基于Arduino的远程雨滴检测与开天窗系统设计开题报告

1．本课题研究的背景、目的及意义

Arduino是源自意大利的一个开源硬件项目平台，其中包括一块具备I/O功能的电路板以及一整套开发环境软件。开发者们可以利用Arduino来开发各种产品，Arduino可以读取大量的开关和传感器信号，并且控制各种各样的设备。Arduino具有使用类似Java或C语言的开发环境，使也初学者极易上手。

Arduino的出现也颇具戏剧性。MassimoBanzi之前是意大利Ivrea一家高科技设计学校的老师。他的学生们经常抱怨找不到便宜好用的微控制器。2005年冬天，MassimoBanzi跟DavidCuartielles讨论了这个问题。DavidCuartielles是一个西班牙籍晶片工程师，当时在这所学校做访问学者。两人决定设计自己的电路板，并引入了Banzi的学生DavidMellis为电路板设计编程语言。两天以后，DavidMellis就写出了程式码。又过了三天，电路板就完工了。这块电路板被命名为Arduino。

近年内，由于其开源特性，开发者可以在Arduino社区下载和发布自己的设计成果，一方面有利于开发者自己的项目的开发，另一方面也为他人提供了大量的参考资料。由于受到众多开发者的支持，Arduino在短短的几年内发展十分迅速，现在除了Arduino的爱好者，很多厂商也加入到了Arduino的开发当中，给Arduino的发展带来了十分丰富的资源，也诞生了很多使用Arduino开发的产品。特别是在物联网领域，很多厂商基于Arduino开发出了很多智能家居产品。

随着Arduino的不断发展，开发出的项目也各式各样，众多学者都有不同的研究：崔阳，张维华，白云峰 (2014)设计了一种基于Arduino的智能家居控制系统。该系统硬件部分 主要包括Arduino控制器、传感系统、无线控制系统、语音播报部分和液晶显示等。其中，传感器部分由温湿度传感器和气体传感器三部分组成，用以检测室内温湿度及有害气体。无线控制部分由GSM和无线语音控制模块两部分组成。杨继志，郭敬(2012)提出了Arduino的互动产品平台创新设计。指出Arduino是一个开放的单片机开发人机互动产品的软硬件平台，由于他有丰富的软硬件资源而且易于使用，得到了广泛的应用，特别是在电子竞赛、电子艺术品开发等方面。因此，有必要研究它的应用，拓展其应用范围。黄志辉，杨宁渝(2014)设计了基于Arduino单片机的手机蓝牙遥控数字调频发射器，采用带有蓝牙模块的Arduino单片机作为数字调频发射器的遥控器，一起为中心再分别连接内嵌有RDA5820芯片的PL02BH-20立体声收发模块和带有蓝牙无线通信技术的手机，并外界USB的5V电压供电。汴云松(2014)设计了基于Arduino单片机的避障小车机器人，采用由超声波检测前方障碍物距离，根据障碍物距离实现自主行走。Arduino单片机控制小车，可向前直线行走、后退、左转和右转等。小车内部有两直流电机，通过编程，可实现 走直线、转弯等动作。其中，光电码盘为内部信息传感器，检测小车轮速；炒成波传感器检测前方障碍物距离，为外部信息传感器。崔才豪，张玉华，杨树财(2011)利用Arduino控制板设计了光引导运动小车，采用光电阻传感器对光信号进行采集，通过Arduino控制板调节驱动电极的PWM信号，改变电机输出功率，从而控制左右电机的转速，以实现方向的修正。徐元文, 张婧婧, 陈宁(2015)设计了基于Arduino的无线环境探测小车，该设计基于Arduino平台，将载有DHT1温度传感器、GY-30光照传感器和MQ-2烟雾传感器的智能小车作为采集终端，利用XBee无线模块将采集的环境数据实时发送到控制终端并显示。郑昊, 钟志峰, 郭昊(2012)设计了基于Arduino/Android的蓝牙通信系统，该系统基于Arduino平台和Android终端的操作系统，系统先通过温度探测器采集温度信息，并通过蓝牙芯片传递给手机端。整个系统稳定可靠，成本低廉，丰富了安防监控手段。此外，Arduino功能强大，且与Android的耦合性几家，还可以在该系统的方案上修改，从而开发出 满足设计者需求的控制系统。

综上所述，诸多学者在文献中都提出了自己的设计，使Arduino的应用突破了以往只能使用鼠标、键盘、CCD等输入装置的互动内容，可以更加简单的实现人机互动。随着无限远程控制的发展，为了满足人们现代化生活的需要，Arduino的应用也朝着智能化方向发展，很多学者也作出了智能系统的设计。在本文中，将设计出一种基于Arduino的远程雨滴检测与开天窗系统，该系统可用于车载智能系统或者智能家居系统，将Arduino，传感器，远程控制相结合，对于智能系统的设计有一定参考意义。

