论文部分内容阅读
摘 要：当代中国已步入老龄化社会，老人问题日益突出：迷路走失、病情发作救助不及时等问题让许多老人失去了生命，更是出现老人摔倒无人敢扶的现象。本作品夕阳拐杖的诞生很好的解决了以上的社会难题。利用GPS和磁传感器独特设计成的“指家针”使指针始终指向家的方向使老人不再因迷路而走失。三级递进式安全保障系统，当检测到老人病发或意外摔倒时，作品会发声报警、向家人的手机中发送短信、直拨120分别向周围、家人、急救中心求救，从而使得老人在最短的时间内获救。此外我们还增加设计了路面检测避障，夜行照明灯安全辅助功能，大大提升了老年人出门的安全系数。
关键词：指家针；GPS；GSM；智能避障
（一）三级递进式安全保障系统
第一级：智能指家针功能。受指南针启发我们独创性的设计了永远指向家位置处的指家针。为了节约成本，我们取消了原本指针式设计，改用LED指示灯围成一个圆盘指示不同方向。当其中一列指示灯亮起时，它所指的方向就是老人的家所在的方位。
第二级：一键式求助功能。包括一键短信和一键电话。老人在出行时，感觉到自己身体不适或者疾病要发作时，按下拐杖上的一号键，系统自动将含有老人地理位置的求救信息发至老人亲属的手机上。当老人感觉到情况很危急，按下二号键，系统将立即呼叫预先设定的一位亲属，若无应答则立即呼叫老人的另一位亲属，若两位家人都无法及时取得联系，系统将即刻拨打120急救中心，从而使老人能在第一时间向外界发出求救信号。一键求救的应用，有效地避免了时间的浪费，为老人争取最佳的救助时机。
第三级：终极求救功能。针对患有心脏病、脑血栓等突发疾病的老人而设计。当病情突然发作老人昏厥失去意识时，拐杖就会大声鸣笛，向周围群众求救，与此同时，带有老人此刻位置的紧急求救短信也会发到家人的手机上，根据此位置信息家人会更快地找到老人，使得到最及时的救助。
（二）定位追踪功能
老人外出时，家人想要知道老人的位置只需将相应指令以短息的形式发送到老人拐杖上，拐杖会自动将老人的地理位置以短息的形式发送到家人手机上。这样家人就可随时了解老人的位置，免除了家人因不知道老人在哪而担心。
（三）辅助安全功能
智能避障—老人外出行走时，当遇到有坑洼处或高耸的路面障碍时，拐杖会发出警报提醒老人注意路面情况。照明—高亮度照明灯方便老人夜行。
一、技术原理说明，智能指家针功能主要由GPS和磁传感器组成。
1，GPS部分：采用现成的GPS模块，在这不在赘述。
2，磁传感器部分：利用HMC1052双轴线性磁传感器，它的每个传感器都有一个由磁阻薄膜合金组成的惠斯通桥。当桥路加上供电电压，传感器将磁场强度转化为电压输出，包括环境磁场和测量磁场。HMC1052包括两个敏感元件，它们的敏感轴互相垂直。敏感元件有两部分，共存于单硅芯片中，完全正交，且参数匹配。HMC1052的尺寸小，低工作电压，而且消除了两个敏感元件引起的非正交误差。除了惠斯通电桥，HMC1052有两个位于芯片上的磁耦合带；偏置带和置位/复位带，用于确保精度。偏置带，用于校正传感器，或偏置任何不想要的磁场。该芯片以RS232协议，及IIC协议与其他设备通信。测量数据精度高，稳定性高。并切具有重新标定的功能，能够在任意位置得到准确的方位角，其输出的波特率是9600bps，有连续输出与询问输出两种方式，具有磁偏角补偿功能，可适应不同的工作环境。
二、一键式求助与终极求救功能
采用的是带语音增强的GSM通信模块。
GSM是Global System For Mobile Communications的缩写。它是一个蜂窝网络，也就是说移动电话要连接到它能搜索到的最近的蜂窝单元区域。GSM网络运行在多个不同的无线电频率上。本作品模块采用高性能GSM芯片，支持DB9的RS232、直联式TTL、CMOS等多种接口方式与计算机或CPU系统相联，通过标准的AT指令与本评估板模块进行控制接口，能为系统提供短消息数据通信、CSD数据通信与语音数据通信等多重服务与无线接口方案。单片机通过控制此模块向家人发短信和拨打电话进行求助。
三、定位追踪功能
通过GPS和GSM模块共同实现。
单片机读取GPS收到的定位信息后储存到单片机内存，GSM模块收到使用者家人手机发送的指令后，单片机把内存中的定位信息又通过GSM发回到该家人手机上，这样家人就可以随时知道老人所在的位置，免除了家人的担忧。
四、智能避障功能
由红外发射管和红外一体化接收管实现。
红外发光二极管（红外发射管）内部构造与普通的发光二极管基本相同，材料和普通发光二极管不同，在红外发射管两端施加一定电压时，它发出的是红外线而不是可见光。
