调研报告参考格式2.docx
- 文档编号:28676760
- 上传时间:2023-07-19
- 格式:DOCX
- 页数:28
- 大小:258.59KB
调研报告参考格式2.docx
《调研报告参考格式2.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《调研报告参考格式2.docx(28页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
调研报告参考格式2
本科生毕业论文(设计)
调研报告
题目:
学生姓名:
学号:
专业班级:
指导老师:
完成时间:
目录
一、概述1
1.1课题引入1
1.2课题描述1
1.3设计目的1
1.4设计要求2
二、门禁控制系统3
2.1嵌入式处理器技术3
2.1.180C51单片机3
2.1.2ARM微处理器4
2.1.3DSP处理器6
2.1.4嵌入式微处理器的选型原则7
2.2GSM通信技术8
2.3射频IC卡识别技术9
2.3.1非接触IC卡9
2.3.2射频识别原理11
2.2.3IC卡读卡器方案11
2.4信息融合技术11
2.4.1基本概念及融合原理12
2.4.2多传感器数据融合方法13
2.4.3应用领域13
2.4.4存在问题及发展趋势14
三、门禁控制系统的方案分析论证15
3.1方案一15
3.2方案二15
3.3方案三16
参考文献16
一、概述
课题概述这部分主要为概括的介绍门禁控制系统的必要性、主要目标与任务、主要功能及设计要求(技术指标、性能参数),从而为调研工作的顺利展开铺平道路。
1.1课题引入
随着经济飞速的发展,全世界的物质文明也达到了前所未有的繁荣程度,人们的安防意识也随着财富的不断增长呈几何倍数的增强,因此安防问题在如今这个经济时代显得日益重要,许多场所如政府机关、银行、医院、企业、商场都离不开的安全可靠的安防系统,其中门禁控制系统是现代安防系统中的一个重要的组成部分。
基站是移动通信系统的重要组成部分,基站中的通信设备非常昂贵并且需要经常维护。
数量庞大的基站维护管理是一项艰巨的工作。
长期以来,基站大门都是采用传统的机械锁,数千把钥匙容易复制,一旦钥匙丢失或被人复制,就会造成安全隐患。
针对移动通信公司的基站所面临的安防问题,需要设计一款安全系数高、控制简便、信息融合的门禁控制系统。
1.2课题描述
《信息融合的基站门禁装置设计》的主要目标任务:
设计一个基于微处理器技术、GSM无线通信技术和射频IC卡感应技术相结合的多种信息检测及能够实现远程控制的基站门禁终端系统,该系统能对基站的各种信息(如门的开闭状态、温度、湿度)进行定时检测,通过GSM网络以短信息方式向基站监控中心传送基站的信息,同时能接受监控中心向基站发送的短信息,对基站的各种参数进行控制调节。
1.3设计目的
1、对以前所学知识进行系统的复习,全面的综合并将其联贯;
2、学会了独立的分析和解决问题和进行相关社会调查的能力;
3、提高专业相关外文的阅读、翻译能力。
提高专业英语水平。
4、学会查阅文献、搜索资料,并收集、整理、归类、保存资料;
5、了解电气/电子设计中相关国家标准GB/T4728、GB/T6988、GB/T5094、GB/T7159等;
6、掌握运用微处理器技术构造电子应用系统的设计思路及其实施方法;
7、熟练使用电子CAD操作平台,提高编写程序的水平,优化软件结构。
提高电脑绘图水平;
8、探讨信息融合技术在基站安防系统中的应用,包括融合信息量检测与分析、融合算法、实现手段;
9、基于微处理器技术的基站门禁装置,其系统硬件主要组成包括微处理器基本应用系统、功能与数字设置(键盘)、信息测量、功能与测试值LCM显示、GSM信号传输等;
1.4设计要求
1)系统性能参数
电源:
220V±10%/50Hz;
读卡距离:
8cm到12cm;
传输方式:
GSM无线通讯;
存储容量:
32000到60000条;
传输速率:
9600bps;
传输距离:
12m(RS232);
正常温度:
-200C~+800C。
2)系统设计要求
