智能泳帽設(shè)計(jì)書樣本

各種通訊方式實(shí)現(xiàn)可靠報(bào)警智能安全泳帽Avarietyofcommunicationmethodstoachievereliablealarmintelligentsecurityswimmingcaps編號(hào)：GD14-2806摘要隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，穿戴式智能設(shè)備已經(jīng)走進(jìn)了人們生活。但當(dāng)前穿戴式設(shè)備魚龍混雜，不具備針對(duì)性，沒(méi)有針對(duì)特殊人群進(jìn)行推廣，且大某些價(jià)格昂貴、實(shí)用性不高，導(dǎo)致可穿戴式產(chǎn)品推廣很難。故本產(chǎn)品最初設(shè)想是要面向某一人群，而普通是面向弱勢(shì)群體，再?gòu)漠a(chǎn)品高實(shí)用性和高推廣性出發(fā)，于是最后形成了面向小朋友等不擅長(zhǎng)游泳人群智能安全泳帽。本作品采用TI公司MSP430G2553作為主控芯片，運(yùn)用水位模塊藍(lán)牙模塊、NRF模塊以及GSM模塊與手機(jī)界面連接，構(gòu)建一種可穿戴智能安全泳帽，應(yīng)用于小朋友及不擅長(zhǎng)游泳者游泳安全檢測(cè)，有比較好發(fā)展前景。核心詞：可穿戴設(shè)備無(wú)線通訊游泳安全人機(jī)交互AbstractWiththecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology，wearableintelligentdevicehasenteredpeople'slife.Goodandevilpeoplemixedupbutthewearabledevices，nottargeted，notforthespecialgroups，andmostexpensive，practicalityisnothigh，causethewearableproductpromotionisdifficult.Theoriginalthoughtofthisproductistofaceacrowd，andgenerallyisgearedtotheneedsofvulnerablegroups，andstartingfromtheproductofhighpracticabilityandpopularization，andfinallyformedforchildrenisnotgoodatswimmingtheintelligentsecuritycapsofthecrowd.

ThisworkadoptsMSP430G2553asmaincontrolchipofTIcompany，usingthewaterlevelmoduleofbluetoothmodule，theNRFmoduleandGSMmoduleandmobilephoneinterfaceconnection，buildawearableintelligentsecuritycaps，appliedtochildrenandarenotgoodatswimmingswimmingsafetyinspection，therearegoodprospectsfordevelopment.

Keywords：wearableequipmentwirelessswimmingsafetyhuman-computerinteraction目錄摘要 1原創(chuàng)性聲明 4原創(chuàng)性聲明 4作品創(chuàng)新點(diǎn) 4第一章緒論 51.1可穿戴式設(shè)備概述及理解 51.2可行性分析 51.2.1淹溺概念 51.2.2溺水事件現(xiàn)況 51.2.3如何防止公共游泳池淹溺 51.2.4可行性分析 6第二章作品總體設(shè)計(jì) 2.1重要架構(gòu) 72.2工作過(guò)程 72.3功能簡(jiǎn)介 9第三章方案選取 123.1通訊方式選取 123.1.1泳帽通訊方案選取 123.1.2緊急報(bào)警終端通訊方式 123.2傳感器選取 133.3其她電路設(shè)計(jì) 13第四章各模塊簡(jiǎn)介 154.1MSP430G2553 154.1.1MSP430單片機(jī)特點(diǎn) 154.1.2MSP430低功耗構(gòu)造 154.2藍(lán)牙模塊 154.3NRF模塊 164.3.1NRF24L01模塊簡(jiǎn)介 164.3.2NRF24L01低功耗性能 174.3.3NRF24L01工作性能 174.4GSM模塊 184.4.1GSM模塊使用 184.5Android開發(fā) 194.5.1Android系統(tǒng)簡(jiǎn)介 194.5.2Android系統(tǒng)設(shè)計(jì) 204.6通信死鎖解決 204.6.1通信死鎖概述 204.6.2通信死鎖概念 204.6.3解決過(guò)程 20第五章功能特點(diǎn)及產(chǎn)品推廣 225.1功能特點(diǎn) 225.2產(chǎn)品推廣 22 第六章測(cè)試成果 236.1測(cè)試裝備 236.2測(cè)試數(shù)據(jù) 236.3系統(tǒng)測(cè)試方案 236.4功耗檢測(cè)計(jì)算 23結(jié)束語(yǔ) 25附錄一：元件清單 26附錄二：程序代碼 26附錄三：電路圖 35附錄四：操作闡明 36附錄五：外觀設(shè)計(jì) 37參照文獻(xiàn) 38原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交參賽作品及作品報(bào)告，是本人和隊(duì)友獨(dú)立進(jìn)行研究工作所獲得成果。除文中已經(jīng)注明引用內(nèi)容外，本論文不包括任何其她個(gè)人或集體已經(jīng)刊登或撰寫過(guò)作品成果，不侵犯任何第三方知識(shí)產(chǎn)權(quán)或其她權(quán)利，且已經(jīng)獨(dú)自申請(qǐng)創(chuàng)造專利。本人完全意識(shí)到本聲明法律成果由本人承擔(dān)。作品創(chuàng)新點(diǎn)：水位檢測(cè)模塊:設(shè)立在游泳所戴泳帽上水位傳感器檢測(cè)、創(chuàng)新地改造了既有水位檢測(cè)模塊，無(wú)需使用A/D轉(zhuǎn)換，運(yùn)用水位模塊電阻特性創(chuàng)造性地使用了三極管開關(guān)特性，極大地提高了檢測(cè)敏捷度；判斷游泳者位于水下時(shí)間，當(dāng)時(shí)間達(dá)到設(shè)定閾值，三極管開關(guān)電路持續(xù)發(fā)出低電平信號(hào)到中央解決芯片MSP430；低功耗模式：穿戴式首要條件是能耗低，采用MSP430低功耗編程模式和NRF超低功耗工作模式。讓系統(tǒng)在普通狀況下處在低功耗模式3待機(jī)狀態(tài)，這樣可以節(jié)約電量，可持續(xù)工作超長(zhǎng)時(shí)間，發(fā)生溺水事件時(shí)中斷喚醒單片機(jī)，才產(chǎn)生各種動(dòng)作。各種可靠報(bào)警方式：運(yùn)用算法解決通信死鎖問(wèn)題，把報(bào)警方式拓展為先從近來(lái)設(shè)備開始報(bào)警，逐級(jí)遞增，與最高檔報(bào)警設(shè)備獲取握手之后，繼續(xù)祈求與低檔設(shè)備握手。多重通訊方式實(shí)現(xiàn)可靠報(bào)警智能安全泳帽是通過(guò)藍(lán)牙通訊接通手機(jī)客戶端、NRF射頻通訊接通救生員智能手環(huán)、GSM網(wǎng)絡(luò)通訊接通急救站多重通訊方式實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳播可靠報(bào)警。采用藍(lán)牙作為智能機(jī)與設(shè)備連接中介：本創(chuàng)造智能安全泳帽采用藍(lán)牙模塊作為調(diào)節(jié)溺水時(shí)間閾值長(zhǎng)短傳播載體，藍(lán)牙傳播距離可達(dá)20米。在智能手機(jī)方面對(duì)藍(lán)牙開發(fā)不耗費(fèi)信息傳播費(fèi)用，傳播數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，塊處在低功耗運(yùn)營(yíng)方式，可以節(jié)約用電量，符合現(xiàn)今穿戴式裝備低功耗規(guī)定。