智能泳帽設(shè)計(jì)書38.docx

多種通訊方式實(shí)現(xiàn)可靠報(bào)警的智能安全泳帽A variety of communication methods to achieve reliable alarm intelligent security swimming caps編號：GD14-2806摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，穿戴式智能設(shè)備已經(jīng)走進(jìn)了人們的生活。但目前的穿戴式設(shè)備魚龍混雜，不具有針對性，沒有針對特殊人群進(jìn)行推廣，且大部分價(jià)格昂貴、實(shí)用性不高，造成可穿戴式產(chǎn)品推廣很難。故本產(chǎn)品的最初設(shè)想是要面向某一人群，而一般是面向弱勢群體，再從產(chǎn)品的高實(shí)用性和高推廣性出發(fā)，于是最終形成了面向兒童等不擅長游泳人群的智能安全泳帽。本作品采用TI公司的MSP430G2553作為主控芯片，利用水位模塊藍(lán)牙模塊、NRF模塊以及GSM模塊與手機(jī)界面連接，構(gòu)建一個(gè)可穿戴的智能安全泳帽，應(yīng)用于兒童及不擅長游泳者的游泳安全檢測，有比較好的發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：可穿戴設(shè)備 無線通訊 游泳安全 人機(jī)交互 Abstract With the continuous development of science and technology, wearable intelligent device has entered peoples life.Good and evil people mixed up but the wearable devices, not targeted, not for the special groups, and most expensive, practicality is not high, cause the wearable product promotion is difficult.The original thought of this product is to face a crowd, and generally is geared to the needs of vulnerable groups, and starting from the product of high practicability and popularization, and finally formed for children is not good at swimming the intelligent security caps of the crowd. This work adopts MSP430G2553 as main control chip of TI company, using the water level module of bluetooth module, the NRF module and GSM module and mobile phone interface connection, build a wearable intelligent security caps, applied to children and are not good at swimming swimming safety inspection, there are good prospects for development.Keywords: wearable equipment wireless swimming safety human-computer interaction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淹溺的概念51.2.2溺水事件現(xiàn)況51.2.3如何預(yù)防公共游泳池淹溺51.2.4可行性分析6第二章 作品總體設(shè)計(jì)2.1 主要架構(gòu)72.2工作過程72.3功能介紹9第三章 方案選擇123.1通訊方式選擇123.1.1泳帽通訊方案選擇12 3.1.2緊急報(bào)警終端的通訊方式123.2傳感器選擇133.3 其他電路設(shè)計(jì)13第四章 各模塊簡介154.1 MSP430G2553154.1.1MSP430單片機(jī)的特點(diǎn)15 4.1.2MSP430的低功耗結(jié)構(gòu)154.2藍(lán)牙模塊154.3 NRF模塊164.3.1NRF24L01模塊簡介16 4.3.2NRF24L01的低功耗性能174.3.3NRF24L01的工作性能174.4 GSM模塊18 4.4.1 GSM模塊的使用184.5 Android開發(fā)194.5.1Android系統(tǒng)介紹19 4.5.2Android系統(tǒng)設(shè)計(jì)20 4.6通信死鎖的解決204.6.1通信死鎖的概述20 4.6.2通信死鎖的概念204.6.3解決過程20第五章 功能特點(diǎn)及產(chǎn)品推廣225.1功能特點(diǎn)22 5.2產(chǎn)品推廣22第六章 測試結(jié)果236.1測試裝備236.2測試數(shù)據(jù)236.3系統(tǒng)測試方案236.4 功耗檢測計(jì)算23結(jié)束語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：操作說明36附錄五：外觀設(shè)計(jì)37參考文獻(xiàn)38原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的參賽作品及作品報(bào)告，是本人和隊(duì)友獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果，不侵犯任何第三方的知識產(chǎn)權(quán)或其他權(quán)利，且已經(jīng)獨(dú)自申請發(fā)明專利。