Файл: Дипломный проектработа тема работы Разработка gsmконтроллера для систем управления беспроводным.pdf

1
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт электронного обучения
Специальность 230101 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети
Кафедра вычислительной техники
ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ/РАБОТА
Тема работы
Разработка GSM-контроллера для систем управления беспроводным
доступом к объекту
УДК 004.384:621.395.7
Студент
Группа
ФИО
Подпись
Дата
З-8302
Попов Сергей Васильевич
Руководитель
Должность
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
Доцент
кафедры ВТ
Осокин Александр
Николаевич
к.т.н.,
доцент
КОНСУЛЬТАНТЫ:
По разделу «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение»
Должность
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
Доцент
Конотопский В.Ю.
к.э.н.
По разделу «Социальная ответственность»
Должность
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
Доцент
Извеков В.Н.
к.т.н.
ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ:
Зав. кафедрой
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
ВТ

2
Министерство образования и науки Российской Федерации
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Институт электронного обучения
Специальность 230101 Вычислительные машины, комплексы, системы и сети
Кафедра вычислительной техники
УТВЕРЖДАЮ:
Зав. кафедрой
_____ _______ ____________
(Подпись) (Дата) (Ф.И.О.)
ЗАДАНИЕ
на выполнение выпускной квалификационной работы
В форме:
Дипломного проекта
(бакалаврской работы, дипломного проекта/работы, магистерской диссертации)
Студенту:
Группа
ФИО
З-8302
Попов Сергей Васильевич
Тема работы:
Разработка GSM-контроллера для систем управления беспроводным доступом к объекту
Утверждена приказом директора (дата, номер)
Срок сдачи студентом выполненной работы:
10.06.2016
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ:
Назначение
GSM-контроллер предназначен для ограничения доступа посторонних лиц на территорию предприятия или помещения. Дистанционное управление простыми исполнительными механизмами, например, включение и отключение электромагнитного или электромеханического замков, управление приводами автоматических гаражных ворот или шлагбаумов.
Исходные данные к работе
(наименование объекта исследования или проектирования;
производительность или нагрузка; режим работы
(непрерывный, периодический, циклический и т. д.); вид
сырья или материал изделия; требования к продукту,
изделию или процессу; особые требования к особенностям
функционирования (эксплуатации) объекта или изделия в
плане безопасности эксплуатации, влияния на
окружающую среду, энергозатратам; экономический
анализ и т. д.).
Система доступа является аппаратно-программным комплексом.
Аппаратная часть представляет собой контроллер, в который устанавливается SIM-карта любого мобильного оператора.
В качестве средства доступа используется мобильный телефон.
При входящем звонке система определяет номер звонящего и выполняет поиск этого номера в

3 собственной базе данных.
Если такой номер в базе данных присутствует, система откроет звонящему доступ к объекту.
В противном случае звонок будет проигнорирован.
Разграничение прав пользователей:
Мастер – осуществляет настройку контроллера, добавление и удаление пользователей, изменение номера владельца, назначение нового мастера.
Мастер также обладает правами обычного пользователя.
Пользователь
– осуществляет управление исполнительным устройством звонком со своего мобильного телефона.
Количество номеров пользователей системы контроля доступа может быть до 1024.
Возможность конфигурирования через персональный компьютер.
Настройки конфигурирования:
- Изменение номера мастера
- Добавление пользователя в память контроллера
- Удаление пользователя из памяти контроллера
- Поиск пользователя в памяти контроллера
- Очистка памяти контроллера
- Изменение режима работы реле
Реле контроллера может работать в одном из двух режимов:
1. Режим удержания (используется по умолчанию)
– при поступлении входящего звонка от пользователя контроллер замыкает контакты реле на время удержания, затем контакты размыкаются.
2. Режим переключения – при поступлении входящего звонка от пользователя контроллер переключает контакты реле.
Изменение времени удержания реле
При режиме удержания реле, время, на которое контроллер замыкает контакты при поступлении входящего звонка от пользователя время удержания от 01 до 99 секунд (по умолчанию 5с).
Режим «Welcome»
Режим используется для быстрой записи номеров пользователей в память контроллера. В этом режиме контроллер записывает в память номера всех звонивших абонентов.
GSM-контроллер рассчитан на круглосуточную работу при наличии входного напряжения 12 В.

4
Перечень подлежащих исследованию,
проектированию и разработке
вопросов
(аналитический обзор по литературным источникам с
целью выяснения достижений мировой науки техники в
рассматриваемой области; постановка задачи
исследования, проектирования, конструирования;
содержание процедуры исследования, проектирования,
конструирования; обсуждение результатов выполненной
работы; наименование дополнительных разделов,
подлежащих разработке; заключение по работе).