救生手環(huán)：當(dāng)發(fā)生危險(xiǎn)狀況予以救生員最為直觀報(bào)警。遇到危險(xiǎn)狀況，手環(huán)會(huì)強(qiáng)烈震動(dòng)，發(fā)出燈光閃爍，并伴有蜂鳴器報(bào)警。高亮LED燈：泳帽自身也會(huì)發(fā)出報(bào)警，高亮LED燈可以讓附近人及時(shí)發(fā)現(xiàn)溺水者所在位置，及時(shí)提供救援。GSM網(wǎng)絡(luò)：采用全球網(wǎng)絡(luò)通訊中最穩(wěn)定GSM網(wǎng)絡(luò)，能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定大范疇通訊，可保證求救信息可以穩(wěn)定精確地發(fā)送到急救中心。自動(dòng)辨認(rèn)游泳池編號(hào)：游泳池邊布置感應(yīng)器，當(dāng)游泳池中有人溺水，感應(yīng)器辨認(rèn)到后可迅速反饋到游泳池控制中心所出游泳池編號(hào)，并把所處游泳池編號(hào)連同報(bào)警信息一起發(fā)出，可讓急救人員迅速懂得。低成本高性能：本作品除去系統(tǒng)端，每套泳帽和手環(huán)價(jià)格僅為25元，成本低，運(yùn)營(yíng)穩(wěn)定，實(shí)用性強(qiáng)，便于推廣。緒論1.1可穿戴式設(shè)備概述及理解“穿戴式智能設(shè)備”是應(yīng)用穿戴式技術(shù)對(duì)尋常穿戴進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)、開發(fā)出可以穿戴設(shè)備總稱，如眼鏡、手套、手表、服飾及鞋等。隨著計(jì)算機(jī)原則化軟硬件以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高速發(fā)展，可穿戴式智能設(shè)備形態(tài)開始變得多樣化，逐漸在工業(yè)、醫(yī)療、軍事、教誨、娛樂(lè)等諸多領(lǐng)域體現(xiàn)出重要研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用潛力?？纱┐魇皆O(shè)備應(yīng)當(dāng)具備最重要兩個(gè)特點(diǎn)：一是可長(zhǎng)期穿戴，二是智能化?？纱┐魇皆O(shè)備必要是延續(xù)性地穿戴在人體上，并可以帶來(lái)增強(qiáng)顧客體驗(yàn)效果。這種設(shè)備需要有先進(jìn)電路系統(tǒng)，無(wú)線聯(lián)網(wǎng)并且起碼具備一種低水平獨(dú)立解決能力。穿戴式智能設(shè)備時(shí)代來(lái)臨意味著人智能化延伸，通過(guò)這些設(shè)備，人可以更好感知外部與自身信息，可以在計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)甚至其他人輔助下更為高效率解決信息，可以實(shí)現(xiàn)更為無(wú)縫交流?；谝陨蠈?duì)于“可穿戴式設(shè)備”理解，咱們作品——各種通訊方式實(shí)現(xiàn)可靠報(bào)警智能安全泳帽，應(yīng)運(yùn)而生。1.2可行性分析1.2.1淹溺概念淹溺又稱溺水，是人沉沒(méi)于水或其她液體介質(zhì)中并受到傷害狀況。，水布滿呼吸道和肺泡引起缺氧窒息；吸取到血液循環(huán)水引起血液滲入壓變化、電解質(zhì)紊亂和組織損害；最后導(dǎo)致呼吸停止和心臟停搏而死亡。淹溺后果可以分為非病態(tài)、病態(tài)和死亡，其過(guò)程是持續(xù)。淹溺發(fā)生后患者未喪失生命者稱為近乎淹溺。淹溺后窒息合并心臟停搏者稱為溺死，如心臟未停搏則稱近乎溺死。1.2.2溺水事件現(xiàn)況國(guó)內(nèi)溺水身亡事故頻發(fā)，已成為學(xué)生非正常死亡頭號(hào)殺手，中小學(xué)生平均每天有40多人溺水而亡。小朋友安全數(shù)據(jù)顯示每年近3萬(wàn)小朋友死于溺水，暑假正成為小朋友意外死亡高發(fā)期，中華人民共和國(guó)平均每年有近3萬(wàn)名小朋友死于溺水，每年有5萬(wàn)多名小朋友、平均每天有近150名0~14歲小朋友因意外死亡而失去生命，其中溺水身亡小朋友占60℅之多。僅，全國(guó)溺水死亡總?cè)藬?shù)大概11.7萬(wàn)人。1.2.3如何防止公共游泳池淹溺公共游泳場(chǎng)合涉及公共游泳池、公共游泳海灘等，從概率上講，這些地方游泳者最多，故發(fā)生淹溺也許性就相對(duì)較大，故應(yīng)特別提高警惕。必要認(rèn)真貫徹關(guān)于游泳場(chǎng)合規(guī)定。按照《全國(guó)游泳場(chǎng)合開業(yè)技術(shù)原則》和《國(guó)家游泳場(chǎng)合星級(jí)評(píng)比原則》等條例對(duì)公共游泳場(chǎng)合實(shí)行建設(shè)和管理。其重要內(nèi)容有：（1）加強(qiáng)硬件設(shè)施建設(shè)和完善硬件設(shè)施重要涉及觀測(cè)設(shè)備和救生設(shè)備，前者有海灘瞭塔，游泳池瞭望臺(tái)（梯）、望遠(yuǎn)鏡等，這些設(shè)施是救生員觀測(cè)游泳者狀況重要保證，使救生員可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常狀況，以便及時(shí)實(shí)行救援。因而各個(gè)游泳場(chǎng)合必要建立有效觀測(cè)設(shè)施。此外游泳場(chǎng)合要有充分救生設(shè)備，涉及各種救生漂浮物如救生圈、漂浮板等，這些設(shè)備在淹溺救援中可以發(fā)揮巨大作用。（2）加強(qiáng)救生人員培養(yǎng)、管理和使用

與否有專職救生人員和救生人員專業(yè)素質(zhì)直接關(guān)系到公共游泳場(chǎng)合淹溺者生命，故游泳場(chǎng)合必要加強(qiáng)對(duì)這些人員培養(yǎng)、管理和使用。一方面必要有一只專職救生人員隊(duì)伍，每個(gè)救生員必要有資質(zhì)并受過(guò)專業(yè)培訓(xùn)且考試合格，其能力體當(dāng)前兩方面：第一是觀測(cè)能力，救生員必要可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)游泳者異常行為，從這些蛛絲馬跡中迅速得出與否發(fā)生淹溺對(duì)的判斷，并在第一時(shí)間施以援手，救援時(shí)間越早，淹溺者生命就越能得到保障。第二是救援能力，救生衣必要有嫻熟救援技術(shù)，發(fā)現(xiàn)淹溺者后，救生員必要有能力使其盡快脫離危險(xiǎn)，而不是救而無(wú)效。特別是救生員能必要純熟掌握心肺復(fù)蘇技術(shù)，以便在核心時(shí)刻可以拯救患者生命。1.2.4可行性分析在公共場(chǎng)合游泳池，往往由于硬件設(shè)施欠缺或者救生人員疏忽，許多小朋友發(fā)生了不該發(fā)生悲劇，有些甚至丟失了寶貴生命。因而，急需一種設(shè)備，一種可如下水穿戴式設(shè)備，在溺水小朋友，家長(zhǎng)以及救生人員甚至醫(yī)院之間建立起一種無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)，以避免悲劇發(fā)生。于是，開發(fā)出一種防溺水智能安全泳帽是極具可行性。作品總體設(shè)計(jì)2.1重要架構(gòu)1、主控芯片：本作品使用TI公司MSP430G2553作為主控芯片，具備解決能力強(qiáng)，運(yùn)算速度快，超低功耗等特點(diǎn)，符合可穿戴式設(shè)備規(guī)定。2、NRF24L01無(wú)線收發(fā)通訊模塊本作品使用三個(gè)NRF模塊，用于智能泳帽和救生員手環(huán)與智能報(bào)警終端之間通信。3、藍(lán)牙模塊泳帽端藍(lán)牙模塊用于與家長(zhǎng)手機(jī)進(jìn)行通訊。4、GSM模塊用于智能報(bào)警終端報(bào)警功能。5、水位檢測(cè)模塊用于檢測(cè)溺水狀況2.2工作過(guò)程圖2.1整體工作圖多級(jí)報(bào)警方式簡(jiǎn)介：（1）當(dāng)發(fā)生溺水狀況時(shí)候，單片機(jī)辨認(rèn)到溺水信號(hào)，藍(lán)牙模塊會(huì)發(fā)出求救信號(hào)，成功與泳帽配對(duì)手機(jī)接受到藍(lán)牙信號(hào)之后，手機(jī)app彈出警告圖案并隨著著震動(dòng)和警報(bào)聲想起，為最低檔別報(bào)警方式。