接收部分的电路被集成在一个元件中后成为一体化红外接收头。内部电路包括红外监测二极管，放大器，限副器，带通滤波器，积分电路，比较器等。红外监测二极管监测到红外信号后把信号送到放大器和限幅器，限幅器把脉冲幅度控制在一 定的水平，而不论红外发射器和接收器的距离远近， 交流信号进入带通滤波器，带通滤波器可以通过30khz到60khz的负载波，通过解调电路和积分电路进入比较器，比较器输出高低电平，根据电平的高低控制蜂鸣器的发声从而进行报警提示。■
关键词：指家针；GPS；GSM；智能避障
（一）三级递进式安全保障系统
第一级：智能指家针功能。受指南针启发我们独创性的设计了永远指向家位置处的指家针。为了节约成本，我们取消了原本指针式设计，改用LED指示灯围成一个圆盘指示不同方向。当其中一列指示灯亮起时，它所指的方向就是老人的家所在的方位。
第二级：一键式求助功能。包括一键短信和一键电话。老人在出行时，感觉到自己身体不适或者疾病要发作时，按下拐杖上的一号键，系统自动将含有老人地理位置的求救信息发至老人亲属的手机上。当老人感觉到情况很危急，按下二号键，系统将立即呼叫预先设定的一位亲属，若无应答则立即呼叫老人的另一位亲属，若两位家人都无法及时取得联系，系统将即刻拨打120急救中心，从而使老人能在第一时间向外界发出求救信号。一键求救的应用，有效地避免了时间的浪费，为老人争取最佳的救助时机。
第三级：终极求救功能。针对患有心脏病、脑血栓等突发疾病的老人而设计。当病情突然发作老人昏厥失去意识时，拐杖就会大声鸣笛，向周围群众求救，与此同时，带有老人此刻位置的紧急求救短信也会发到家人的手机上，根据此位置信息家人会更快地找到老人，使得到最及时的救助。
（二）定位追踪功能
老人外出时，家人想要知道老人的位置只需将相应指令以短息的形式发送到老人拐杖上，拐杖会自动将老人的地理位置以短息的形式发送到家人手机上。这样家人就可随时了解老人的位置，免除了家人因不知道老人在哪而担心。
（三）辅助安全功能
智能避障—老人外出行走时，当遇到有坑洼处或高耸的路面障碍时，拐杖会发出警报提醒老人注意路面情况。照明—高亮度照明灯方便老人夜行。
一、技术原理说明，智能指家针功能主要由GPS和磁传感器组成。
1，GPS部分：采用现成的GPS模块，在这不在赘述。
2，磁传感器部分：利用HMC1052双轴线性磁传感器，它的每个传感器都有一个由磁阻薄膜合金组成的惠斯通桥。当桥路加上供电电压，传感器将磁场强度转化为电压输出，包括环境磁场和测量磁场。HMC1052包括两个敏感元件，它们的敏感轴互相垂直。敏感元件有两部分，共存于单硅芯片中，完全正交，且参数匹配。HMC1052的尺寸小，低工作电压，而且消除了两个敏感元件引起的非正交误差。除了惠斯通电桥，HMC1052有两个位于芯片上的磁耦合带；偏置带和置位/复位带，用于确保精度。偏置带，用于校正传感器，或偏置任何不想要的磁场。该芯片以RS232协议，及IIC协议与其他设备通信。测量数据精度高，稳定性高。并切具有重新标定的功能，能够在任意位置得到准确的方位角，其输出的波特率是9600bps，有连续输出与询问输出两种方式，具有磁偏角补偿功能，可适应不同的工作环境。
二、一键式求助与终极求救功能
采用的是带语音增强的GSM通信模块。
GSM是Global System For Mobile Communications的缩写。它是一个蜂窝网络，也就是说移动电话要连接到它能搜索到的最近的蜂窝单元区域。GSM网络运行在多个不同的无线电频率上。本作品模块采用高性能GSM芯片，支持DB9的RS232、直联式TTL、CMOS等多种接口方式与计算机或CPU系统相联，通过标准的AT指令与本评估板模块进行控制接口，能为系统提供短消息数据通信、CSD数据通信与语音数据通信等多重服务与无线接口方案。单片机通过控制此模块向家人发短信和拨打电话进行求助。
三、定位追踪功能
通过GPS和GSM模块共同实现。
单片机读取GPS收到的定位信息后储存到单片机内存，GSM模块收到使用者家人手机发送的指令后，单片机把内存中的定位信息又通过GSM发回到该家人手机上，这样家人就可以随时知道老人所在的位置，免除了家人的担忧。
四、智能避障功能
由红外发射管和红外一体化接收管实现。
红外发光二极管（红外发射管）内部构造与普通的发光二极管基本相同，材料和普通发光二极管不同，在红外发射管两端施加一定电压时，它发出的是红外线而不是可见光。
接收部分的电路被集成在一个元件中后成为一体化红外接收头。内部电路包括红外监测二极管，放大器，限副器，带通滤波器，积分电路，比较器等。红外监测二极管监测到红外信号后把信号送到放大器和限幅器，限幅器把脉冲幅度控制在一 定的水平，而不论红外发射器和接收器的距离远近， 交流信号进入带通滤波器，带通滤波器可以通过30khz到60khz的负载波，通过解调电路和积分电路进入比较器，比较器输出高低电平，根据电平的高低控制蜂鸣器的发声从而进行报警提示。■