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作品創(chuàng)新點(diǎn)：1、 水位檢測模塊:設(shè)置在游泳所戴泳帽上的水位傳感器檢測、創(chuàng)新地改造了現(xiàn)有的水位檢測模塊，無需使用A/D轉(zhuǎn)換，利用水位模塊的電阻特性創(chuàng)造性地使用了三極管的開關(guān)特性，極大地提高了檢測的靈敏度；判斷游泳者位于水下的時(shí)間，當(dāng)時(shí)間達(dá)到設(shè)定的閾值，三極管開關(guān)電路連續(xù)發(fā)出低電平信號到中央處理芯片MSP430；2、 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的超低功耗工作模式。讓系統(tǒng)在一般情況下處于低功耗模式3的待機(jī)狀態(tài)，這樣可以節(jié)省電量，可持續(xù)工作超長時(shí)間，發(fā)生溺水事件時(shí)中斷喚醒單片機(jī)，才產(chǎn)生各種動作。3、 多種可靠報(bào)警方式：利用算法解決通信死鎖問題，把報(bào)警方式拓展為先從最近設(shè)備開始報(bào)警，逐級遞增，與最高級報(bào)警設(shè)備獲取握手之后，繼續(xù)請求與低級設(shè)備握手。多重通訊方式實(shí)現(xiàn)可靠報(bào)警的智能安全泳帽是通過藍(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)通訊接通急救站的多重通訊方式實(shí)現(xiàn)信號傳輸?shù)目煽繄?bào)警。4、 采用藍(lán)牙作為智能機(jī)與設(shè)備連接中介：本發(fā)明的智能安全泳帽采取藍(lán)牙模塊作為調(diào)整溺水時(shí)間閾值長短的傳輸載體，藍(lán)牙傳輸距離可達(dá)20米。在智能手機(jī)方面對藍(lán)牙開發(fā)不耗費(fèi)信息傳輸費(fèi)用，傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，塊處于低功耗運(yùn)行方式，可以節(jié)省用電量，符合現(xiàn)今穿戴式裝備低功耗的要求。5、 救生手環(huán)：當(dāng)發(fā)生危險(xiǎn)情況給予救生員最為直觀的報(bào)警。遇到危險(xiǎn)情況，手環(huán)會強(qiáng)烈震動，發(fā)出燈光閃爍，并伴有蜂鳴器報(bào)警。6、 高亮LED燈：泳帽自身也會發(fā)出報(bào)警，高亮LED燈可以讓附近的人及時(shí)發(fā)現(xiàn)溺水者所在位置，及時(shí)提供救援。7、 GSM網(wǎng)絡(luò)：采取全球網(wǎng)絡(luò)通訊中最穩(wěn)定的GSM網(wǎng)絡(luò)，能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的大范圍通訊，可確保求救信息可以穩(wěn)定準(zhǔn)確地發(fā)送到急救中心。8、 自動識別游泳池編號：游泳池邊部署感應(yīng)器，當(dāng)游泳池中有人溺水，感應(yīng)器識別到后可迅速反饋到游泳池控制中心所出游泳池編號，并把所處游泳池編號連同報(bào)警信息一起發(fā)出，可讓急救人員迅速知道。9、 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)行穩(wěn)定，實(shí)用性強(qiáng)，便于推廣。 第一章 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)對日常穿戴進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)、開發(fā)出可以穿戴的設(shè)備的總稱，如眼鏡、手套、手表、服飾及鞋等。隨著計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化軟硬件以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，可穿戴式智能設(shè)備的形態(tài)開始變得多樣化，逐漸在工業(yè)、醫(yī)療、軍事、教育、娛樂等諸多領(lǐng)域表現(xiàn)出重要的研究價(jià)值和應(yīng)用潛力。 可穿戴式設(shè)備應(yīng)當(dāng)具備最重要的兩個(gè)特點(diǎn)：一是可長期穿戴，二是智能化?？纱┐魇皆O(shè)備必須是延續(xù)性地穿戴在人體上，并能夠帶來增強(qiáng)用戶體驗(yàn)的效果。這種設(shè)備需要有先進(jìn)的電路系統(tǒng)，無線聯(lián)網(wǎng)并且起碼具有一個(gè)低水平的獨(dú)立處理能力。 穿戴式智能設(shè)備時(shí)代的來臨意味著人的智能化延伸，通過這些設(shè)備，人可以更好的感知外部與自身的信息，能夠在計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)甚至其它人的輔助下更為高效率的處理信息，能夠?qū)崿F(xiàn)更為無縫的交流。 基于以上對于“可穿戴式設(shè)備”的理解，我們的作品多種通訊方式實(shí)現(xiàn)可靠報(bào)警的智能安全泳帽，應(yīng)運(yùn)而生。1.2 可行性分析1.2.1淹溺的概念 淹溺又稱溺水，是人淹沒于水或其他液體介質(zhì)中并受到傷害的狀況。，水充滿呼吸道和肺泡引起缺氧窒息；吸收到血液循環(huán)的水引起血液滲透壓改變、電解質(zhì)紊亂和組織損害；最后造成呼吸停止和心臟停搏而死亡。淹溺的后果可以分為非病態(tài)、病態(tài)和死亡，其過程是連續(xù)的。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 我國的溺水身亡事故頻發(fā)，已成為學(xué)生非正常死亡的頭號殺手，中小學(xué)生平均每天有40多人溺水而亡。兒童安全數(shù)據(jù)顯示每年近3萬兒童死于溺水，暑假正成為兒童意外死亡的高發(fā)期，中國平均每年有近3萬名兒童死于溺水，每年有5萬多名兒童、平均每天有近150名014歲的兒童因意外死亡而失去生命，其中溺水身亡兒童占60之多。