（2）泳帽向藍(lán)牙手機(jī)報(bào)警同步，通過(guò)泳帽內(nèi)NRF模塊運(yùn)用射頻信號(hào)把求救信號(hào)發(fā)到救生員智能手環(huán)上，救生員手環(huán)上NRF模塊成功配對(duì)之后接受到信號(hào)之后，手環(huán)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，提示救生員有人發(fā)生了溺水事件，此為二級(jí)報(bào)警模式。（3）當(dāng)泳帽上NRF模塊向救生員手環(huán)發(fā)出信號(hào)后，若救生員手環(huán)成功接受，會(huì)通過(guò)射頻返回一種反饋信號(hào)，泳帽會(huì)始終與手環(huán)保持通訊，不會(huì)執(zhí)行更高檔別報(bào)警方案。（4）當(dāng)泳帽向手環(huán)發(fā)出求救信號(hào)15秒內(nèi)沒(méi)有收到反饋信號(hào)，執(zhí)行高檔別報(bào)警方案。此時(shí)，泳帽會(huì)再次啟用NRF模塊，運(yùn)用射頻信號(hào)報(bào)報(bào)警信號(hào)發(fā)給放置于游泳池內(nèi)固定終端，終端發(fā)出警報(bào)聲，提示附近工作人員注意，同步終端會(huì)通過(guò)GSM模塊把求救信息發(fā)到附近急救站。所發(fā)出求救信息涉及該游泳池詳細(xì)地址，詳細(xì)位于哪個(gè)小游泳池。（5）成功發(fā)出報(bào)警信號(hào)，手環(huán)會(huì)再次切換，繼續(xù)向救生員手環(huán)發(fā)出求救信號(hào)，把報(bào)警信號(hào)發(fā)到手環(huán)上。同步每個(gè)游泳池都會(huì)設(shè)立一種接受端，當(dāng)在不同游泳池溺水時(shí)，不同接受端會(huì)發(fā)出警報(bào)燈信號(hào)，提示救援人員溺水者詳細(xì)位置。（6）該系統(tǒng)由救生員手環(huán)，家長(zhǎng)手機(jī)客戶端以及緊急報(bào)警終端四大模塊構(gòu)成，各模塊有各自功能。智能泳帽端由主控芯片MSP430g2553，水位傳感器模塊，NRF模塊以及藍(lán)牙模塊構(gòu)成。設(shè)備使用過(guò)程：小朋友戴上智能泳帽下水后，如傳感器完全浸沒(méi)在水中，傳感器電阻變低，從而通過(guò)三極管開關(guān)電路使三極管開關(guān)狀態(tài)反轉(zhuǎn)，這次將有一種低電平輸入到主控芯片，主控芯片便會(huì)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)超過(guò)家長(zhǎng)手機(jī)端設(shè)立時(shí)長(zhǎng)，泳帽端藍(lán)牙模塊就會(huì)發(fā)送報(bào)警信號(hào)到家長(zhǎng)手機(jī)端，同步手機(jī)震動(dòng)，于此同步，泳帽端NRF模塊發(fā)送信號(hào)到救生員手環(huán)，發(fā)出聲報(bào)警信號(hào)，以讓救生員及時(shí)發(fā)現(xiàn)溺水小朋友；家長(zhǎng)手機(jī)端安裝有自主編寫安卓界面，用于接受報(bào)警信息；救生員手環(huán)則由主控芯片，NRF模塊以及蜂鳴器構(gòu)成，接受報(bào)警信號(hào)同步發(fā)出聲報(bào)警信號(hào)。智能手環(huán)監(jiān)測(cè)到，藍(lán)牙不在連接狀態(tài)或者救生員手上感應(yīng)手環(huán)收不到求救信號(hào)時(shí)候，把信息立即發(fā)到放置在游泳池或者沙灘緊急求救終端，終端接受到信息之后立即通過(guò)GSM模塊把求救信息（涉及游泳池詳細(xì)地址）發(fā)送到急救站處。發(fā)送信息到達(dá)終端后繼續(xù)向手環(huán)發(fā)送求救信號(hào)，努力與手環(huán)握手獲得聯(lián)系。這樣既能防止信息揮霍，并且可以實(shí)現(xiàn)可靠報(bào)警。2.3功能簡(jiǎn)介圖2.2作品工作流程總圖如圖，智能安全泳帽工作環(huán)節(jié)如下：S1.設(shè)立在游泳所戴泳帽上水位傳感器1檢測(cè)、判斷游泳者位于水下時(shí)間，當(dāng)時(shí)間達(dá)到設(shè)定閾值，三極管開關(guān)電路2持續(xù)發(fā)出低電平信號(hào)到中央解決芯片一3；或者手動(dòng)緊急報(bào)警按鍵17按下，產(chǎn)生低電平到相應(yīng)IO口；S2.收到低電平信號(hào)后，中央解決芯片一3啟動(dòng)報(bào)警方式一：中央解決芯片一3控制泳帽上藍(lán)牙模塊4發(fā)送求救信號(hào)到手機(jī)客戶端7，手機(jī)收到信號(hào)后進(jìn)行手機(jī)震動(dòng)提示；同步中央解決芯片一啟動(dòng)報(bào)警方式二：中央解決芯片一3控制泳帽上射頻模塊一5發(fā)送求救信號(hào)至智能手環(huán)，智能手環(huán)發(fā)出警報(bào)提示智能手環(huán)穿戴者有人溺水；所述智能手環(huán)包括中央解決芯片二8、LED報(bào)警燈二9、蜂鳴器10、振動(dòng)器11，中央解決芯片二8收到求救信號(hào)后，控制LED報(bào)警燈二9、蜂鳴器10、振動(dòng)器工作11；與此同步，中央解決芯片一3控制泳帽上LED報(bào)警燈一6閃爍；S3.若泳帽上射頻模塊一5與智能手環(huán)連接失敗，即報(bào)警方式二失效時(shí)，中央解決芯片一3及時(shí)啟動(dòng)報(bào)警方式三：中央解決芯片一3控制泳帽上射頻模塊一5發(fā)送求救信息到緊急報(bào)警終端；所述緊急報(bào)警終端涉及依次相連射頻模塊二12、中央解決芯片三13、GSM模塊14，射頻模塊二12與射頻模塊一5連接后，將射頻模塊一5發(fā)出求救信息傳播給中央解決芯片三13，中央解決芯片三13控制GSM模塊14發(fā)出求救短信到急救站；此外，泳帽上還設(shè)有手動(dòng)報(bào)警按鍵，讓溺水人員及時(shí)自救，按下手動(dòng)報(bào)警按鍵時(shí)，報(bào)警方式同以上所述報(bào)警方式一、二、三。所述中央解決芯片一、二、三均為MSP430G2553單片機(jī)，所述射頻模塊一、二均為NRF24L01射頻模塊；圖2.3作品構(gòu)造圖圖2.4作品程序流程圖第三章方案選取3.1通訊方式選取3.1.1泳帽通訊方案選取智能泳帽需要與手機(jī)端、救生員手環(huán)以及緊急報(bào)警終端進(jìn)行通訊，故通訊模塊選取是本作品核心內(nèi)容。現(xiàn)可供選取無(wú)線通訊模塊有三種，分別是Wifi、NRF以及藍(lán)牙。下面將從本作品出發(fā)，分析以上三種無(wú)線通訊方式以及最后方案選取。Wi-Fi模塊：Wi-Fi模塊覆蓋半徑可達(dá)100米，傳播數(shù)據(jù)速率也較藍(lán)牙模塊和模塊NRF迅速，雖然傳播數(shù)據(jù)安全性穩(wěn)定性較差，但從距離來(lái)說(shuō)比藍(lán)牙模塊更加適合于這個(gè)穿戴式裝備制作。本次作品主題是可穿戴式設(shè)備，故設(shè)備除了要低功耗意外，還要有一種明顯特點(diǎn)，那就是體積小。但是Wi-Fi模塊供電成為一種大問(wèn)題，Wi-Fi模塊供電比較困難，耗電大，并且體積較大，不合用于集成度較高穿戴式裝備中。藍(lán)牙模塊：藍(lán)牙是無(wú)線數(shù)據(jù)和語(yǔ)音傳播開放式原則，它將各種通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)及其終端設(shè)備、各種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)系統(tǒng)、甚至家用電器采用無(wú)線方式聯(lián)接起來(lái)。它傳播距離為10cm～10m，如果增長(zhǎng)功率或是加上某些外設(shè)便可達(dá)到100m傳播距離。由于藍(lán)牙采用無(wú)線接口來(lái)代替有線電纜連接，具備很強(qiáng)移植性，并且合用于各種場(chǎng)合，加上該技術(shù)功耗低、對(duì)人體危害小，并且應(yīng)用簡(jiǎn)樸、容易實(shí)現(xiàn)，因此易于推廣。