АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 8
1. АНАЛИЗ РЕШАЕМОЙ ЗАДАЧИ 10
1.1. АКТУАЛЬНОСТЬ ЗАДАЧИ 10
1.2. ЦЕЛЬ ДИПЛОМНОЙ РАБОТЫ 17
1.3. ВЫЯВЛЕНИЕ НЕОБХОДИМОГО ФУНКЦИОНАЛА 18
1.4. ЭТАПЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ 19
1.5. ОБЗОР АНАЛОГОВ 20
2. СТРУКТУРА ПРОГРАММНО-АППАРАТНОГО КОМПЛЕКСА 22
2.1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 22
2.2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ 22
2.3. ПУТИ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ 23
2.4. ВЫБОР СРЕДСТВ РЕАЛИЗАЦИИ ФУНКЦИОНАЛА 23
2.5. ОБЩАЯ СТРУКТУРА АППАРАТНОЙ ЧАСТИ
КОМПЛЕКСА 23
3. ПОДБОР КОМПОНЕНТОВ И РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ
СХЕМЫ АППАРАТНОЙ ЧАСТИ КОМПЛЕКСА 25
3.1.ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 25
3.2. ВЫБОР ДАТЧИКОВ 25
3.2.1. ВЫБОР ДАТЧИКА УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА 26
3.2.2. ВЫБОР ДАТЧИКА ТЕМПЕРАТУРЫ И ВЛАЖНОСТИ 30
3.3. ВЫБОР МИКРОКОНТРОЛЛЕРА 32
3.4. ВЫБОР МОДУЛЯ ИНТЕРНЕТА ВЕЩЕЙ 39
3.5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ДАТЧИКОВ 54
4. РАЗВОДКА ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ 56
4.1. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ
ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ 56
5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОРПУСА УСТРОЙСТВА 58
6. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 59
6.1. АРХИТЕКТУРА ИНТЕРНЕТА ВЕЩЕЙ 59
6.2. СТАНДАРТИЗАЦИЯ ИНТЕРНЕТА ВЕЩЕЙ 64
6.3. ВЫБОР ПРОГРАММНОЙ ПЛАТФОРМЫ ИНТЕРНЕТА
ВЕЩЕЙ 69
6.4. АЛГОРИТМЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ 76
7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 81
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 82
ПРИЛОЖЕНИЕ 86
ПРИЛОЖЕНИЕ А 86
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 89
ПРИЛОЖЕНИЕ В 91
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 92
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 94
Атмосферный воздух - смесь различных газов. В его составе 78,08% азота, 20,9% кислорода, 0,93% аргона, 0,03% углекислого газа. [1] Кроме того небольших количествах содержится водород, гелий и другие газы. Процентная доля воды и углекислого газа (СО2) может изменяться в зависимости от окружающих условий, в то время как концентрация большинства газов в атмосфере практически остается постоянной.
В помещении основным источником углекислого газа является человек. В разнообразных местах, где находятся люди существует вероятность превышения нормы углекислого газа из-за дыхания людей.
Тема выпускной квалификационной работы выбрана неслучайно, этому способствовали следующие факторы. Во-первых, при высоких концентрациях СО2 в воздухе, проявляется значительное понижение внимания и возникает хроническая усталость.
Во-вторых, углекислый газ становится причиной, повышенной заболеваемости людей. Первым делом проявляется недомогание дыхательных путей и носоглотки, увеличивается число астматических приступов. В случае длительного воздействия углекислого газа на организм человека, в крови начинают происходить биохимические изменения, что приводит к гипертонии, ослаблению сердечнососудистой системы и т. д.
В-третьих, повышенное содержание концентрации углекислого газа в квартире вызывает головную боль и бессонницу. Поэтому контролировать углекислый газ нужно не только в школах, детских садах и офисах, но и в квартирах.
В-четвертых, концепция Интернета вещей при помощи объединения в единую сеть сенсоров, устройств и людей, предоставляет возможность беспрепятственного взаимодействия человека и машины, программного обеспечения и оборудования. При наличии подключения Интернета, 8
устройство может быть настроено для автоматического выполнения определенных действий. Таким образом, изделие самостоятельно адаптируется к поставленным задачам с помощью облачных ресурсов.
Для того, чтобы концентрация углекислого газа в воздухе не превышала норму, помещения должны быть оснащены вентиляционными системами и регулярно проветриваться. Наличие пластиковых стеклопакетов в современных зданиях осложняет процесс естественной вентиляции. Во время перемены за счет «сквозного проветривания», которое учителя вынуждены делать, понижается концентрация углекислого газа, но уровень быстро возрастает. Следовательно, данный метод не эффективен. И данный показатель влияет на состояние организма детей.
Изучив данные проблемы, было решено разработать программно-аппаратный модуль по оценке углекислого газа в окружающей среде, который позволит измерять температуру и контролировать содержание СО2 в воздухе посредством взаимодействия с другими устройствами интернета вещей.
При разработке дипломной работы был проведен анализ существующих систем, способных с разной долей успешности выполнять данную задачу. Были выявлены недостатки и принято решение о разработке нового устройства. Проанализировав полученные данные, был составлен полный список требований ко всем частям разрабатываемого комплекса.
Исходя из списка требований, была разработана архитектура будущего комплекса и изготовлен опытный образец устройства. По итогам выполнения выпускной квалификационной работы было сделано следующее:
1. Поставлена задача.
2. Проведен анализ существующих устройств.
3. Сделан вывод о необходимости создания нового устройства.
4. Разработаны требования.
5. Осуществлено проектирование архитектуры.
6. Произведен подбор компонентов.
7. Составлены схемы.
8. Выбраны средства программной разработки.
9. Осуществлено написание программной части.
10. Произведена проверка на соответствие предъявленным требованиям.
В пояснительной записке к дипломному проекту отображены все основные этапы проектирования системы, разработка ее модулей и настройка для дальнейшего использования системы.
