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zigbee体育场馆智能辅助系统.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：4.32M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    摘 要
    ABSTRACT
    1 绪论
    1.1项目背景
    1.2现状分析
    1.2可行性分析
    1.2.1硬件平台技术支持的可行性分析
    1.2.2软件开发技术的可行性分析
    2 人机接口设计简介
    2.1人机接口设计简介
    2.2人机接口设计原则
    3 系统框架描述
    3.3系统总体逻辑框架
    3.2主要功能
    3.3实现原理
    3.4产品前景与参数
    4 详细设计
    4.1客户端人机接口设计
    4.1.1基于QT的GUI界面设计
    4.1.2触摸屏人机接口设计
    4.1.3刷卡模块人机接口设计
    4.1.4打印机模块人机接口设计
    4.1.2基于SQLITE3的数据库设计
    4.2场地信息提示端人机接口设计
    4.2.1LED点阵屏显示屏人机接口设计
    4.2.2语音人机接口设计
    4.3服务器端人机接口设计
    4.3.1手机预订的人机接口设计
    5 系统测试方案
    5.1系统测试目的
    5.2测试方法
    5.3实际测试结果
    5.3.1刷卡登录测试
    5.3.2预定测试
    5.3.3查询测试
    5.3.4刷卡测试
    5.3.5预定终端zigbee与服务器之间通信测试
    6 系统移植
    7 项目的产品化设计
    7.1产品设计外观设计
    7.2应用前景
    7.3应用场合
    8 总结
    参考文献
    体育场馆智能辅助系统--人机接口设计 摘 要 随着我国经济社会的不断发展和人民生活水平的不断提高，广大群众参与体 育健身的热情越来越高涨，需求越来越旺盛。作为体育场馆管理方来说，如何加 强管理、提高工作效率和改善服务质量成了急待解决的问题。而解决这些问题的 关键措施之一就是建立实用、先进、高效的体育场馆管理系统。随着计算机应用 的深入发展，特别是嵌入式应用的迅速发展，人们期盼一种新型的管理方式的出 现，以减轻管理员的工作负担和提高工作效率和质量。在此背景下，我们推出了 这一系统，使体育场馆尽快发挥高效、便捷的作用，为人们提供更加便利和优质 的服务。 本文介绍了《基于 GPRS 和 ZigBee 的体育场馆智能辅助系统》在博创公司的 UP-TECHPXA270-S 教学科研平台上，采用嵌入式 Linux 系统的实现方案，该系统 具有强大的辅助功能，人性化、实时性、功耗低、稳定性好等优点。 本文以项目《基于 GPRS 和 ZigBee 的体育场馆智能辅助系统》为实例，对该 系统人机接口设计以及功能实现等诸多方面进行了描述。 关键词：人机接口 嵌入式 Linux UP-TECH-PXA27 I
    Intelligent support systems stadiums - Human Interface Design ABSTRACT With the continuous economic and social development and people's rising living standards, the enthusiasm of the masses more and more participation in physical fitness rising demand for more and more strong. The management as a sports venue, how to strengthen management, enhance efficiency and improve service quality has become pressing problem. The key measures to solve these problems is the establishment of practical, advanced and efficient management system for sports stadiums. With the further development of computer applications, in particular the rapid development of embedded applications, people looking forward to a new management methods, to reduce administrator workload and improve work efficiency and quality. In this context, we introduced the system to play sports stadium as quickly as possible efficient and convenient function, providing more convenience and quality service. This article describes the "GPRS and ZigBee-based intelligent assistant system for sports stadiums," in Bo Chong's UP-TECHPXA270-S teaching and research platform, embedded Linux