NRF模塊：NRF通訊距離為理論為200米，適合咱們所需通訊規(guī)定。NRF2401是單片射頻收發(fā)芯片，芯片能耗非常低，以-5dBm功率發(fā)射時(shí)，工作電流只有10.5mA，接受時(shí)工作電流只有18mA，各種低功率工作模式，節(jié)能設(shè)計(jì)更以便。其DuoCeiverTM技術(shù)使NRF2401可以使用同一天線，同步接受兩個(gè)不同頻道數(shù)據(jù)。nRF2401合用于各種無(wú)線通信場(chǎng)合，如無(wú)線數(shù)據(jù)傳播系統(tǒng)、無(wú)線鼠標(biāo)、遙控開鎖、遙控玩具等。功耗低，續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)。同步可運(yùn)用NRF傳播功率可變來(lái)實(shí)現(xiàn)距離檢測(cè)，可檢測(cè)溺水者所在游泳池。綜合考慮各模塊特點(diǎn)以及本作品規(guī)定水下工作，最后選取藍(lán)牙模塊用于泳帽與手機(jī)端通訊，而NRF24L01用于泳帽與緊急報(bào)警終端以及救生員手環(huán)通訊。3.1.2緊急報(bào)警終端通訊方式緊急報(bào)警終端作用是當(dāng)家長(zhǎng)手機(jī)無(wú)法接到藍(lán)牙信息時(shí)，終端將會(huì)發(fā)送報(bào)警信號(hào)到手機(jī)，故選取GSM模塊。3.2傳感器選取檢測(cè)溺水有兩種辦法。一、檢測(cè)泳帽所處水深，超過(guò)一定深度一定期間后即以為是溺水；二、檢測(cè)泳帽即頭部處在水中時(shí)間，超過(guò)設(shè)定期間即以為是溺水?；谝陨蟽煞N檢測(cè)辦法，現(xiàn)提出如下解決方案供選取。壓力傳感器：運(yùn)用水下壓力隨水深度增大而增大原理，使用壓力傳感器測(cè)出當(dāng)前壓力并用公式F=ρ*g*h(F為壓力，ρ為水密度，g為重力加速度，h為水深)，即可算出當(dāng)前所處深度。水位檢測(cè)模塊：由于壓力傳感器比較難操控，且置于水中時(shí)輸出不穩(wěn)定，故最后選取水位檢測(cè)模塊。水位傳感器模塊在水中輸出低電平，在空氣中輸出高電平。敏捷度較高，符共計(jì)時(shí)需要。溫濕度傳感器：用水里溫度比較空氣低，濕度比空氣大來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)與否在水中。但經(jīng)實(shí)驗(yàn)當(dāng)溫濕度傳感器落入水中后，出水后占有水分，無(wú)法對(duì)的顯示空氣中溫濕度，因此導(dǎo)致檢測(cè)部不精確?？諝鈾z測(cè)傳感器：通過(guò)水中與否有空氣來(lái)檢測(cè)時(shí)候在水下，但由于空氣傳感器比較昂貴并且技術(shù)上不成熟，用起來(lái)仍比較有難度。3.3其她電路設(shè)計(jì)三極管開關(guān)電路工作過(guò)程：水位傳感器在水上等效電阻Rw為5KΩ—10KΩ，而在水下等效電阻在600Ω如下；當(dāng)水位傳感器未進(jìn)入水中時(shí)，電阻R1兩端分壓（即三極管b、e極兩端電壓）大小為=5×V=0.0196V，這個(gè)電壓值不大于三極管導(dǎo)通電壓0.7V，使三極管處在截止?fàn)顟B(tài)，三極管c、e極間相稱于大電阻，Vout幾乎承受所有電壓，即輸出為高電平（約為4.7V）；當(dāng)水位傳感器進(jìn)入水下時(shí)，其等效電阻為600Ω如下，導(dǎo)致R1兩端分壓=5×V=0.714V不不大于0.7V，三極管處在導(dǎo)通狀態(tài)，三極管ce極間相稱于短路，故Vout輸出電壓接近于0；所述三極管為9013三極管，所述電阻R1為100歐姆，電阻R2為50歐姆。圖3.1三極管開關(guān)電路第四章各模塊簡(jiǎn)介4.1MSP430G2553MSP430單片機(jī)具備超低功耗，是由于其在減少芯片電源電壓和靈活而可控運(yùn)營(yíng)時(shí)鐘方面均有其獨(dú)到之處。MSP430系列單片機(jī)電源電壓采用是1.8-3.6V電壓。因而可使其在1MHz時(shí)鐘條件下運(yùn)營(yíng)時(shí)，芯片電流最低會(huì)在165μA左右，RAM保持模式下最低功耗只有0.1μA低功耗特性適合可穿戴式裝備發(fā)展需要。4.1.1MSP430單片機(jī)特點(diǎn)MSP430單片機(jī)具備超低功耗，強(qiáng)大解決能力，高性能模仿技術(shù)及豐富片上外圍模塊，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，以便高效開發(fā)環(huán)境等特點(diǎn)。4.1.2MSP430低功耗構(gòu)造MSP430是一種特別強(qiáng)調(diào)低功耗單片機(jī)系列，特別合用于采用電池長(zhǎng)時(shí)間供電工作場(chǎng)合。MSP430應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)造和電流消耗等因素會(huì)影響CPU與外圍模塊對(duì)時(shí)鐘需求，因此系統(tǒng)使用不同步鐘信號(hào)：ACLK、MCLK、SMCLK。顧客通過(guò)程序可以選取低頻或高頻，這樣可以依照實(shí)際需要來(lái)選取適合系統(tǒng)時(shí)鐘頻率，將這3種不同頻率時(shí)鐘輸出給不同模塊，從而更加合理地運(yùn)用系統(tǒng)電源，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)低功耗。這一點(diǎn)對(duì)于電池供電系統(tǒng)來(lái)講至關(guān)重要。MSP430總共有1種活動(dòng)模式和5種低功耗模式，如下：工作模式CPU狀態(tài)、振蕩器及時(shí)鐘活動(dòng)模式（AM）CPU處在活動(dòng)狀態(tài)MCLK活動(dòng)SMCLK活動(dòng)ACLK活動(dòng)低功耗模式0（LPM0）CPU處在禁止?fàn)顟B(tài)MCLK被禁止SMCLK活動(dòng)ACLK活動(dòng)低功耗模式1（LPM1）CPU處在禁止?fàn)顟B(tài)如果DCO為用作MCLK或SMCLK，則支流發(fā)生器被禁止，否則仍保持活動(dòng)MCLK被禁止SMCLK活動(dòng)ACLK活動(dòng)低功耗模式2（LPM2）CPU處在禁止?fàn)顟B(tài)如果DCO為用作MCLK或SMCLK，自動(dòng)被禁止MCLK被禁止SMCLK被禁止ACLK活動(dòng)低功耗模式3（LPM3）CPU處在禁止?fàn)顟B(tài)DCO被禁止，支流發(fā)生器被禁止MCLK被禁止SMCLK被禁止ACLK活動(dòng)低功耗模式4（LPM4）CPU處在禁止?fàn)顟B(tài)MCLK被禁止SMCLK被禁止ACLK被禁止所有振蕩器停止工作4.2藍(lán)牙模塊藍(lán)牙模塊，是一種集成藍(lán)牙功能PCBA板，用于短距離無(wú)線通訊，由于藍(lán)牙模塊DSP采用了雙ALU構(gòu)造，大某些指令可以并行運(yùn)營(yíng)，其工作頻率達(dá)150MHz，并且功耗更低。藍(lán)牙模塊適合于短距離通訊，低功耗特性適合于穿戴式裝備。4.3NRF模塊NRF24L01是一款新型單片射頻收發(fā)器件，工作于2.4GHz～2.5GHzISM頻段。內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊，并融合了增強(qiáng)型ShockBurst技術(shù)，其中輸出功率和通信頻道可通過(guò)程序進(jìn)行配備。nRF24L01功耗低，在以-6dBm功率發(fā)射時(shí)，工作電流也只有9mA;接受時(shí)，工作電流只有12.3mA，各種低功率工作模式（掉電模式和空閑模式）使節(jié)能設(shè)計(jì)更以便。4.3.1NRF24L01模塊簡(jiǎn)介（1）最高工作速率2Mbps，高效GFSK調(diào)制，抗干擾能力強(qiáng)，特別適合工業(yè)控制場(chǎng)合（2）空曠距離下內(nèi)置PCB天線，最遠(yuǎn)無(wú)障礙在240米處還能收到信號(hào)。但是有遮擋狀況比較難以擬定，若做遙控用，最佳距離在200米左右。