описание систем контроля доступа;

описание аналогов проектируемого устройства;

разработка структурной схемы;

разработка функциональной схемы;

разработка принципиальной схемы;

расчет всех навесных элементов схемы;

составление перечня элементов;

разработка программного обеспечения;

разработка печатной платы.
Перечень графического материала
(с точным указанием обязательных чертежей)
GSM-контроллер схема структурная;
GSM-контроллер схема функциональная;
GSM-контроллер схема электрическая принципиальная;
GSM-контроллер чертёж печатной платы.
GSM-контроллер схема алгоритма прикладной программы
Консультанты по разделам выпускной квалификационной работы
(с указанием разделов)
Раздел
Консультант
Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение
Доцент кафедры менеджмента, кандидат экономических наук, доцент НИ Томского Политехнического Университета
Конотопский В.Ю.
Социальная ответственностьДоцент каф. Экологии и БЖД, кандидат технических наук, доцент НИ Томского Политехнического Университета
Извеков В.Н.
Названия разделов, которые должны быть написаны на русском и иностранном
языках:
Дата выдачи задания на выполнение выпускной
квалификационной работы по линейному графику
11.02.2016
Задание выдал руководитель:
Должность
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
Доцент кафедры ВТ
Осокин А.Н.
К.т.н., доцент
Задание принял к исполнению студент:
Группа
ФИО
Подпись
Дата
З-8302
Попов С.В.

5
ЗАДАНИЕ ДЛЯ РАЗДЕЛА
«СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ»
Студенту:
Группа
ФИО
З-8302
Попов Сергей Васильевич
Институт
ИнЭО
Кафедра
Вычислительной техники
Уровень
образования
Специалист
(инженер)
Направление
/специальность
230101
Вычислительные машины, комплексы, системы и сети
Исходные данные к разделу «Социальная ответственность»:
1. Характеристика объекта исследования (вещество, материал, прибор, алгоритм, методика, рабочая зона) и области его применения
Многофункциональный прибор:
GSM-контроллер для управления
исполнительными механизмами систем
контроля доступа.
Перечень вопросов, подлежащих исследованию, проектированию и разработке:
1 Производственная безопасность
1.1. Анализ вредных и опасных факторов, которые может создать объект исследования:

физико-химическая природа вредности, её связь с разрабатываемой темой;

действие фактора на организм человека;

приведение допустимых норм с необходимой размерностью (со ссылкой на соответствующий нормативно-технический документ);

предлагаемые средства защиты;

(сначала коллективной защиты, затем – индивидуальные защитные средства).
1.2. Анализ вредных и опасных факторов, которые могут возникнуть при производстве объекта на предприятии:

механические опасности (источники, средства защиты;

термические опасности (источники, средства защиты);

электробезопасность (в т.ч. статическое электричество, молниезащита – источники, средства защиты);

пожаровзрывобезопасность (причины, профилактические мероприятия, первичные средства пожаротушения).
1.3 Обоснование мероприятий по защите персонала предприятия от действия опасных и вредных факторов
Вредные факторы: Повышенная
напряженность зрения, повышенный
уровень шума при работе
вентиляционной системы,
недостаточная освещенность
Опасные факторы: Напряжение сети
220В., повышенная температура жала
паяльника, производственная пыль,
подвижные части производственного
оборудования.
2 Экологическая безопасность:
2.1Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду
2.2Анализ «жизненного цикла» объекта исследования
2.3Обоснование мероприятий по защите окружающей среды
Эффективное и экономичное
использование электроэнергии.
3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях:
3.1Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект исследований;
Вероятно-возможные ЧС:
-пожар. Халатное или не осторожное

6 3.2Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть при производстве объекта на предприятии;
3.3Обоснование мероприятий по предотвращению
ЧС и разработка порядка действия в случае возникновения ЧС.
обращение с огнем.
Короткое замыкание, перегрузка
системы. Мероприятия по
предотвращению ЧС.
4 Правовые и организационные вопросы
обеспечения безопасности:
4.1специальные (характерные при эксплуатации объекта исследования, проектируемой рабочей зоны) правовые нормы трудового законодательства;
4.2организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны.
Правовые акты, регулирующие
социально трудовые отношения
работников. Расчет искусственного
освещения. Организация рабочего
места.
Дата выдачи задания для раздела по линейному графику
Задание выдал консультант:
Должность
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
Доцент каф. ЭБЖ
Извеков В.Н. к.т.н.
Задание принял к исполнению студент:
Группа
ФИО
Подпись
Дата
З-8302
Попов Сергей Васильевич