本系统的主要功能是对基站控制室的门、温湿度等情形进行实时监测,并实时显示监测信息,具体功能如下:
1、门况监测,如:
刷卡开门和非法闯入;
2、温度监测,如:
温度定时值和温度限定范围;
2、湿度监测,如:
湿度定时值和湿度限定范围;
4、IC卡读卡,如:
只对授权IC卡给予放行;
5、LCD显示,如:
当前基站内的温湿度值,IC卡号,GSM通信界面;
6、GSM无线通信
a当基站开门(合法或非法开门)、关门、室内温湿度过高时,基站通过GSM网络以发送短信的方式把这些信息发送给监控中心;
b监控中心可通过GSM网络以发送短信的方式对基站进行基站编号、有效MifareOne卡、中心SIM卡等参数的设置并能进行远程开门;
7、与PC机通讯,传输基站终端控制系统所保存的各种信息。
二、门禁控制系统
信息融合的基站门禁装置设计中主要涉及到嵌入式处理器技术、GSM通信技术、射频IC卡识别技术、信息融合技术和电源技术等。
这部分的主要内容是根据实际调研情况,结合本次毕业设计的要求对以上各种技术做一个详细的描述和总结。
2.1嵌入式处理器技术
随着大规模集成电路和计算机技术的飞速发展,嵌入式处理器的面貌日新月异,正朝着多功能、多选择、高速度、低功耗、低价格、大存储容量和强I/O功能及结构兼容方向发展。
作为门禁控制系统的嵌入式处理器,更侧重其控制功能,而不是像PC机那样较多地注重追求微处理器的运算性能和速度。
经过实际的调研,门禁控制系统的核心嵌入式处理器的选择多种多样:
80C51单片机,DSP处理器,EDA可编程器件CPLD,ARM处理器等;下面将以上各种嵌入式处理器作较为的彻底的分析与比较。
2.1.180C51单片机
在我国,单片已不是一个陌生,它的出现是近代计算机技术的里程碑事件,因为单片机的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。
在单片机诞生之前,为了满足工控对象的嵌入式应用要求,只能将通用计算机进行机械加固、电气加固后嵌入到对象体系中构成自动驾驶仪、轮机监控系统等。
由于通用计算机的巨大体积和高成本,无线嵌入到大多数对象体系中,单片机则应嵌入式应用而生。
单片机单芯片的微小体积和极低成本,可广泛地嵌入到玩具、家用电器、机器人、仪器仪表、汽车电子系统、工业控制单元、办公自动化设备、金融电子系统、个人信息终端及通信产品中,成为现代电子系统中最重要的智能化工具。
在品种众多的单片机中,80C51系列单片机以其结构的系统完整、特殊功能寄存器的规范化以及指令系统的控制功能等特色,成为单片机中的主流机型。
STC89LE52RC+系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰/高速/低功耗的单片机,指令代码完全兼容传统的8051单片机,12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可任意选择,最新的D版本内部集MAX810专用复位电路。
STC系列单片机主要特点
●增强型12时钟/机器周期、6时钟/机器周期8051CPU
●工作电压:
5.5V-3.4V(5V单片机)/3.8V-2.0V(3V单片机)
●工作频率范围:
0-40MHz,相当于普通8051的0-80MHz,实际工作频率可达48MHz
●用户应用程序空间4K/8K/13K/16K/20K/32K/64K字节
●片上集成1280字节/512字节RAM
●通用I/O口(32/36个),复位后为:
P1/P2/P3/P4是准双向/弱上拉(普通8051传统I/0口)
●ISP(在线可编程)/IAP(在应用可编程),无需专用编程器/仿真器可通过串口(P3.0/P3.1)直接下载用户程序,8K程序3秒即可完成一片
●EEPROM功能
●看门狗
●内部集成MAX810专用复位电路,外部晶体20M以下时,可省外部复位电路
STC系列单片机的功能示意图如2.1所示。
2.1.2ARM微处理器
ARM(AdvancedRISCMachines),既可以认为是一个公司的名字,也可以认为是对一类微处理器的通称,还可以认为是一种技术的名字。