固然咱們可以外置功率放大電路，來(lái)增大傳播距離（3）低功耗1.9-3.6V工作，待機(jī)模式下?tīng)顟B(tài)為22uA；掉電模式下為900nA圖4.1為NRF24L01應(yīng)用原理圖：圖4.1NRF24L01應(yīng)用原理圖4.3.2NRF24L01低功耗性能這是NRF24L01一大長(zhǎng)處，也是做電池供電必要得考慮到，特別是規(guī)定體積小低容量電池產(chǎn)品中，平均耗電能力決定一種產(chǎn)品成敗，在待機(jī)模式I下平均電流是1uA左右。但是休眠后接受電路也停止工作，因而為了保證能正常工作還省電，普通采用MCU間歇喚醒模塊方式，采用合理間隔比，可以保證整機(jī)工作電流在20uA左右。4.3.3NRF24L01工作模式來(lái)看一下咱們NRF24L01工作模式和不同工作模式下各引腳功能。NRF24L01可以設(shè)立為如下幾種重要模式：引腳名稱引腳名稱方向發(fā)送模式接受模式待機(jī)模式掉電模式CE輸入高電平>10us高電平低電平-CSN輸入SPI片選使能，低電平使能SCK輸入SPI時(shí)鐘MOSI輸入SPI串行輸入MISO三態(tài)輸出SPI串行輸出IRQ輸出中斷，低電平使能NRF24L01在不同模式下引腳功能：模式模式PWR_UPPRIM_RXCEFIFO寄存器狀態(tài)接受模式111-發(fā)送模式101數(shù)據(jù)在TXFIFO寄存器中發(fā)送模式101→0停留在發(fā)送模式，直至數(shù)據(jù)發(fā)送完待機(jī)模式II101TXFIFO為空待機(jī)模式I1-0無(wú)數(shù)據(jù)傳播掉電模式0---NRF24L01整個(gè)工作流程都是基于SPI通信合同。NRF24L01所有配備都在配備寄存器中,所有寄存器都是通過(guò)SPI接口進(jìn)行配備。SPI接口是原則SPI接口，其最大數(shù)據(jù)傳播率為10Mbps，大多數(shù)寄存器是可讀。SPI指令設(shè)立：SPI接口也許用到指令在下面有所闡明。CSN為低后，SPI接口等待執(zhí)行指令，每一條指令執(zhí)行都必要通過(guò)一次CSN由高到低變化。中斷：NRF24L01中斷引腳（IRQ）為低電平觸發(fā)，當(dāng)狀態(tài)寄存器中TX_DS、RX_DR或MAX_RT為高時(shí)觸發(fā)中斷。當(dāng)MCU給中斷源寫‘1’時(shí)，中斷引腳被禁止?？善帘沃袛嗫梢员籌RQ中斷屏蔽。通過(guò)設(shè)立可屏蔽中斷位為高，則中斷響應(yīng)被禁止。默認(rèn)狀態(tài)下所有中斷源是被禁止。4.4GSM模塊GSM是GlobalSystemforMobileCommunications縮寫，意為全球移動(dòng)通信系統(tǒng)是世界上重要蜂窩系統(tǒng)之一，GSM屬于第二代（2G）蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，它是基于窄帶TDMA制式，80年代興起于歐洲，GSM通信方式以便之處在于它提供了一種智能卡，即SIM卡，并且機(jī)卡可以分離，這樣顧客可以更換GSM通信終端而無(wú)需更換SIM卡ID。GSM通信方式還容許顧客發(fā)送和接受每條不超過(guò)160字長(zhǎng)度短信息，這就促成了GSM通信網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控裝置實(shí)際應(yīng)用向結(jié)合。GSM網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，合用于緊急狀況時(shí)候保持穩(wěn)定。開發(fā)人員使用ARM或者單片機(jī)通過(guò)RS232串口與GSM模塊通信，使用原則AT命令來(lái)控制GSM模塊實(shí)現(xiàn)各種無(wú)線通信功能，例如：發(fā)送短信，撥打電話，GPRS撥號(hào)上網(wǎng)等?；贕SM模塊產(chǎn)品開發(fā)往往都是基于ARM平臺(tái)，使用嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)。有些GSM模塊具備“開放內(nèi)置平臺(tái)”功能，可以讓客戶將自己程序嵌入到模塊內(nèi)軟件平臺(tái)中。4.4.1GSM模塊使用在本系統(tǒng)中，咱們使用名為TC35GSM模塊來(lái)跟急救站來(lái)進(jìn)行短信通信，進(jìn)而發(fā)送控制信息和接受反饋信息，圖為TC35電路原理圖圖4.2TC35電路原理圖使用AT命令實(shí)現(xiàn)收發(fā)短信收發(fā)短信及有關(guān)操作AT命令A(yù)T+CMGR讀短消息；AT+CMGS發(fā)送短消息；AT+CMGC發(fā)出一條短消息命令；AT+CMGF選取短消息信息格式：0PDU，1文本；AT+CMGW向SIM內(nèi)存中寫入待發(fā)短消息；AT+CMNI顯示新收到短消息；單片機(jī)端輸入以上指令，通過(guò)串口與GSM模塊通信，便能實(shí)現(xiàn)手機(jī)與模塊短信收發(fā)。4.5Android開發(fā)4.5.1Android系統(tǒng)簡(jiǎn)介Android是一種以Linux為基本開放源碼操作系統(tǒng)，重要使用于手機(jī)或平板電腦等便攜設(shè)備。Android操作系統(tǒng)最初由AndyRubin開發(fā)，最初重要支持手機(jī)。由Google收購(gòu)注資，并與多家制造商構(gòu)成開放手機(jī)聯(lián)盟開發(fā)改良，逐漸擴(kuò)展到平板電腦及其她領(lǐng)域上。年終數(shù)據(jù)顯示，推出僅僅兩年Android操作系統(tǒng)已經(jīng)超越稱霸近十年諾基亞Symbian系統(tǒng)，躍居全球最受歡迎智能手機(jī)平臺(tái)。Android操作系統(tǒng)最大特色就是開放，不存在任何專有權(quán)限制，可以搜索到眾多開源代碼，是一種實(shí)用操作性強(qiáng)平臺(tái)。Android系統(tǒng)架構(gòu)采用了分層架構(gòu)，從圖3-6可以看出，Android分為5個(gè)層，分別是：LinuxKernel、Libraries、AndroidRuntime、ApplicationFramework、Applications[19]。圖4.3Android系統(tǒng)架構(gòu)圖4.5.2Android系統(tǒng)設(shè)計(jì)android智能手機(jī)APP開發(fā)使用簡(jiǎn)樸，成本較低，用作穿戴式裝備客戶端控制是十分適合選取。運(yùn)用android客戶端可依照智能泳帽使用者對(duì)水性熟悉限度設(shè)立報(bào)警時(shí)間時(shí)長(zhǎng)。Android智能泳帽客戶端按下menu鍵，選取泳帽設(shè)備，通過(guò)藍(lán)牙裝置與泳帽上藍(lán)牙模塊匹配連接上。連接上泳帽設(shè)立后，可進(jìn)行下面操作。按下按鍵1、2、3分別設(shè)立三種時(shí)間模式，設(shè)立泳帽在水中安全時(shí)間。按下查詢鍵，查詢當(dāng)前設(shè)立安全時(shí)間按下游泳小tips，看當(dāng)前溺水急救資料與游泳有關(guān)知識(shí)。泳帽設(shè)立好時(shí)間后把時(shí)間保存在內(nèi)存中實(shí)現(xiàn)掉電保存。當(dāng)發(fā)生危險(xiǎn)狀況，客戶端彈出緊急提示對(duì)話框，并伴有強(qiáng)烈震動(dòng)與聲音報(bào)警，力求讓使用者一定要意識(shí)到報(bào)警狀態(tài)。按下擬定后，解除報(bào)警狀態(tài)，震動(dòng)與聲音取消。圖4.4手機(jī)界面操作4.6通信死鎖解決4.6.1通信死鎖概述如果一種進(jìn)程集合中每個(gè)進(jìn)程都在等待只能由該進(jìn)程集合中其她進(jìn)程才干引起時(shí)間，那么該進(jìn)程集合就是死鎖。4.6.2通信死鎖概念通信死鎖是指發(fā)生在通信系統(tǒng)中一種死鎖，一種普遍情形是A向B發(fā)送祈求信息，然后阻塞直至B回答，假設(shè)祈求消息丟失，A將阻塞以等待回答，而B會(huì)阻塞等待一種向其發(fā)送命令祈求，因而發(fā)生通信死鎖。