厂家提供的帮助，不断修改解码、编码程序。终于顺利读出了RF1D卡信息2

13、 .从RF1D卡读出的信息可能是一堆乱码。查阅很多资料也没有帮助。可以咨询芯片厂家搞明白编码、解码问题。参考厂家提供的帮助，不断修改解码、编码程序。才能顺利读出了RF1D卡信息。3 .上位机编程和以往学习的编程方法不一样。为了尽快完成课题，也不想从头学习WINDOWS编程技术。采用成熟的组态软件，利用功能模块，完成上位机编程。七、进度安排序号名称周数起止时间备注1可行性分析1周2需求分析2周3系统设计3周4系统实现4周5系统测试1周6撰写论文2周八、参考文献11嵌入式实时操作系统ucos原理与应用（第二版）任哲北航出版社2 .基于嵌入式实时操作系统的程序设计周慈航北航出版社3 .STM32库开

14、发实战指南（第2版）刘火良杨森著电子出版社4 .从零开始学AItiUmDeSigner电路设计与PCB制板周新著电子工业出版社5 .晶体管电路设计（下）日铃木雅臣著，澎军译6 .物联网应用与解决方案（第2版）张飞舟著电子工业出版社7 .物联网开发与应用一基于ZigBee、Simp1iciT1低功率蓝牙、Wi-Fi技术廖建尚著电子工业出版社8 .Andriod开发从入门到精通（第二版）朱浩华北航出版社9 .嵌入式实时操作系统：RT-Thread设计与实现邱伟、诸天龙著机械工业出版社10 .FreeRTOS源码详解与应用开发左忠凯著北京航空航天大学出版社111面向对象的嵌入式软件开发周颖颖著电子工

15、业出版社12 .Nicho1asC.Zakas.Professiona1JavaScriptforWebDeve1opers3reEditionM.POSTS&TE1ECOMPRESS,201213 .NenadStankovicetc.Aneva1uationofJavaimp1ementationsofmessage-passingJ.SoftwarePractice&Experience,201514 .TiaNewha1I,BartonP.Mi11er.Concurrency&ComputationPractice&ExperienceJ.Concurrency&ComputationPractice&Experience,2015九、备注系统硬件框图/功能框图1062显示电路t电源变换电路时钟与复位电路RFID卡电路ASTM32F401R-CT6编程接口WIFI电路J上位机按钮电路指示灯电路上位机软件系统架构图