1991年ARM公司成立于英国剑桥,主要出售芯片设计技术的授权。
目前,采用ARM技术知识产权(IP)核的微处理器,即通常所说的ARM微处理器,已广泛应用于工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各个领域。
ARM微处理器的应用领域
●工业控制领域:
作为32的RISC架构,基于ARM核的微控制器芯片不但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额,同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展,ARM微控制器的低功耗、高性价比,向传统的8位/16位微控制器提出了挑战。
●无线通讯领域:
目前已有超过85%的无线通讯设备采用了ARM技术,ARM以其高性能和低成本,在该领域的地位日益巩固。
●网络应用:
随着宽带技术的推广,采用ARM技术的ADSL芯片正逐步获得竞争优势。
此外,ARM在语音及视频处理上行了优化,并获得广泛支持,也对DSP的应用领域提出了挑战。
●消费类电子产品:
ARM技术在目前流行的数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机中得到广泛采用。
●成像和安全产品:
现在流行的数码相机和打印机中绝大部分采用ARM技术。
手机中的32位SIM智能卡也采用了ARM技术。
ARM微处理器的特点:
采用RISC架构的ARM微处理器具有如下特点:
●体积小、低功耗、低成本、高性能;
●支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集,兼容8位/16位器件;
●大量使用寄存器,指令执行速度更快;
●大多数数据操作都在寄存器中完成;
●寻址方式灵活简单,执行效率高;
●指令长度固定。
ARM微处理器系列:
ARM7系列、ARM9系列、ARM9E系列、ARM10E系列、SecurCore系列、Intel的StrongARM、Intel的Xscale;其中,ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10E为4个通用处理器系列,每一个系列提供一套相对独特的性能来满足不同应用领域的需求。
如ARM7系列适用于工业控制、网络设备、移动电话等应用;ARM9、ARM9E和ARM10E系列则更适合无线设备、消费类电子产品的设计;SecurCore系列专门为安全要求较高的应用而设计。
ARM微处理器的应用选型
从应用的角度出发,在选择ARM微处理器时所应考虑的主要问题有以下几个方面。
●ARM微处理器内核的选择
从前面所介绍的内容可知,ARM微处理器包含一系列的内核结构,以适应不同的应用领域,如果用户希望使用WinCE或标准Linux等操作系统以减少软件开发时间,就需要选择ARM720T以上带有MMU(MemoryManagementUnit)功能的ARM芯片,如ARM720T、ARM920T、ARM922T、ARM946T、Strong-ARM都带有MMU功能。
●系统的工作频率
系统的工作频率在很大程度上决定了ARM微处理器的处理能力。
ARM7系列微处理器的典型处理速度为0.9MIPS/MHz,常见的ARM7芯片系统主时钟为20MHz~133MHz,ARM9系列微处理器的典型处理速度为1.1MIPS/MHz,常见的ARM9的系统主时钟频率为100MHz~233MHz,ARM10最高可以达到700MHz。
●芯片内存储器的容量
大多数的ARM微处理器片内存储器的容量都不大,需要用户在设计系统时外扩存储器,但也有部分芯片具有相对较大的片内存储空间。
●片内外围电路的选择
除ARM微处理器核以外,几乎所有的ARM芯片均根据各自不同的应用领域,扩展了相关功能模块,并集成在芯片之中,我们称之为片内外围电路,如USB接口、IIS接口、LCD控制器、键盘接口、RTC、ADC和DAC、DSP协处理器等。