僅2007年度，全國溺水死亡總?cè)藬?shù)大約11.7萬人。1.2.3如何預(yù)防公共游泳池淹溺公共游泳場所包括公共游泳池、公共游泳海灘等，從概率上講，這些地方的游泳者最多，故發(fā)生淹溺的可能性就相對較大，故應(yīng)特別提高警惕。必須認(rèn)真貫徹有關(guān)游泳場所的規(guī)定。按照全國游泳場所開業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和國家游泳場所星級評比標(biāo)準(zhǔn)等條例對公共游泳場所實(shí)施建設(shè)和管理。其主要內(nèi)容有：（1）加強(qiáng)硬件設(shè)施建設(shè)和完善 硬件設(shè)施主要包括觀察設(shè)備和救生設(shè)備，前者有海灘的瞭塔，游泳池的瞭望臺（梯）、望遠(yuǎn)鏡等，這些設(shè)施是救生員觀察游泳者情況的重要保證，使救生員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，以便及時(shí)實(shí)施救援。因此各個(gè)游泳場所必須建立有效的觀測設(shè)施。此外游泳場所要有充足的救生設(shè)備，包括各種救生漂浮物如救生圈、漂浮板等，這些設(shè)備在淹溺救援中能夠發(fā)揮巨大的作用。（2）加強(qiáng)救生人員的培養(yǎng)、管理和使用是否有專職救生人員和救生人員的專業(yè)素質(zhì)直接關(guān)系到公共游泳場所淹溺者的生命，故游泳場所必須加強(qiáng)對這些人員的培養(yǎng)、管理和使用。首先必須有一只專職救生人員隊(duì)伍，每個(gè)救生員必須有資質(zhì)并受過專業(yè)培訓(xùn)且考試合格，其能力表現(xiàn)在兩方面：第一是觀察能力，救生員必須能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)游泳者的異常行為，從這些蛛絲馬跡中迅速得出是否發(fā)生淹溺的正確判斷，并在第一時(shí)間施以援手，救援時(shí)間越早，淹溺者的生命就越能得到保障。第二是救援能力，救生衣必須有嫻熟的救援技術(shù)，發(fā)現(xiàn)淹溺者后，救生員必須有能力使其盡快脫離危險(xiǎn)，而不是救而無效。特別是救生員能必須熟練掌握心肺復(fù)蘇技術(shù)，以便在關(guān)鍵時(shí)刻能夠拯救患者的生命。1.2.4 可行性分析 在公共場所游泳池，往往由于硬件設(shè)施的欠缺或者救生人員的疏忽，許多兒童發(fā)生了不該發(fā)生的悲劇，有些甚至丟失了寶貴的生命。因此，急需一種設(shè)備，一種可以下水的穿戴式設(shè)備，在溺水兒童，家長以及救生人員甚至醫(yī)院之間建立起一個(gè)無線通訊網(wǎng)絡(luò)，以避免悲劇的發(fā)生。于是，開發(fā)出一種防溺水的智能安全泳帽是極具可行性的。第二章 作品總體設(shè)計(jì)2.1 主要架構(gòu)1、主控芯片： 本作品使用TI公司的MSP430G2553作為主控芯片，具有處理能力強(qiáng)，運(yùn)算速度快，超低功耗等特點(diǎn)，符合可穿戴式設(shè)備的要求。2、NRF24L01無線收發(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)警終端之間的通信。3、藍(lán)牙模塊 泳帽端的藍(lán)牙模塊用于與家長手機(jī)進(jìn)行通訊。4、GSM模塊 用于智能報(bào)警終端的報(bào)警功能。5、水位檢測模塊 用于檢測溺水情況2.2工作過程 圖2.1 整體工作圖多級報(bào)警方式介紹：（1）當(dāng)發(fā)生溺水狀況時(shí)候，單片機(jī)識別到溺水信號，藍(lán)牙模塊會發(fā)出求救信號，成功與泳帽配對的手機(jī)接收到藍(lán)牙信號之后，手機(jī)app彈出警告圖案并伴隨著震動和警報(bào)聲想起，為最低級別的報(bào)警方式。（2）泳帽向藍(lán)牙手機(jī)報(bào)警的同時(shí)，通過泳帽內(nèi)的NRF模塊利用射頻信號把求救信號發(fā)到救生員的智能手環(huán)上，救生員手環(huán)上的NRF模塊成功配對之后接收到信號之后，手環(huán)發(fā)出聲光報(bào)警信號，提醒救生員有人發(fā)生了溺水事件，此為二級報(bào)警模式。（3）當(dāng)泳帽上的NRF模塊向救生員手環(huán)發(fā)出信號后，若救生員手環(huán)成功接收，會通過射頻返回一個(gè)反饋信號，泳帽會一直與手環(huán)保持通訊，不會執(zhí)行更高級別的報(bào)警方案。（4）當(dāng)泳帽向手環(huán)發(fā)出求救信號15秒內(nèi)沒有收到反饋信號，執(zhí)行高級別報(bào)警方案。此時(shí)，泳帽會再次啟用NRF模塊，利用射頻信號報(bào)報(bào)警信號發(fā)給放置于游泳池內(nèi)固定的終端，終端發(fā)出警報(bào)聲，提醒附近工作人員注意，同時(shí)終端會通過GSM模塊把求救信息發(fā)到附近急救站。所發(fā)出的求救信息包括該游泳池的具體地址，具體位于哪個(gè)小游泳池。（5）成功發(fā)出報(bào)警信號，手環(huán)會再次切換，繼續(xù)向救生員手環(huán)發(fā)出求救信號，把報(bào)警信號發(fā)到手環(huán)上。同時(shí)每個(gè)游泳池都會設(shè)置一個(gè)接收端，當(dāng)在不同游泳池溺水時(shí)，不同的接收端會發(fā)出警報(bào)燈信號，提醒救援人員溺水者具體位置。（6）該系統(tǒng)由救生員手環(huán)，家長手機(jī)客戶端以及緊急報(bào)警終端四大模塊組成，各模塊有各自的功能。