7
ЗАДАНИЕ ДЛЯ РАЗДЕЛА
«ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ»
Студенту:
Группа
ФИО
З-8302
Попов Сергей Васильевич
Институт
ИнЭО
Кафедра
Вычислительной техники
Уровень образования
Специалист (инженер)
Направление/специальность
Вычислительные машины, комплексы системы и сети
Исходные данные к разделу «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение»:
1. Стоимость ресурсов научного исследования (НИ):
материально-технических, энергетических,
финансовых, информационных и человеческих
2. Нормы и нормативы расходования ресурсов
3. Используемая система налогообложения, ставки
налогов, отчислений, дисконтирования и кредитования
Перечень вопросов, подлежащих исследованию, проектированию и разработке:
1. Оценка коммерческого потенциала инженерных
решений (ИР)
2. Формирование плана и графика разработки и
внедрения ИР
3. Обоснование необходимых инвестиций для разработки и
внедрения ИР
4. Составление бюджета инженерного проекта (ИП)
5. Оценка ресурсной, финансовой, социальной, бюджетной
эффективности ИР и потенциальных рисков
Перечень графического материала
(с точным указанием обязательных чертежей)
1. «Портрет» потребителя
2. Оценка конкурентоспособности ИР
3. Матрица SWOT
4. Модель Кано
5. ФСА диаграмма
6. Оценка перспективности нового продукта
7. График разработки и внедрения ИР
8. Инвестиционный план. Бюджет ИП
9. Основные показатели эффективности ИП
10. Риски ИП
Дата выдачи задания для раздела по линейному графику
Задание выдал консультант:
Должность
ФИО
Ученая степень,
звание
Подпись
Дата
Доцент
Конотопский Владимир Юрьевич
К.Э.Н.
Задание принял к исполнению студент:
Группа
ФИО
Подпись
Дата
З-8362
Попов Сергей Васильевич

8
РЕФЕРАТ
Выпускная квалификационная работа 122 с.,
25 рис., 26 табл., 22 источников, 7 прил.
Ключевые слова:
GSM-контроллер доступа, смс, мобильный телефон, разграничение доступа, управление исполнительными механизмами.
Объектом исследования является: Объектом исследования является GSM- контроллер доступа осуществляющий дистанционное управления простыми исполнительными механизмами, например включение и отключение электромагнитного или электромеханического замков, управление приводами автоматических гаражных ворот или шлагбаумов.
Цель работы: Разработка GSM-контроллера для систем управления беспроводным доступом к объекту.
В процессе исследования проводились разработка структурной, принципиальной, функциональной схем, печатной платы, управляющая программа для микроконтроллера, написанная на языке С++ для AVR
В результате исследования: Разработан дипломный проект «GSM-контроллера для управления беспроводным доступом к объекту».
Основные конструктивные, технологические и технико-эксплуатационные характеристики:
В процессе работы проводились экспериментальные исследования вариантов построения электрической схемы устройства.
Оптимальный вариант электрической схемы представлен в графическом материале. Достигнута высокая экономическая эффективность, которая обусловлена, применением микроконтроллера в качестве управляющего устройства.
Степень внедрения: GSM-контроллер доступа требует проведения дальнейших исследований и экспериментов. Дальнейшей разработке подлежит конструктивное исполнение.
Область применения: Системы контроля и управления доступом.
В будущем планируется: Монтаж опытных образцов и проведение испытаний.

9
Определения, обозначения, сокращения, нормативные ссылки
GSM - (от названия группы Groupe Spécial Mobile, позже переименован в
Global
System for
Mobile
Communications)
— глобальный стандарт цифровой мобильной сотовой связи, с разделением каналов по времени (TDMA) и частоте (FDMA);
МК – микроконтроллер;
СКУД – система контроля и управления доступом;
SPI – интерфейс для последовательного обмена данными между микросхемами;
UART ( Universal Asynchronous Receiver-Transmitter, UART) –
Универсальный асинхронный приёмопередатчик УАПП узел вычислительных устройств, преобразует передаваемые данные в последовательный вид;
EEPROM
(англ. Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) — электрически стираемое перепрограммируемое ПЗУ (ЭСППЗУ), один из видов энергонезависимой памяти (таких, как PROM и EPROM). Память такого типа может стираться и заполняться данными до миллиона раз;
Мастер
– специальный пользователь обладающий правами конфигурирования системы СКУД;
ПО – программное обеспечение;
ПК – персональный компьютер;
ПЭВМ – персональная электронно-вычислительная машина.