2.1.3DSP处理器
DSP(DigitalSignalProcessing)也就是常说的数字信号处理,它利用计算机或专用处理设备,以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理,以得到符合人们需要的信号形式。
DSP就是一种特别适合于进行数字信号处理运算的微处理器,其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。
根据数字信号处理的要求,DSP芯片一般具有如下主要特点:
●在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法;
●程序和数据空间分开,可以同时访问指令和数据;
●片内具有快速RAM,通常可以通过独立的数据总线在两块中同时访问;
●具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持;
●快速的中断处理和硬件I/O支持;
●具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器;
●可以并行执行多个操作;
●支持流水线操作,使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
在近20年里,DSP在信号处理、通信、雷达等许多领域得到广泛的应用。
目前,DSP的价格越来越低,性能价格比日益提高,具有巨大的应用潜力。
它的主要应用有:
信号处理、通信、语音、图形/图像、军事、仪器仪表、自动控制、医疗、家用电器。
目前世界上生产DSP的公司主要有TI(德州仪器)公司,AD(美国模拟器件)公司,Technologics(朗讯技术)公司和Motorola(摩托罗拉)公司四大公司,而TI公司则是世界上最大的DSP供应商。
著名的TMS320系列产品就是该公司的DSP产品。
DSP的基本结构为哈佛结构,并结合了流水线操作、专业的硬件乘法器、特殊的DSP指令和快速的指令周期,使得它非常适合于数字信号处理应用。
在目前,现代通信技术的发展,特别是数字通信、移动通信和卫星通信的普及,数字音响的商业化,DSP的市场前景越来越好。
以移动电话设备来说,通信流程大概是当手机通过天线收到射频信号后,将过滤后的高频信号送到混频器降为中频信号,再经过解调器变为低频或基频信号后,送至数字信号处理器处理,经过处理的信号再予以调节及解码,便可以通过扬声器送出,成为语音或是直接转换成各类数据。
发话时,信号则通过相反的程序处理与送出,所以手机包含了射频系统与数字信号处理器再加上一般微处理器系统,成为一个高度集成的嵌入式系统。
从现代通信等技术对DSP的要求来看,DSP芯片有以下几个发展趋势:
●向更低功耗方向发展
●向更高的性能方向发展
●向定制DSP芯片方向发展
●向集成化方向发展
●提供更加完善的开发环境
2.1.4嵌入式微处理器的选型原则
●调查市场上已有的CPU供应商;
●CPU的处理速度;
●技术指标;
●处理器的低功耗;
●处理器的软件支持工具;
●处理器是否内置调试工具;
●处理器供应商是否提供评估板。
选择一个嵌入式系统运行所需要的微处理器,在很多时候运算速度并不是最重要的考虑内容,有时候也必须考虑微处理器制造厂商对于该微处理器的支持态度,有些嵌入式系统产品一用就是几十年,如果过了五六年之后需要维修,却已经找不到该种微处理器的话,势必全部产品都要淘汰,所以许多专门生产嵌入式系统微处理器的厂商,都会为嵌入式系统的微处理器留下足够的库存或是生产线,即使过好几年之后还可以找到相同型号的微处理器或者完全兼容的替代品。
2.2GSM通信技术
GSM(GlobalSystemforMobileCommunications,全球移动通讯系统)俗称“全球通”,GSM系统是目前基于时分多址技术的移动通讯体制中比较成熟、完善、应用最广泛的一种系统。
它是根据欧洲通信标准化委员会(ETSI)制定的GSM技术规范研制而成的第二代蜂窝移动通信系统,是我国目前蜂窝移动通信的主体。