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)備使用過程：兒童戴上智能泳帽下水后，如傳感器完全浸沒在水中，傳感器的電阻變低，從而通過三極管開關(guān)電路使三極管開關(guān)狀態(tài)反轉(zhuǎn)，這次將有一個(gè)低電平輸入到主控芯片，主控芯片便會開始計(jì)時(shí)，當(dāng)超過家長手機(jī)端設(shè)置的時(shí)長，泳帽端的藍(lán)牙模塊就會發(fā)送報(bào)警信號到家長手機(jī)端，同時(shí)手機(jī)震動，于此同時(shí)，泳帽端的NRF模塊發(fā)送信號到救生員的手環(huán)，發(fā)出聲報(bào)警信號，以讓救生員及時(shí)發(fā)現(xiàn)溺水兒童；家長手機(jī)端安裝有自主編寫的安卓界面，用于接受報(bào)警信息；救生員手環(huán)則由主控芯片，NRF模塊以及蜂鳴器組成，接受報(bào)警信號同時(shí)發(fā)出聲報(bào)警信號。智能手環(huán)監(jiān)測到，藍(lán)牙不在連接狀態(tài)或者救生員手上感應(yīng)手環(huán)收不到求救信號時(shí)候，把信息馬上發(fā)到放置在游泳池或者沙灘的緊急求救終端，終端接收到信息之后馬上通過GSM模塊把求救信息（包括游泳池的具體地址）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，努力與手環(huán)握手取得聯(lián)系。這樣既能防止信息的浪費(fèi)，而且可以實(shí)現(xiàn)可靠的報(bào)警。2.3功能介紹 圖2.2 作品工作流程總圖如圖，智能安全泳帽工作步驟如下： S1.設(shè)置在游泳所戴泳帽上的水位傳感器1檢測、判斷游泳者位于水下的時(shí)間，當(dāng)時(shí)間達(dá)到設(shè)定的閾值，三極管開關(guān)電路2連續(xù)發(fā)出低電平信號到中央處理芯片一3；或者手動緊急報(bào)警按鍵17按下，產(chǎn)生低電平到對應(yīng)IO口； S2.收到低電平信號后，中央處理芯片一3啟動報(bào)警方式一：中央處理芯片一3控制泳帽上的藍(lán)牙模塊4發(fā)送求救信號到手機(jī)客戶端7，手機(jī)收到信號后進(jìn)行手機(jī)震動提醒；同時(shí)中央處理芯片一啟動報(bào)警方式二：中央處理芯片一3控制泳帽上的射頻模塊一5發(fā)送求救信號至智能手環(huán)，智能手環(huán)發(fā)出警報(bào)提醒智能手環(huán)穿戴者有人溺水；所述的智能手環(huán)包含中央處理芯片二8、LED報(bào)警燈二9、蜂鳴器10、振動器11，中央處理芯片二8收到求救信號后，控制LED報(bào)警燈二9、蜂鳴器10、振動器工作11；與此同時(shí)，中央處理芯片一3控制泳帽上的LED報(bào)警燈一6閃爍； S3.若泳帽上的射頻模塊一5與智能手環(huán)連接失敗，即報(bào)警方式二失效時(shí)，中央處理芯片一3立即啟動報(bào)警方式三：中央處理芯片一3控制泳帽上的射頻模塊一5發(fā)送求救信息到緊急報(bào)警終端；所述的緊急報(bào)警終端包括依次相連的射頻模塊二12、中央處理芯片三13、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)出的求救信息傳輸給中央處理芯片三13，中央處理芯片三13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)有手動報(bào)警按鍵，讓溺水人員及時(shí)自救，按下手動報(bào)警按鍵時(shí)，報(bào)警方式同以上所述報(bào)警方式一、二、三。 所述的中央處理芯片一、二、三均為MSP430G2553單片機(jī)，所述的射頻模塊一、二均為NRF24L01射頻模塊； 圖2.3 作品結(jié)構(gòu)圖 圖2.4 作品程序流程圖第三章 方案選擇3.1通訊方式選擇3.1.1泳帽通訊方案選擇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，故通訊模塊的選擇是本作品的核心內(nèi)容?，F(xiàn)可供選擇的無線通訊模塊有三種，分別是Wifi、NRF以及藍(lán)牙。下面將從本作品出發(fā)，分析以上三種無線通訊方式以及最終方案選擇。Wi-Fi模塊：Wi-Fi模塊覆蓋半徑可達(dá)100米，傳輸數(shù)據(jù)速率也較藍(lán)牙模塊和模塊NRF迅速，雖然傳輸數(shù)據(jù)安全性穩(wěn)定性較差，但從距離來說比藍(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，還要有一個(gè)明顯的特點(diǎn)，那就是體積小。但是Wi-Fi模塊供電成為一個(gè)大問題，Wi-Fi模塊供電比較困難，耗電大，而且體積較大，不適合用于集成度較高的穿戴式裝備中。藍(lán)牙模塊：藍(lán)牙是無線數(shù)據(jù)和語音傳輸?shù)拈_放式標(biāo)準(zhǔn)，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線方式聯(lián)接起來。它的傳輸距離為10cm10m，如果增加功率或是加上某些外設(shè)便可達(dá)到100m的傳輸距離。由于藍(lán)牙采用無線接口來代替有線電纜連接，具有很強(qiáng)的移植性，并且適用于多種場合，加上該技術(shù)功耗低、對人體危害小，而且應(yīng)用簡單、容易實(shí)現(xiàn)，所以易于推廣。NRF模塊：NRF通訊距離為理論為200米，適合我們所需的通訊要求。NRF2401是單片射頻收發(fā)芯片，芯片能耗非常低，以-5dBm的功率發(fā)射時(shí)，工作電流只有10.5mA，接收時(shí)工作電流只有18mA，多種低功率工作模式，節(jié)能設(shè)計(jì)更方便。其DuoCeiverTM技術(shù)使NRF2401可以使用同一天線，同時(shí)接收兩個(gè)不同頻道的數(shù)據(jù)。nRF2401適用于多種無線通信的場合，如無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、無線鼠標(biāo)、遙控開鎖、遙控玩具等。功耗低，續(xù)航時(shí)間長。同時(shí)可利用NRF的傳輸功率可變來實(shí)現(xiàn)距離檢測，可檢測溺水者所在的游泳池。 綜合考慮各模塊特點(diǎn)以及本作品要求水下工作，最終選擇藍(lán)牙模塊用于泳帽與手機(jī)端的通訊，而NRF24L01用于泳帽與緊急報(bào)警終端以及救生員手環(huán)的通訊。