2．本课题主要研究内容和预期目标

研究内容

本论文主要是通过对基于Arduino的远程雨滴检测与开天窗系统的设计，基于对整个系统的研究与设计为远程控制手段提供思路。首先对Arduino和远程控制做一个系统的了解，其次通过各个学者的研究总结出一些思路。而后通过研究课题需要，确定设计所需流程，从而设计出整体系统的流程图。分析研究整个系统流程中可能出现的挑战和问题，完善系统设计。最后选定所需模块，进行整体的调试，从而完成对于整体系统的设计。

第一部分为绪论，内容主要为研究背景、目的和意义、文献综述以及本论文研究的主要内容。第二部分是对与系统的整体设计，包括设计原理和方法以及对Arduino开发环境的介绍。并作出设计准备。第三部分是对选定的模块做系统介绍并完成整个电路的搭建。第四部分则是系统设计过程中的软件部分，包括设计程序。第五部分是对实验结果的分析。第六部分是对本次系统设计的感想。

预期目标

通过本毕业设计，学会运用Arduino做出自己所需要的系统设计。并且了解用分析流程图的方法查漏补缺，进而完成系统设计，让读者从实际操作中学到知识，通过独立的分析找出问题所在，做出满足自己需要的系统设计。对于学习和使用Arduino实现远程控制有一定参考意义。

3．本课题拟采用的研究方法、步骤

3．本课题拟采用的研究方法、步骤

研究方法

第一，借助书籍、期刊论文、网络、书籍等等，对Arduino，远程控制，传感器等有一个了解。

第二，通过实际操作，利用Arduino完成一些基础实验，总结其中的经验并设计出课题设计流程图。分析流程图，确定整体框架。

第三，选定系统所需要的模块，通过相关书籍文献完成整个系统设计。研究步骤

在选定题目时首先确定了基于Arduino为大方向，然后查阅大量的期刊论文和书籍以后确定自己的具体方向，最终确定自己的题目。选定题目后， 第一步：对主题研究的意义进行一个大致的了解。第二步：通过期刊论文和书籍了解Arduino及远程控制的发展现状。第三步：对于系统整体进行仔细研究，通过设计流程图完成系统整体框架，分析流程图中的具体步骤，进而找出系统设计过程中可能会出现的问题和挑战，第四步：对以上提出的问题加以解决，确定系统所需模块，并且开始撰写论文。在整个过程中积极与导师进行沟通和探讨，且不免过程中遇到不少技术困难，在苗静导师的帮助下顺利完成从开题报告到最终定稿答辩的全过程。

4．本课题主要参考文献

1蔡睿妍.Aduino的原理及应用[J].电子设计工程.2012)(16):155-157.

2陈波，高秀娥，隋广洲.无线远程控制系统的研究与实现[J].仪器仪表学报.2006(06):573-574.

3杨宁渝，黄志辉.基于Arduino单片机的手机蓝牙遥控数字调频发射器[J].数字技术与应用.2014(12):103-104.

4王晓峰，吴平东，任长清.基于因特网的远程控制系统控制算法的研究[J].计算机应用研究.2003(04):141-142.

5崔才豪，张玉华，杨树财.利用Arduino控制板的光引导运动小车设计[J].自动化仪表.2011(09):6-7.

6刘强，崔莉，陈海明.物联网关键技术与应用[J].计算机科学.2010(06):1-3

7徐元文, 张婧婧, 陈宁. 基于Arduino的无线环境探测小车的设计[J]. 计算机与现代化.2015(06):123-125 130.

8朱仲英.传感器与物联网的进展与趋势[J].微型电脑应用.2010(01):1-3.

9孙宏伟，肖正洪.开源硬件Arduino UNO的原理与应用[J].新校园旬刊.2013(09):45.

10崔阳，张伟华，白云峰.一种基于Arduino的智能家居控制系统[J].计算机技术与应用.2014(04):123-125.

11邹丹.面向物联网的无线传感器网络综述[J].数字通讯世界.2015(07):71.

12郑昊, 钟志峰, 郭昊. 基于Arduino/Android的蓝牙通信系统设计[J]. 物联网技术. 2012(5):50-51.

13夏蕾.多媒体传感器网络及其研究进展[J].无线互联科技.2015(11):5-6.

14汴云松.基于Arduino单片机的避障小车机器人[J].自动化技术与应用.2014(01):16-19.

15郭敬，杨继志.Arduino的互动产品平台创新设计[J].单片机 与嵌入式系统应用.2010(04):39-41.

5．本课题的具体进度安排（包括序号、起迄日期、工作内容）

1．2022-2-24～2022-3-15 查阅资料，撰写开题报告和翻译外文资料，确定总体方案；

2．2022-3-16～2022-4-16 选择合适传感器，实现基于Arduino的远程雨滴检测与开天窗系统软件设计；

3．2022-4-17～2022-5-10 通过Arduino的编程语言来编写程序，编译成二进制文件，烧录进微控制器，完成硬件设计；

4．2022-5-11～2022-5-24 撰写设计说明书，完成毕业设计论文初稿；

5．2022-5-25～2022-6-8 整理完善所有毕业设计文档资料，上交全部资料的打印稿；

6．2022-6-9～2022-6-12 毕业设计答辩准备，参加毕业设计答辩。