implementation of the system, the system has powerful auxiliary functions, humanization, real-time, low power consumption and good stability. Powerful man-machine-based In this paper, the project "ZigBee-based GPRS and intelligent support system for sports stadiums," as an example, the system man-machine interface design and functionality to achieve other aspects described. Key words: Human Interface Embedded Linux UP-TECH-PXA27 II
    目 录 III
    1 绪论 1.1 项目背景 随着我国经济社会的不断发展和人民生活水平的不断提高，广大群众参与体 育健身的热情越来越高涨，需求越来越旺盛。2008 年，举世瞩目的北京奥运会 圆满成功，极大地激发了亿万人民群众的体育热情，增强了全社会的体育意识， 营造了浓厚的社会体育氛围，进一步夯实了中国体育的社会基础。 体育场馆作为体育健身和各种大型比赛文体活动的载体，在体育产业中的地 位非常重要，但是由于多方面原因，目前体育场馆的信息化管理建设水平一直不 高，尤其承担全民健身重要责任的大众健身场馆信息化建设水平非常落后。 奥运会后，大量的奥运会场馆的管理成了一个不容忽视的问题。如何能避免 之后有可能陷入的“奥运低谷”?后奥运时代的体育设施如何做到可持续?一直 是各方关注的焦点。作为体育场馆管理方来说，如何加强管理、提高工作效率和 改善服务质量成了急待解决的问题。而解决这些问题的关键措施之一就是建立实 用、先进、高效的体育场馆管理系统。 《基于 GPRS 和 ZigBee 的体育场馆智能辅助系统》项目正是在这种大背景下 应运而生。使体育场馆尽快发挥高效、便捷的作用，把管理员从繁重的工作中解 脱出来！为人们提供更加便利和优质的服务。 1.2 现状分析 目前，体育场馆管理上采用的方式主要有以下二种: 第一种：传统的人工方式，此方式占绝大多数。此管理方式需要有专业的服 务人员在前台提供各种服务，服务效果因服务人员的水平而异。其服务过程因全 程采用人工方式，因此，极容易造成出错，工作效率低下。 第二种：在传统的人工方式基础上采用体育场馆管理软件，此管理方式减轻 了管理员的负担，出错概率也大大减少。但是消费者仍要去前台排队办理预订、 查询、付费等诸多业务，对浪费者造成诸多不便。 针对以上二种管理方式的不足，因此我们提出了《基于 GPRS 和 ZigBee 的体 育场馆智能辅助系统》。该项目能提供友好而便捷人机智能交互服务，比如多种 方式的预定、查询、刷卡服务，还可以在场地端智能友好的提示各种信息，比如 场内温度、预定场地剩余时间、时间等等。 1
    1.2 可行性分析 1.2.1 硬件平台技术支持的可行性分析 1、开发平台：UP-TECHPXA270-S UP-TECHPXA270-S 平台由处理器核心板、主板及 LCD 三部份组成。核心板和 主板的接口设计充分考虑了升级产品的兼容性，核心板可以升级到 PXA271、 PXA272 微处理器，而主板资源不变。在此平台上还配制了 8 英寸的 TFT 真彩液 晶屏，支持 640*480 的分辨率，可模拟的充当此次项目《基于 GPRS 和 ZigBee 的 体育场馆智能辅助系统》的用户交互平台， UP-TECHPXA270-S 在存储系统方面 也有着很高的配置，内置了高性能价格比的 NAND FLASH 64M 内存，支持大容量 的用户差异数据库的存储。UP-TECHPXA270-S 的结构芯片采用 Intel Xscale，在 各方面都表现了很强悍的能力，在目前市场上来说也是一款很先进的处理器芯 片，已经成为高端移动设备中最受欢迎的处理器之一。Intel Xscale 最高主频 可达 624MHz，它引入了 X86 架构奔腾 4 系列上的多媒体技术——MMX 技术，能够 大大提升多媒体处理能力。同时加入了 Intel SpeedStep 动态电源管理技术，在 保证 CPU 性能的情况下，最大限度地降低移动设备功耗。 通过以上分析，使用 UP－TECHPXA270－S 作为硬件开发平台，可达到项目预 期的结果。 2、ZigBee 模块：MC13213 Freescale 的 MC13213 是第二代标准 ZigBee 无线通信平台， 该 MC13213 系 统封装（ SiP ）集成了 MC9S08GT 单片机与 MC1320x 收发成一个单一 9x9mm LGA 封装，MC13213 器件具有 60KB 的闪存，MC1321x 解决方案能在简单的点对点连接 到完整的 ZigBee 网状网络中用作无线连接，小占位面积封装中的无线电收发器 和微控制器的组合使它成为成本效益的解决方案，MC1321x 中的 RF 收发器工作 在 2.4GHz ISM 频段，和 802.15.4 标准兼容，收发器包括低噪音放大器，1mW 的 RF 输出功率，带 VCO 的功率放大器(PA)，集成的发送/接收开关，板内的电源稳 压器以及完全的扩展频谱的编码和译码，MC1321x 中的微控制器是基于 HCS08 系 列微控制器单元(MCU)，HCS08 A 版本，高达 60KB 的闪存和 4KB 的 RAM。 其稳定性与价格是我们选择的首要因素。 3、GPRS 模块：Q2403A Q2403A 是双频 GSM/GPRS 模块，执行 ETSI GSM Phase 2+的标准，可支持 3V/5V SIM 卡，速度为下载 26.8kbits/s，上传 13.4kbits/s。通过 RS232C 串口线与电 脑相连，可利用 AT 指令进行调试。 Q2403A 具有非常稳定的收发信息能力，是我们选择的主要因素。 2