3.1.2緊急報(bào)警終端的通訊方式緊急報(bào)警終端的作用是當(dāng)家長手機(jī)無法接到藍(lán)牙信息時(shí)，終端將會發(fā)送報(bào)警信號到手機(jī)，故選擇GSM模塊。3.2傳感器選擇 檢測溺水有兩種方法。一、檢測泳帽所處的水深，超過一定深度一定時(shí)間后即認(rèn)為是溺水；二、檢測泳帽即頭部處在水中的時(shí)間，超過設(shè)定時(shí)間即認(rèn)為是溺水。 基于以上兩種檢測方法，現(xiàn)提出以下解決方案供選擇。壓力傳感器：利用水下壓力隨水深度的增大而增大的原理，使用壓力傳感器測出當(dāng)前壓力并用公式F=*g*h(F為壓力，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，故最終選擇水位檢測模塊。水位傳感器模塊在水中輸出低電平，在空氣中輸出高電平。靈敏度較高，符合計(jì)時(shí)需要。溫濕度傳感器：用水里溫度比較空氣低，濕度比空氣大來實(shí)現(xiàn)檢測是否在水中。但經(jīng)試驗(yàn)當(dāng)溫濕度傳感器落入水中后，出水后占有水分，無法正確顯示空氣中的溫濕度，所以造成檢測部不準(zhǔn)確?？諝鈾z測傳感器： 通過水中是否有空氣來檢測時(shí)候在水下，但由于空氣傳感器比較昂貴而且技術(shù)上的不成熟，用起來仍比較有難度。3.3 其他電路設(shè)計(jì)三極管開關(guān)電路工作過程：水位傳感器在水上的等效電阻Rw為5K10K，而在水下的的等效電阻在600以下；當(dāng)水位傳感器未進(jìn)入水中時(shí)，電阻R1兩端的分壓（即三極管b、e極兩端的電壓）大小為=5V=0.0196V ，這個(gè)電壓值小于三極管的導(dǎo)通電壓0.7V，使三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，三極管c、e極間相當(dāng)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600以下，導(dǎo)致R1兩端的分壓=5V=0.714V 大于0.7V，三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，三極管ce極間相當(dāng)于短路，故Vout的輸出電壓接近于0；所述的三極管為9013三極管，所述的電阻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 各模塊簡介4.1 MSP430G2553MSP430 單片機(jī)具有超低的功耗，是因?yàn)槠湓诮档托酒碾娫措妷汉挽`活而可控的運(yùn)行時(shí)鐘方面都有其獨(dú)到之處。MSP430 系列單片機(jī)的電源電壓采用的是1.8-3.6V 電壓。因而可使其在1MHz 的時(shí)鐘條件下運(yùn)行時(shí)，芯片的電流最低會在165A左右，RAM保持模式下的最低功耗只有0.1A低功耗的特性適合可穿戴式裝備的發(fā)展需要。4.1.1 MSP430單片機(jī)的特點(diǎn)MSP430單片機(jī)具有超低功耗，強(qiáng)大的處理能力，高性能模擬技術(shù)及豐富的片上外圍模塊，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，方便高效的開發(fā)環(huán)境等特點(diǎn)。4.1.2 MSP430的低功耗結(jié)構(gòu)MSP430是一個(gè)特別強(qiáng)調(diào)低功耗的單片機(jī)系列，尤其適用于采用電池長時(shí)間供電的工作場合。MSP430應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和電流消耗等因素會影響CPU與外圍模塊對時(shí)鐘的需求，所以系統(tǒng)使用不同的時(shí)鐘信號：ACLK、MCLK、SMCLK。用戶通過程序可以選擇低頻或高頻，這樣可以根據(jù)實(shí)際需要來選擇適合的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率，將這3種不同頻率的時(shí)鐘輸出給不同的模塊，從而更加合理地利用系統(tǒng)的電源，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的低功耗。這一點(diǎn)對于電池供電的系統(tǒng)來講至關(guān)重要。MSP430總共有1種活動模式和5種低功耗模式，如下：工作模式CPU狀態(tài)、振蕩器及時(shí)鐘活動模式（AM）CPU處于活動狀態(tài)MCLK活動SMCLK活動ACLK活動低功耗模式0（LPM0）CPU處于禁止?fàn)顟B(tài)MCLK被禁止SMCLK活動ACLK活動低功耗模式1（LPM1）CPU處于禁止?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MCLK被禁止SMCLK活動ACLK活動低功耗模式2（LPM2）CPU處于禁止?fàn)顟B(tài)如果DCO為用作MCLK或SMCLK，自動被禁止MCLK被禁止SMCLK被禁止ACLK活動低功耗模式3（LPM3）CPU處于禁止?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活動低功耗模式4（LPM4）CPU處于禁止?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)牙功能的PCBA板，用于短距離無線通訊，由于藍(lán)牙模塊的DSP采用了雙ALU結(jié)構(gòu)，大部分指令可以并行運(yùn)行，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。4.3 NRF模塊NRF24L01是一款新型單片射頻收發(fā)器件，工作于2.4 GHz2.5 GHz ISM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程序進(jìn)行配置。