GSM系统包括GSM900MHz、GSM1800MHz及GSM1900MHz等几个频段。
短信息服务作为GSM网络的一种基本业务,已得到越来越多的系统运营商和系统开发商的重视,基于这种业务的各种应用也蓬勃地发展起来。
以GSM网络作为数据无线传输网络,可以开发出多种前景极其乐观的各类应用。
典型的应用有:
变电站、电表、水塔、水库或环保监测点等监测数据的无线传输和无线自动警报;远程无线控制高压线路断电器、加热系统、防洪拦阻系统或其它机电系统的启动和关闭;车队交通管理和控制指挥系统;控制和监测香烟、食品和饮料自动售货机的运行状态和存货水平等。
目前,国内已经开始使用的GSM模块有Falcom的A2D系列、Wavecome的WMO2系列、西门子的TC35系列、爱立信的DM10/DM20系列、中兴的ZXGM18系列等,这些模块的功能与用法差别不大,其中西门子的TC35系列模块性价比很高,并且已经有国内的无线电设备入网证。
TC35i是德国西门子公司推出的新一代GSM双频模块,用于替代TC35模块,并与之完全兼容。
TC35i与GSM2/2+兼容、双频(GSM900/GSM18000)、RS232数据口、符合ETSI标准GSM07.07和GSM07.05、集射频电路与基带于一体,提供标准的AT命令接口、且易于升级为GPRS模块。
TC35i的紧凑型设计,有效地减小了用户系统的体积。
TC35i的内部结构图如2.2所示。
TC35i的主要技术指标:
●信息传送:
数据、短信息、语音和传真;
●频段:
双频GSM900MHz和DCS1800MHz;
●通讯接口:
RS232通过双向命令/数据总线传输AT命令;
●数据格式:
8位数据+1位停止位、无校验位;
●串口通讯波特率:
300bps--115kbps;
●短信息模式:
TXET和PDU(协议数据单元、支持中文);
●电源:
单电源3.3V~5.5V;
●温度范围:
-20℃~+50℃;
●SIM:
3V/1.8V、外接、电话簿功能存储于SIM卡中;
●工作电流:
300mA(发射)、25MA(空闲)、3.5MA(休眠)。
在远程数据监测系统中,数据和控制指令的传输目前主要是有线和专用的无线网络这两种方式。
但是,考虑到监测设备所处环境的特点和系统成本,在很多情况下,这两种方式并不可取,有必要寻找一种成本低廉、可靠性高、组网方便的远程数据传输方式。
随着移动通信技术和数据通信技术的快速发展,移动数据通信已经成熟并得到了广泛的应用。
在国内,作为移动通信第二代的GSM(全球移动通信系统)具有网络覆盖面广泛、通信质量优良的特点。
除了基本的通话业务,GSM数据业务功能的开发应用也取得了长足的进展,开发出了SMS(短消息业务)、CSD(电路交换数据业务)、GPRS(通用分组无线业务)等移动数据业务功能。
将移动数据通信引入到监测系统中,可以充分利用现有的GSM网络资源,达到节省投资、可靠性高、组网方便的目的。
GSM监控系统网络如图2.3所示。
2.3射频IC卡识别技术
2.3.1非接触IC卡
非接触IC卡是最近几年发展起来的一项新技术。
通常又称无触点卡、射频卡或感应卡,非接触卡无机械触点,通过无线方式(电磁波)与读写设备进行通讯,它是将IC卡、无线电与制卡尖端技术集于一体。
相比起接触卡,非接触卡的主要优点:
●迅速、方便:
无需插拔卡,完成一次操作只需0.1-0.3秒。
操作速度快。
使用时,卡片可以任意方向过读写器表面,非常方便;
●高可靠性:
由于无缺点,避免了由接触读写而产生的各种故障,提高了抗静电和环境污染(如油烟、灰尘、水汽等)的能力,因此提高了应用的可靠性;
●高安全性:
序列号是唯一的,出厂后不可更改。
卡与读写器之间采用双向互认验证机制。
在通讯过程中的数据都加密;
●高抗干扰性:
对有防冲突电路的非接触卡,在多卡同时进入读写范围内时,读写设备可一一对卡进行处理,抗干扰性高;
●多种工作距离:
作用距离从几厘米到几米。
经过调研,国内外几种典型的非接触IC卡如表2.1所示。
表2.1几种国内外主流非接触IC卡
名称
MIFARE
MM400L
LEGIC
EYBCOM