    4、打印模块：RD-DH-32 RD-DH-32 打印机模块采用模块化驱动控制电路，有效保护打印头的绝对安 全；专门的复位控制电路、电源监测电路以及近乎完美的软硬件看门狗控制电路， 确保打印机不死机、不乱打。热敏控制电路更提供温度检测、电压检测、过热检 测、缺纸检测，有效延长了打印头的使用寿命，更能保证打机在不同的工作场合 打印效果清晰美观、高速流畅、完整、无噪音。在内置中文字符方面，配置 24 ×24 点阵国标一、二级汉字库，可选 16×16 点阵与 12×12 点阵国标一、二级 汉字库。 结合本项目，该模块很好地满足要求。 5、读卡模块：ZLG500B ZLG500B 是基于 13.56MHz 频率的读写卡模块，它符合 ISO14443 标准，可支 持 mifare1 S50/S70、mifare0 ultralight、mifare Pro、mifare desfire。读 卡芯片采用 Philips 公司最新的高集成 ISO14443 芯片 MF RC500，它能读写 RC500 内 EEPROM，提供三线制 SPI 接口，并具有控制线输出端口，能与任何 MCU 连接。 它采用超小型、超大规模集成电路封装，具有易用、可靠、多样和体积小等特点， 可帮助您方便、快捷地将当今最流行的非接触式 IC 卡技术融入您的系统中。 ZLG500B 采用 RS232C 接口，可方便的接入 UP-TECHPXA270-S 开发板。 6、语音模块：ZY17120 ZY17120 是广州致远电子有限公司在 2007 年新推出的一款优质、高集成度、 单片多信息的，可以适用于多种电子系统的语音录放模块，该芯片是 ZY1420 语 音芯片的升级产品，它不仅具有 ZY1420 的所有优良性能，如大容量的存储器， 消噪的麦克风前置放大器，自动增益调节 AGC 电路，专用语音滤波电路，高稳 定性的时钟震荡电路和语音处理电路，而且提供多项新功能，如多条信息管理， 两种操作模式（按键操作模式和 SPI 操作模式），灵活的分段录放音控制，音量 控制以及擦除等功能，并且在音质、录音时间长度等方面也都有了很大的改善， 可以在 2.4V～5.5V 的宽电压范围内保持最优化工作。除此以外，ZY17120 使用 模拟处理存储方式，音频数据直接存储在固体存储器中无须数字压缩，提供更优 质的语音和音乐再现，没有常见的背景噪音，且电路断电后语音内容不会丢失。 语音信号可通过两个独立的输入通道与 ZY17120 相连，即差动麦克风输入通道 和单端模拟输入通道。对于输出，ZY17120 同时提供脉宽调制 D 类扬声器驱动 器和独立的模拟输出。PWM 输出能直接驱动一个标准的 8Ω扬声器或典型的蜂音 器，同时独立的模拟输出可配置为一个单端电流或电压输出以驱动外部放大器。 在 SPI 模式时，用户通过串行接口能完全控制对器件的操作。这包括通过指定 操作的起始地址和终止地址随机访问存储器阵列内部的任何存储单元。SPI 模式 也允许访问模拟通道配置寄存器（APC），该寄存器允许对音频通道、输入、输出 3
    和混合进行灵活配置。利用 ZY17120 的各个功能，设计者可以在高端产品中灵 活的进行语音控制。 因此，这个模块的易用性可以节省我们的开发时间。 7、EasyARM1138 EasyARM1138 是专门针对广大电子信息专业在校大学生而设计的一款基于 ARM Cortex-M3 先进内核的高性能、低价格开发板，用于教学、毕业设计、电子 竞赛等等。 EasyARM1138 的核心 MCU 是 Luminary Micro 公司的 Stellaris（群星）系列 ARM 之 LM3S1138。该芯片采用的是国际上最优秀的 MCU 内核设计公司 ARM 最新推 出的先进 Cortex-M3 处理器，由国内最大、技术最强的晶圆制造公司台积电 （TSMC）代工，世界上最专业的封装测试公司（OSE、i2a/IPAC）层层把关，确 保 EasyARM1138 的可靠性。并在电磁兼容性方面的优势明显。 EasyARM1138 开发板的功能特点： ◆ 32 位 ARM Cortex™-M3 内核（ARM v7M 架构） ◆ 兼容 Thumb 的 Thumb-2 指令集，提高代码密度 25%以上 ◆ 50MHz 运行频率，1.25 DMIPS/MHz，加快 35%以上 ◆ 64KB 单周期 Flash， 16KB 单周期 SRAM ◆ 内置可编程的 LDO 输出 2.25V～2.75V，步进 50mV ◆ 支持位操作，最大限度使用内存，并提供创新的外设控制 ◆ 内置系统节拍定时器（SysTick），方便操作系统移植 ◆ 7 组 GPIO，可配置为输入、输出、开漏、弱上拉等模式 ◆ 4 个 32 位 Timer，每个都可拆分为 2 个独立的 16 位子定时器， 具有定 时、捕获、PWM、RTC 等丰富功能 ◆ 3 路全双工 UART，位速率高达 3.125Mbps，16 单元接收 FIFO 和发送 FIFO， 支持串行红外协议（IrDA SIR） ◆ 2 路 SSI，兼容 Freescale SPI、MICROWIRE、Texas Instruments 串行通 信协议，位速率高达 25Mbps ◆ 6 路 16 位 PWM，通过 CCP 管脚能产生高达 25MHz 的方波 ◆ 8 通道 10 位 ADC，采样速率可达 1M/s，附带温度传感器 ◆ 内置看门狗定时器（WatchDog Timer），确保芯片可靠运行 ◆ 5 只 LED 指示灯，3 只 KEY ，1 只交流蜂鸣器 ◆ GPIO 插针间距正好为 2000mil(50.8mm)，很容易插接在万用板 或其它自 制的电路板上，为教学实验提供了极大方便 综上所述，经分析本项目所需的硬件清单如下: 4
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