nRF24L01功耗低，在以-6 dBm的功率發(fā)射時(shí)，工作電流也只有9 mA;接收時(shí)，工作電流只有12.3 mA，多種低功率工作模式（掉電模式和空閑模式）使節(jié)能設(shè)計(jì)更方便。 4.3.1 NRF24L01模塊簡介 （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)控制場合 （2）空曠距離下內(nèi)置 PCB 天線，最遠(yuǎn)無障礙在 240 米處還能收到信號。但是有遮擋的情況比較難以確定，若做遙控用，最好距離在 200 米左右。當(dāng)然我們可以外置功率放大電路，來增大傳輸距離 （3）低功耗 1.9 - 3.6V 工作，待機(jī)模式下狀態(tài)為 22uA；掉電模式下為 900nA圖4.1為NRF24L01的應(yīng)用原理圖： 圖4.1 NRF24L01的應(yīng)用原理圖 4.3.2 NRF24L01的低功耗性能這是 NRF24L01的一大優(yōu)點(diǎn)，也是做電池供電必須得考慮到的，尤其是要求體積小低容量電池的產(chǎn)品中，平均耗電能力決定一個(gè)產(chǎn)品的成敗，在待機(jī)模式I下平均電流是 1uA 左右。但是休眠后接收電路也停止工作，因此為了保證能正常工作還省電，一般采用 MCU 間歇喚醒模塊的方式，采用合理的間隔比，可以保證整機(jī)工作電流在 20uA 左右。 4.3.3 NRF24L01 的工作模式來看一下我們NRF24L01的工作模式和不同工作模式下各引腳的功能。NRF24L01 可以設(shè)置為以下幾種主要的模式：引腳名稱方向發(fā)送模式接收模式待機(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 在不同模式下的引腳功能： 模式PWR_UPPRIM_RXCEFIFO寄存器狀態(tài)接收模式111-發(fā)送模式101數(shù)據(jù)在 TX FIFO寄存器中發(fā)送模式1010停留在發(fā)送模式，直至數(shù)據(jù)發(fā)送完待機(jī)模式 II101TX FIFO為空待機(jī)模式 I1-0無數(shù)據(jù)傳輸?shù)綦娔Ｊ?-NRF24L01整個(gè)工作流程都是基于SPI通信協(xié)議的。NRF24L01 所有配置都在配置寄存器中,所有寄存器都是通過 SPI 接口進(jìn)行配置的。 SPI 接口是標(biāo)準(zhǔn)的 SPI 接口，其最大的數(shù)據(jù)傳輸率為 10Mbps，大多數(shù)寄存器是可讀的。SPI 指令設(shè)置：SPI 接口可能用到的指令在下面有所說明。 CSN 為低后， SPI 接口等待執(zhí)行指令，每一條指令的執(zhí)行都必須通過一次 CSN 由高到低的變化。中斷：NRF24L01 的中斷引腳（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?IRQ 中斷屏蔽。通過設(shè)置可屏蔽中斷位為高，則中斷響應(yīng)被禁止。默認(rèn)狀態(tài)下所有的中斷源是被禁止的。4.4 GSM模塊GSM是Global System for Mobile Communications的縮寫，意為全球移動通信系統(tǒng)是世界上主要的蜂窩系統(tǒng)之一，GSM屬于第二代（2G）蜂窩移動通信技術(shù)，它是基于窄帶TDMA制式，80年代興起于歐洲，GSM通信方式的方便之處在于它提供了一個(gè)智能卡，即SIM卡，并且機(jī)卡可以分離，這樣用戶可以更換GSM通信終端而無需更換SIM卡ID。GSM通信方式還允許用戶發(fā)送和接收每條不超過160字長度的短信息，這就促成了GSM通信網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控裝置的實(shí)際應(yīng)用向結(jié)合。GSM網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，適合用于緊急情況時(shí)候保持穩(wěn)定。開發(fā)人員使用ARM或者單片機(jī)通過RS232串口與GSM模塊通信，使用標(biāo)準(zhǔn)的AT命令來控制GSM模塊實(shí)現(xiàn)各種無線通信功能，例如：發(fā)送短信，撥打電話，GPRS撥號上網(wǎng)等?；贕SM模塊產(chǎn)品的開發(fā)往往都是基于ARM平臺，使用嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)。有些GSM模塊具有“開放內(nèi)置平臺”功能，可以讓客戶將自己的程序嵌入到模塊內(nèi)的軟件平臺中。4.4.1 GSM模塊的使用在本系統(tǒng)中，我們使用名為TC35的GSM模塊來跟急救站來進(jìn)行短信通信，進(jìn)而發(fā)送控制信息和接收反饋信息，圖為TC35的電路原理圖 圖4.2 TC35的電路原理圖使用 AT命令實(shí)現(xiàn)收發(fā)短信收發(fā)短信及相關(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選擇短消息信息格式：0 PDU，1文本；AT+CMGW向 SIM內(nèi)存中寫入待發(fā)的短消息；AT+CMNI顯示新收到的短消息；單片機(jī)端輸入以上指令，通過串口與GSM模塊通信，便能實(shí)現(xiàn)手機(jī)與模塊的短信收發(fā)。4.5 Android開發(fā) 4.5.1 Android系統(tǒng)介紹Android是一種以Linux為基礎(chǔ)的開放源碼操作系統(tǒng)，主要使用于手機(jī)或平板電腦等便攜設(shè)備。Android操作系統(tǒng)最初由Andy Rubin開發(fā)，最初主要支持手機(jī)。2005年由Google收購注資，并與多家制造商組成開放手機(jī)聯(lián)盟開發(fā)改良，逐漸擴(kuò)展到平板電腦及其他領(lǐng)域上。 2010年年底數(shù)據(jù)顯示，推出僅僅兩年的Android操作系統(tǒng)已經(jīng)超越稱霸近十年的諾基亞Symbian系統(tǒng)，躍居全球最受歡迎的智能手機(jī)平臺。