4.6.3解決過(guò)程咱們?cè)O(shè)計(jì)報(bào)警流程是這樣：泳帽NRF模塊向手環(huán)NRF模塊發(fā)出數(shù)據(jù)包，當(dāng)手環(huán)接受到數(shù)據(jù)包時(shí)，LED燈亮，蜂鳴器響，同步向泳帽端返回一種數(shù)據(jù)包，如手環(huán)沒(méi)有接受到數(shù)據(jù)包，則泳帽端發(fā)送另一種數(shù)據(jù)包到緊急報(bào)警終端，終端收到后發(fā)出警報(bào)聲并發(fā)出信息到設(shè)定好手機(jī)。而在調(diào)試過(guò)程中，咱們發(fā)現(xiàn)，程序運(yùn)營(yíng)過(guò)程會(huì)浮現(xiàn)一種很奇怪現(xiàn)象：泳帽向手環(huán)發(fā)出求救數(shù)據(jù)包后，手環(huán)并沒(méi)有進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)，而緊急報(bào)警終端也沒(méi)有作出應(yīng)有反映，并且程序無(wú)法繼續(xù)運(yùn)營(yíng)，需重新復(fù)位。這個(gè)問(wèn)題困擾了咱們好久，日后通過(guò)查閱資料，理解了死鎖概念以及發(fā)生條件，修改了程序，成功破壞了死鎖發(fā)生占有和等待條件，成功消除了bug.第五章功能特點(diǎn)及產(chǎn)品推廣5.1功能特點(diǎn)（1）作品具備極強(qiáng)針對(duì)性，適合于小孩或者游泳初學(xué)者。（2）當(dāng)水位傳感器，在預(yù)設(shè)定期間內(nèi)還處在水中，達(dá)到溺水條件，泳帽自身發(fā)出報(bào)警信號(hào)以便其她人擬定位置，立即執(zhí)行救援。（3）泳帽電路通過(guò)NRF模塊向救生員手上手環(huán)NRF模塊發(fā)出求救信號(hào)，救生員手上NRF會(huì)返回一種信號(hào)反饋泳帽。（4）泳帽向手環(huán)報(bào)警同步也會(huì)通過(guò)藍(lán)牙模塊向手機(jī)android客戶端發(fā)送信號(hào)，手機(jī)android辨認(rèn)到是求救信號(hào)之后，手機(jī)彈出警告窗口，并隨著震動(dòng)提示手機(jī)使用者。（5）設(shè)立緊急報(bào)警終端，當(dāng)救生員手上手環(huán)接受不到求救信號(hào)時(shí)，泳帽沒(méi)有收到反饋信號(hào)時(shí)候，立即發(fā)給固定在游泳地方附近緊急報(bào)警終端，終端接受到信號(hào)之后立即通過(guò)GSM模塊發(fā)出信息到報(bào)警處。徹底保證泳帽使用者安全。5.2產(chǎn)品推廣本作品有極強(qiáng)市場(chǎng)推廣性，一方面可以面向小朋友和游泳初學(xué)者，面向人群人數(shù)較多并且市場(chǎng)遼闊，特別是其實(shí)用性很強(qiáng)，因此推廣也較為以便并且迅速；另一方面可以向游泳池供應(yīng)商推廣，游泳池安全性對(duì)游泳池游泳人群吸引限度很大，因此游泳池所有者在開游泳產(chǎn)所時(shí)可大量購(gòu)買本安全產(chǎn)品，以提高顧客數(shù)量。同步，本作品也可以把家長(zhǎng)作為消費(fèi)人群，由于產(chǎn)品也可以推廣成為獨(dú)立性較強(qiáng)安全產(chǎn)品。并且有如下特性：（1）實(shí)用創(chuàng)新性：咱們創(chuàng)意本著保障夏天孩子游泳安全，做出該作品，已經(jīng)對(duì)該作品申請(qǐng)專利保護(hù)。（2）安全可靠性：保護(hù)人身安全是該產(chǎn)品最重要也是唯一目的。通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，產(chǎn)品能檢測(cè)到溺水狀態(tài)成功率近乎百分之一百。并且采用各種通訊方式實(shí)現(xiàn)報(bào)警，保證求救信息可以成功發(fā)送到附近急救設(shè)備和急救人員上。事故保障率高達(dá)近乎百分之一百。（3）客觀經(jīng)濟(jì)性：整套設(shè)備采用成本較低但是可靠通訊模塊。25元成本合用于廣大人民群眾?？蛇_(dá)到以低價(jià)保障安全目。（4）節(jié)能低功耗性：作為可穿戴式裝備，節(jié)能低功耗是最必要具備特性。模塊選取與芯片編程，咱們都把節(jié)能與成本放在首位，低功耗模式使其成為名符其實(shí)穿戴式裝備。經(jīng)檢測(cè)與計(jì)算，按照事故概率計(jì)算耗電盼望，可算出設(shè)備能持續(xù)工作25天。（5）穿戴舒服：設(shè)備電路微型化生產(chǎn)，質(zhì)量低，把電路安裝在泳帽上，不會(huì)產(chǎn)生不適感，不會(huì)影響對(duì)游泳者游泳整體感覺(jué)。第六章測(cè)試成果6．1測(cè)試裝備數(shù)字萬(wàn)用表1臺(tái)

穩(wěn)壓直流電源

1臺(tái)

智能手機(jī)

1臺(tái)報(bào)警端手機(jī)

1臺(tái)

水

1瓶6.2測(cè)試數(shù)據(jù)藍(lán)牙模塊供電電壓及工作電流，NRF模塊供電電壓及工作電流，單片機(jī)供電電壓及工作電流，高亮燈工作電流及工作電壓、鋰電池儲(chǔ)存電能。6.3系統(tǒng)測(cè)試方案1.模塊分開測(cè)試分別把NRF模塊，藍(lán)牙模塊單獨(dú)測(cè)試工作電壓，測(cè)得NRF工作電壓為3.96V，藍(lán)牙模塊工作電壓3.94V，高亮燈工作電壓為3.99V，電池輸出電壓4V；單片機(jī)活動(dòng)模式電流為160uA，NRF工作時(shí)電流為10.5mA，藍(lán)牙模塊工作是電流為12mA，高亮燈工作電流為52.6mA；CPU停止工作，外圍模塊同步處在低功耗模式，單片機(jī)待機(jī)電流<1uA,藍(lán)牙及NRF模塊待機(jī)時(shí)電流約為20.5uA。2.水下檢測(cè)辦法用塑料袋套住整塊ＮＲＦ或是藍(lán)牙以及開發(fā)板置于水中，成果通訊正常。3.整機(jī)測(cè)試測(cè)試一：電路組合起來(lái)直接設(shè)立在泳帽上，把泳帽放入水中。到達(dá)設(shè)立時(shí)間前拿起泳帽，游泳池救生員手環(huán)沒(méi)有收到報(bào)警信號(hào)，緊急報(bào)警終端沒(méi)有收到信號(hào)，手機(jī)androidAPP沒(méi)有收到報(bào)警信號(hào)。測(cè)試二，在藍(lán)牙和NRF連接范疇內(nèi)和在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)不拿起泳帽，泳帽自身發(fā)出燈光報(bào)警信號(hào)，救生員手環(huán)收到報(bào)警信號(hào)，發(fā)出聲音和燈光報(bào)警，振動(dòng)器震動(dòng)提示救生員，手機(jī)android震動(dòng)并彈窗顯示報(bào)警信號(hào)。測(cè)試三：在NRF和藍(lán)牙連接范疇外，在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)不拿起泳帽，救生員手環(huán)沒(méi)有報(bào)警，手機(jī)沒(méi)有報(bào)警，緊急終端報(bào)警發(fā)出警報(bào)，GSM預(yù)設(shè)報(bào)警電話號(hào)碼收到有人溺水信息。當(dāng)把手環(huán)再次放在NRF連接范疇內(nèi)，手環(huán)再次收到求救信號(hào)并發(fā)出報(bào)警信息。測(cè)試四：重新啟動(dòng)泳帽開關(guān)，按下手動(dòng)報(bào)警按鍵，兩種報(bào)警方式正常工作。測(cè)試五：在不同游泳池放下泳帽，短信提示溺水者位于哪個(gè)游泳池，同步相應(yīng)接受端信號(hào)燈亮。測(cè)試六：用手機(jī)app設(shè)立不同步間，按查詢鍵成功查詢到所設(shè)立時(shí)間，將泳帽放入水中，報(bào)警時(shí)間與預(yù)設(shè)時(shí)間相似。測(cè)試七：設(shè)立好時(shí)間后關(guān)閉電源，重啟電源，將泳帽放入水中，報(bào)警時(shí)間依然與上次關(guān)閉電源時(shí)所設(shè)時(shí)間一致，實(shí)現(xiàn)了掉電保護(hù)重要數(shù)據(jù)。