八达通
MN63Y1
0001D01
公司
PHILIPS
MOTOROLA
KABA
OTI
SONY
PANA
SONIC
工作频率
13.65MHz
13.65MHz
13.65MHz
13.65MHz
13.65MHz
125KHz
工作距离
0-10cm
0-10cm
0-10cm
0-10cm
0-10cm
0-10cm
ISO14443
A型
B型
不遵从
A、B型
不遵从
B型
EEPROM
8K
8K
2K
16K
8K
FeRAM
在国内,目前飞利浦公司的产品MIFARE1型非接触卡占有较大的市场,该卡的EEPROM容量位8K位,卡内无电源,有防冲突机制,卡与读写器之间的通信加密采用DES算法,遵从国际标准ISO/IEC14443A。
主要性能
●工作频率:
13.56MHz;
●通信速率:
100Kbps工作距离:
10cm;
●典型交易过程:
<100ms;
●工作湿度:
90%;
●工作温度:
-200℃~+500℃;
●数据保存:
10年;
2.3.2射频识别原理
射频卡中的芯片电路由射频接口、存取控制和存储器三个模块组成。
它成功地将射频识别技术和IC卡技术结合起来,解决了无电源和无接触这两大难题。
所以射频卡是基于射频识别技术的产生和发展。
一个典型的射频识别系统有两部分组成:
一是寻呼器,二是应答器。
其中寻呼器的主要组成部分是无线收发机、处理机和天线等。
在应答器内根据不同应用具有存储器、天线、调制解调等器件。
它简单的工作过程是:
先由寻呼器通过它的天线向应答器发射无线信号,当应答器进入寻呼器工作区域时,被寻呼器发出的信号激励并发射应答信息。
寻呼器接受应答器的应答信息,进行进一步处理。
一个典型的非接触式IC卡系统原理图如图2.4所示。
非接触卡由卡内天线和芯片模块组成。
其中芯片模块由射频接口、存取控制和存储器三个模块组成。
读卡器由发射器、接受器、解调器、解码器、天线等组成。
2.2.3IC卡读卡器方案
对于IC卡读卡器的选择有两种方案,方案一:
以嵌入式读写芯片(MFRC500)为核心自行设计和开发IC卡读卡器,其优点是价格便宜,缺点是开发周期较长、开发技术不成熟、存在不确定因数;方案二:
购买市面上的IC读卡器产品,其优点为性能稳定可靠、功能完善、易于二次开发、开发周期短,然而该方案的缺点是价格昂贵。
2.4信息融合技术
信息融合是针对一个系统中多种传感器(多个或多类)这一特定问题而展开的一种信息处理的新研究方向。
因此信息融合又称为多传感器数据融合或数据融合。
多传感器数据融合是一个新兴的研究领域,是针对一个系统使用多种传感器这一特定问题而展开的一种关于数据处理的研究。
多传感器数据融合技术是近几年来发展起来的实践性较强的应用技术,是多学科交叉的新技术,涉及到信号处理、概率统计、信息论、模式识别、人工智能、模糊数学等理论。
近年来,多传感器数据融合技术无论在军事还是民事领域的应用都极为广泛。
多传感器融合技术已成为军事、工业和高技术开发等多方面关心的问题。
这一技术广泛应用于C3I(Command,Control,CommunicationandIntelligence)系统、复杂工业过程控制、机器人、自动目标识别、交通管制、惯性导航、海洋监视和管理、农业、遥感、医疗诊断、图像处理、模式识别等领域。
实践证明:
与单传感器系统相比,运用多传感器数据融合技术在解决探测、跟踪和目标识别等问题方面,能够增强系统生存能力,提高整个系统的可靠性和鲁棒性,增强数据的可信度,并提高精度,扩展整个系统的时间、空间覆盖率,增加系统的实时性和信息利用率等。
2.4.1基本概念及融合原理
数据融合又称作信息融合或多传感器数据融合,对数据融合还很难给出一个统一、全面的定义。
随着数据融合和计算机应用技术的发展,根据国内外研究成果,多传感器数据融合比较确切的定义可概括为:
充分利用不同时间与空间的多传感器数据资源,采用计算机技术对按时间序列获得的多传
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 调研 报告 参考 格式