Android 操作系統(tǒng)最大的特色就是開放，不存在任何專有權(quán)的限制，可以搜索到眾多開源代碼，是一個(gè)實(shí)用操作性強(qiáng)的平臺。Android系統(tǒng)架構(gòu)采用了分層的架構(gòu)，從圖3-6可以看出，Android分為5個(gè)層，分別是：Linux Kernel、Libraries、Android Runtime、Application Framework、Applications19。圖4.3 Android系統(tǒng)架構(gòu)圖4.5.2 Android系統(tǒng)設(shè)計(jì) android智能手機(jī)APP開發(fā)使用簡單，成本較低，用作穿戴式裝備的客戶端控制是十分適合的選擇。利用android客戶端可根據(jù)智能泳帽使用者對水性的熟悉程度設(shè)置報(bào)警時(shí)間時(shí)長。 Android智能泳帽客戶端按下menu鍵，選擇泳帽設(shè)備，通過藍(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)置后，可進(jìn)行下面操作。按下按鍵1、2、3分別設(shè)置三種時(shí)間模式，設(shè)置泳帽在水中的安全時(shí)間。按下查詢鍵，查詢當(dāng)前設(shè)置安全時(shí)間按下游泳小tips，看當(dāng)前溺水急救資料與游泳相關(guān)知識。泳帽設(shè)置好時(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，客戶端彈出緊急提醒對話框，并伴有強(qiáng)烈震動與聲音報(bào)警，力求讓使用者一定要意識到報(bào)警狀態(tài)。按下確定后，解除報(bào)警狀態(tài)，震動與聲音取消。 圖4.4 手機(jī)界面操作4.6通信死鎖的解決 4.6.1通信死鎖的概述如果一個(gè)進(jìn)程集合中的每個(gè)進(jìn)程都在等待只能由該進(jìn)程集合中的其他進(jìn)程才能引發(fā)的時(shí)間，那么該進(jìn)程集合就是死鎖的。4.6.2通信死鎖的概念通信死鎖是指發(fā)生在通信系統(tǒng)中的一種死鎖，一種普遍的情形是A向B發(fā)送請求信息，然后阻塞直至B回復(fù)，假設(shè)請求消息丟失，A將阻塞以等待回復(fù)，而B會阻塞等待一個(gè)向其發(fā)送命令的請求，因此發(fā)生通信死鎖。4.6.3解決過程我們設(shè)計(jì)的報(bào)警流程是這樣的：泳帽的NRF模塊向手環(huán)的NRF模塊發(fā)出數(shù)據(jù)包，當(dāng)手環(huán)接收到數(shù)據(jù)包時(shí)，LED燈亮，蜂鳴器響，同時(shí)向泳帽端返回一個(gè)數(shù)據(jù)包，如手環(huán)沒有接收到數(shù)據(jù)包，則泳帽端發(fā)送另一個(gè)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)定好的手機(jī)。而在調(diào)試過程中，我們發(fā)現(xiàn)，程序運(yùn)行過程會出現(xiàn)一種很奇怪的現(xiàn)象：泳帽向手環(huán)發(fā)出求救數(shù)據(jù)包后，手環(huán)并沒有進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)，而緊急報(bào)警終端也沒有作出應(yīng)有的反應(yīng)，而且程序無法繼續(xù)運(yùn)行，需重新復(fù)位。這個(gè)問題困擾了我們很久，后來經(jīng)過查閱資料，了解了死鎖的概念以及發(fā)生條件，修改了程序，成功破壞了死鎖發(fā)生的占有和等待條件，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）作品具有極強(qiáng)的針對性，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)定時(shí)間內(nèi)還處于水中，達(dá)到溺水條件，泳帽自身發(fā)出報(bào)警信號方便其他人確定位置，馬上執(zhí)行救援。（3）泳帽電路通過NRF模塊向救生員手上手環(huán)NRF模塊發(fā)出求救信號，救生員手上NRF會返回一個(gè)信號反饋泳帽。（4）泳帽向手環(huán)報(bào)警同時(shí)也會通過藍(lán)牙模塊向手機(jī)android客戶端發(fā)送信號，手機(jī)android識別到是求救信號之后，手機(jī)彈出警告窗口，并伴隨震動提醒手機(jī)使用者。（5）設(shè)置緊急報(bào)警終端，當(dāng)救生員手上手環(huán)接收不到求救信號時(shí)，泳帽沒有收到反饋信號時(shí)候，馬上發(fā)給固定在游泳地方附近的緊急報(bào)警終端，終端接收到信號之后馬上通過GSM模塊發(fā)出信息到報(bào)警處。徹底保證泳帽使用者的安全。5.2產(chǎn)品推廣本作品有極強(qiáng)的市場推廣性，一方面可以面向兒童和游泳初學(xué)者，面向人群人數(shù)較多而且市場廣闊，尤其是其實(shí)用性很強(qiáng)，所以推廣也較為方便而且快速；另一方面可以向游泳池供應(yīng)商推廣，游泳池的安全性對游泳池游泳人群的吸引程度很大，所以游泳池的所有者在開游泳產(chǎn)所時(shí)可大量購買本安全產(chǎn)品，以提高顧客數(shù)量。同時(shí)，本作品也可以把家長作為消費(fèi)人群，因?yàn)楫a(chǎn)品也可以推廣成為獨(dú)立性較強(qiáng)的安全產(chǎn)品。并且有以下特性： （1）實(shí)用創(chuàng)新性：我們的創(chuàng)意本著保障夏天孩子游泳安全，做出該作品，已經(jīng)對該作品申請專利保護(hù)。 （2）安全可靠性：保護(hù)人身安全是該產(chǎn)品最重要的也是唯一的目標(biāo)。經(jīng)過多次試驗(yàn)，產(chǎn)品能檢測到溺水狀態(tài)成功率近乎百分之一百。