6.4功耗檢測(cè)計(jì)算本作品采用4V鋰電池供電，其電流輸出為600mAh，因此一次能儲(chǔ)存電能約為：報(bào)警時(shí)，單片機(jī)處在活動(dòng)狀態(tài)，測(cè)得其活動(dòng)模式耗電為160uA，則單片機(jī)在報(bào)警時(shí)消耗功率約為：NRF工作時(shí)電流為10.5mA，藍(lán)牙模塊工作是電流為12mA，高亮燈工作電流為52.6mA，故報(bào)警時(shí)各個(gè)模塊總消耗功率約為：待機(jī)模式下，單片機(jī)處在低功耗模式，CPU停止工作，外圍模塊同步處在低功耗模式，單片機(jī)待機(jī)電流<1uA,藍(lán)牙及NRF模塊待機(jī)時(shí)電流約為20.5uA，高亮燈處在關(guān)閉狀態(tài)，無(wú)電能損耗，綜上，系統(tǒng)處在平時(shí)待機(jī)狀態(tài)所消耗功率約為：如按事故發(fā)生概率1%計(jì)算，大某些時(shí)間泳帽處在低功耗待機(jī)模式，只有少某些時(shí)間會(huì)消耗大某些電能，綜上可算出每次充電電池所能提供系統(tǒng)正常工作時(shí)間約為：≈31天(低功耗模式下)從以上計(jì)算可知，一次充電可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在31天內(nèi)能正常工作，一次充電后工作時(shí)間超長(zhǎng)，既以便使用者使用，也實(shí)現(xiàn)了電能節(jié)約。結(jié)束語(yǔ)本次比賽一開始打算做類似于google眼鏡和蘋果iwatch類似產(chǎn)品，但是此類產(chǎn)品在市場(chǎng)方面已經(jīng)比較成熟，并且創(chuàng)新性不高，技術(shù)上比但是別人，成本也比較高，在這方面已經(jīng)沒(méi)有繼續(xù)必要，并且會(huì)與其她隊(duì)伍作品類似，突出不了咱們創(chuàng)新性。于是咱們針對(duì)弱勢(shì)群體但愿可以做出運(yùn)用低成本產(chǎn)生針對(duì)性強(qiáng)實(shí)用性強(qiáng)產(chǎn)品。從新聞媒體得知，每一年在游泳池沙灘或者自家游泳池發(fā)生溺水事故在國(guó)內(nèi)案例高居不下，于是咱們依照社會(huì)上狀況，但愿做出一種可以智能化立即可以發(fā)出求救信號(hào)穿戴式裝備。于是咱們可穿戴式泳帽應(yīng)運(yùn)而生。在制作過(guò)程中咱們不斷完善求救機(jī)制，力求可以把求救信號(hào)更快更準(zhǔn)地發(fā)送到附近人上，達(dá)到爭(zhēng)取一分一秒拯救生命目。咱們會(huì)不斷完善本作品，并加以推廣，但愿在可穿戴式電子類產(chǎn)品領(lǐng)域可以在造福人類方面能產(chǎn)生比較好影響。附錄一：元件清單產(chǎn)品重要某些元件清單：名稱數(shù)量?jī)r(jià)格（元）藍(lán)牙模塊110NRF24L0124鋰電池28水位監(jiān)測(cè)模塊12MSP430單片機(jī)21總計(jì)耗費(fèi)：25元附錄二：程序代碼Android客戶端重要代碼：publicvoidonCreate(BundlesavedInstanceState){super.onCreate(savedInstanceState);if(D)Log.e(TAG，"+++ONCREATE+++");SoundManager.getInstance();SoundManager.initSounds(this);SoundManager.loadSounds();//m_musicPlayer=MediaPlayer.create(this，R.raw.alert);requestWindowFeature(Window.FEATURE_CUSTOM_TITLE);setContentView(R.layout.main);getWindow().setFeatureInt(Window.FEATURE_CUSTOM_TITLE，R.layout.custom_title);mTitle=(TextView)findViewById(R.id.title_left_text);mTitle.setText(R.string.app_name);mTitle=(TextView)findViewById(R.id.title_right_text);mBluetoothAdapter=BluetoothAdapter.getDefaultAdapter();if(mBluetoothAdapter==null){Toast.makeText(this，"Bluetoothisnotavailable"，Toast.LENGTH_LONG).show();finish();return;}}@OverridepublicvoidonStart(){super.onStart();if(D)Log.e(TAG，"++ONSTART++");if(!mBluetoothAdapter.isEnabled()){IntentenableIntent=newIntent(BluetoothAdapter.ACTION_REQUEST_ENABLE);startActivityForResult(enableIntent，REQUEST_ENABLE_BT);}else{if(mChatService==null)setupChat();}}@OverridepublicsynchronizedvoidonResume(){super.onResume();if(D)Log.e(TAG，"+ONRESUME+");if(mChatService!=null){if(mChatService.getState()==BluetoothChatService.STATE_NONE){mChatService.start();}}}privatevoidsetupChat(){Log.d(TAG，"setupChat()");mConversationArrayAdapter=newArrayAdapter<String>(this，R.layout.message);//mConversationView=(ListView)findViewById(R.id.in);//mConversationView.setAdapter(mConversationArrayAdapter);//mOutEditText=(EditText)findViewById(R.id.edit_text_out);//mOutEditText.setOnEditorActionListener(mWriteListener);mSendButton=(Button)findViewById(R.id.one);mSendButton.setOnClickListener(newOnClickListener(){publicvoidonClick(Viewv){ AlertDialog.Builderbuilder=newBuilder((Context)BluetoothChat.this); builder.setTitle("設(shè)立時(shí)間"); builder.setMessage("你把安全時(shí)間設(shè)立為45s"); builder.setPositiveButton("擬定"，null); builder.show()；//TextViewview=(TextView)findViewById(R.id.edit_text_out);Stringmessage="1";//view.getText().toString();sendMessage(message);}});mSendButton=(Button)findViewById(R.id.two);mSendButton.setOnClickListener(newOnClickListener(){publicvoidonClick(Viewv){ AlertDialog.Builderbuilder=newBuilder((Context)BluetoothChat.this); builder.setTitle("設(shè)立時(shí)間"); builder.setMessage("你把安全時(shí)間設(shè)立為60s"); builder.setPositiveButton("擬定"，null); builder.show()；//TextViewview=(TextView)findViewById(R.id.edit_text_out);Stringmessage="2";//view.getText().toString();sendMessage(message);}});mSendButton=(Button)findViewById(R.id.three);mSendButton.setOnClickListener(newOnClickListener(){publicvoidonClick(Viewv){ AlertDialog.Builderbuilder=newBuilder((Context)BluetoothChat.this); builder.setTitle("設(shè)立時(shí)間"); builder.setMessage("你把安全時(shí)間設(shè)立為75s"); builder.setPositiveButton("擬定"，null); builder.show()；//TextViewview=(TextView)findViewById(R.id.edit_text_out);Stringmessage="3";//view.getText().toString();sendMessage(message);}});mSendButton=(Button)findViewById(R.id.query);mSendButton.setOnClickListener(newOnClickListener(){publicvoidonClick(Viewv){//TextViewview=(TextView)findViewById(R.id.edit_text_out);Stringmessage="4";//view.getText().toString();sendMessage(message);}});mChatService=newBluetoothChatService(this，mHandler);mOutStringBuffer=newStringBuffer("");}MSP430發(fā)射端重要代碼：voidmain(void){ uintk,baojin=100; unsignedintbiaozhi=10; WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD; BCSCTL1=CALBC1_1MHZ；//設(shè)定DCO為1MHZ DCOCTL=CALDCO_1MHZ; intcount=0; RF24L01_IO_set(); init_NRF24L01(); Init_HC06(); P1DIR=0x41；P1REN=0x18；P1OUT=0x18;//使能上拉電阻//配備兩個(gè)LED引腳為輸出狀態(tài) if(CALBC1_1MHZ==0xFF) //Ifcalibrationconstanterased { while(1)；//donotload，trapCPU!! } FCTL2=FWKEY+FSSEL0+FN1; temp1=read_array(); while(1){ temp1=UARTGetChar(temp1); write_SegC(temp1); if(!(P1IN&0x08))//判斷有鍵按下 { delay_us(50)；//稍作延時(shí)，用于消抖(改動(dòng)) if(!(P1IN&0x08))//按鍵有效 { biaozhi++; __delay_cycles(50000); delay_ms(10); } } if((P1IN&0x08))//判斷有鍵按下 { biaozhi=0;__delay_cycles(50000); delay_ms(10); } if(temp1=='1'){baojin=100;} if(temp1=='2'){baojin=200;} if(temp1=='3'){baojin=300;} if(temp1=='4'){ if(baojin=100)UARTPutChar('5'); if(baojin=100)UARTPutChar('6'); if(baojin=100)UARTPutChar('7'); } if((biaozhi>=baojin)||!(P1IN&0x10)){P1OUT|=BIT0；P1OUT|=BIT6; for(k=0;k<50;k++){ UARTPutChar('a'); } nRF24L01_TxPacket(TX_BUF3); SPI_RW_Reg(WRITE_REG+STATUS,0XFF)；//清狀態(tài)寄存器 delay_ms(10); RF24L01_IO_set(); nit_NRF24L01(); SetRX_Mode()；//數(shù)據(jù)接受配備要寫在里面 SetRX_Mode()；//數(shù)據(jù)接受配備要寫在里面 RF24L01_IO_set(); init_NRF24L01(); SetRX_Mode(); while(1) {SetRX_Mode(); if(nRF24L01_RxPacket(RxBuf))//如果收到數(shù)據(jù) {//數(shù)據(jù)接受配備要寫在里面 if(RxBuf[0]-TX_BUF3[0]==0) {count=0; break;}} else { if(++count>5000) {P1OUT^=0x41; //P1OUT&=~BIT6; //翻轉(zhuǎn)兩個(gè)LED狀態(tài) RF24L01_IO_set(); init_NRF24L01(); nRF24L01_TxPacket(TX_BUF);SPI_RW_Reg(WRITE_REG+STATUS,0XFF)；//清狀態(tài)寄存器 count=0;delay_ms(500);P1OUT|=BIT6; break; }} } } } }藍(lán)牙重要代碼：#include<msp430G2553.h>#include"HC06.h"voidInit_HC06(){ P1SEL=BIT1+BIT2；//P1.1為RXD,P1.2為TXD P1SEL2=BIT1+BIT2；//P1.1為RXD,P1.2為TXD UCA0CTL1|=UCSSEL_2；//選取時(shí)鐘BRCLK UCA0BR0=106；//1Mhz9600 UCA0BR1=0；//1Mhz9600 UCA0MCTL=UCBRS2+UCBRS0；//波特率=BRCLK/(UBR+(M7+...0)/8) UCA0CTL1&=~UCSWRST；//初始化順序：SWRST=1設(shè)立串口然后設(shè)立SWRST=0最后設(shè)立相應(yīng)中斷 IE2|=UCA0RXIE；//使能接受中斷}intUARTGetChar(unsignedintGetChar){if(!(IFG2&UCA0RXIFG)==0){//while(!(IFG2&UCA0RXIFG))；//UCA1RXBUFhasreceivedacompletecharacterIFG2&=~UCA0RXIFG；//clearRXinterruptflagUCA0TXBUF=UCA0RXBUF；//backtodisplayGetChar=UCA0RXBUF;//if(!(IFG2&UCA0TXIFG)==0)//while(!(IFG2&UCA0TXIFG))；//waitingUCA0TXBUFisemptyIFG2&=~UCA0TXIFG；returnGetChar;}//clearTXinterruptflagif((!(IFG2&UCA0RXIFG))!=0)returnGetChar;}voidUARTPutChar(unsignedcharcTX){UCA0TXBUF=cTX;while(!(IFG2&UCA0TXIFG))；//waitingUCA0TXBUFisemptyIFG2&=~UCA0TXIFG；//clearTXinterruptflag}實(shí)現(xiàn)MSP430低功耗工作代碼：#include<msp430x14x.h>typedefunsignedcharuchar;typedefunsignedintuint;voidmain(void){BCSCTL1|=DIVA_2；//ACLK/4WDTCTL=WDT_ADLY_1000；//WDT1s/4intervaltimerIE1|=WDTIE；//EnableWDTinterruptP1DIR=0xFF；//AllP1.xoutputsP1OUT=0；//AllP1.xresetP2DIR=0xFF；//AllP2.xoutputsP2OUT=0；//AllP2.xresetP3DIR=0xFF；//AllP3.xoutputsP3OUT=0x30；//AllP3.xresetP4DIR=0xFF；//AllP4.xoutputsP4OUT=0；//AllP4.xresetP5DIR=0xFF；//AllP5.xoutputsP5OUT=0；//AllP5.x