而且采用多種通訊方式實(shí)現(xiàn)報(bào)警，確保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)備采取成本較低但是可靠的通訊模塊。25元的成本適用于廣大人民群眾?？蛇_(dá)到以低價(jià)保障安全的目的。 （4）節(jié)能低功耗性：作為可穿戴式裝備，節(jié)能低功耗是最必須具有的特性。模塊選擇與芯片編程，我們都把節(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)檢測與計(jì)算，按照事故概率計(jì)算耗電期望，可算出設(shè)備能持續(xù)工作25天。 （5）穿戴舒適：設(shè)備電路微型化生產(chǎn)，質(zhì)量低，把電路安裝在泳帽上，不會產(chǎn)生不適感，不會影響對游泳者游泳整體感覺。第六章 測試結(jié)果61測試裝備數(shù)字萬用表1臺穩(wěn)壓直流電源1臺智能手機(jī)1臺 報(bào)警端手機(jī)1臺 水1瓶6.2測試數(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、鋰電池儲存電能。6.3系統(tǒng)測試方案1.模塊分開測試分別把NRF模塊，藍(lán)牙模塊單獨(dú)測試工作電壓，測得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)活動模式電流為160uA，NRF工作時(shí)的電流為10.5mA，藍(lán)牙模塊工作是電流為12mA，高亮燈的工作電流為52.6mA；CPU停止工作，外圍模塊同時(shí)處于低功耗模式，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.水下檢測方法用塑料袋套住整塊或是藍(lán)牙以及開發(fā)板置于水中，結(jié)果通訊正常。 3.整機(jī)測試測試一：電路組合起來直接設(shè)置在泳帽上，把泳帽放入水中。到達(dá)設(shè)置時(shí)間前拿起泳帽，游泳池救生員手環(huán)沒有收到報(bào)警信號，緊急報(bào)警終端沒有收到信號，手機(jī)androidAPP沒有收到報(bào)警信號。測試二，在藍(lán)牙和NRF連接范圍內(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，救生員手環(huán)收到報(bào)警信號，發(fā)出聲音和燈光報(bào)警，振動器震動提醒救生員，手機(jī)android震動并彈窗顯示報(bào)警信號。測試三：在NRF和藍(lán)牙連接范圍外，在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)不拿起泳帽，救生員手環(huán)沒有報(bào)警，手機(jī)沒有報(bào)警，緊急終端報(bào)警發(fā)出警報(bào)，GSM預(yù)設(shè)報(bào)警電話號碼收到有人溺水信息。當(dāng)把手環(huán)再次放在NRF連接范圍內(nèi)，手環(huán)再次收到求救信號并發(fā)出報(bào)警信息。測試四：重新開啟泳帽開關(guān)，按下手動報(bào)警按鍵，兩種報(bào)警方式正常工作。測試五：在不同的游泳池放下泳帽，短信提醒溺水者位于哪個(gè)游泳池，同時(shí)對應(yīng)的接收端的信號燈亮。測試六：用手機(jī)app設(shè)置不同時(shí)間，按查詢鍵成功查詢到所設(shè)置的時(shí)間，將泳帽放入水中，報(bào)警時(shí)間與預(yù)設(shè)時(shí)間相同。測試七：設(shè)置好時(shí)間后關(guān)閉電源，重啟電源，將泳帽放入水中，報(bào)警時(shí)間仍然與上次關(guān)閉電源時(shí)的所設(shè)時(shí)間一致，實(shí)現(xiàn)了掉電保護(hù)重要數(shù)據(jù)。6.4 功耗檢測計(jì)算本作品采用4V的鋰電池供電，其電流輸出為600mAh，所以一次能儲存的電能約為：報(bào)警時(shí)，單片機(jī)處于活動狀態(tài)，測得其活動模式耗電為160uA，則單片機(jī)在報(bào)警時(shí)消耗的功率約為：NRF工作時(shí)的電流為10.5mA，藍(lán)牙模塊工作是電流為12mA，高亮燈的工作電流為52.6mA，故報(bào)警時(shí)各個(gè)模塊總消耗的功率約為：待機(jī)模式下，單片機(jī)處于低功耗模式，CPU停止工作，外圍模塊同時(shí)處于低功耗模式，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，高亮燈處于關(guān)閉狀態(tài)，無電能損耗，綜上，系統(tǒng)處于平時(shí)的待機(jī)狀態(tài)所消耗的功率約為：如按事故發(fā)生概率1%計(jì)算，大部分時(shí)間泳帽處于低功耗的待機(jī)模式，只有少部分時(shí)間會消耗大部分電能，綜上可算出每次充電電池所能提供系統(tǒng)正常工作的時(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，一次充電后工作的時(shí)間超長，既方便使用者使用，也實(shí)現(xiàn)了電能的節(jié)省。結(jié)束語本次比賽一開始打算做類似于谷歌眼鏡和蘋果iwatch類似產(chǎn)品，但是這類產(chǎn)品在市場方面已經(jīng)比較成熟，而且創(chuàng)新性不高，技術(shù)上比不過別人，成本也比較高，在這方面已經(jīng)沒有繼續(xù)的必要，而且會與其他隊(duì)伍作品類似，突出不了我們創(chuàng)新性。于是我們針對弱勢群體希望可以做出利用低成本產(chǎn)生針對性強(qiáng)實(shí)用性強(qiáng)的產(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)生的溺水事故在我國案例高居不下，于是我們根據(jù)社會上情況，希望做出一個(gè)可以智能化的馬上可以發(fā)出求救信號的穿戴式裝備。于是我們的可穿戴式泳帽應(yīng)運(yùn)而生。在制作過程中我們不斷完善求救機(jī)制，力求可以把求救信號更快更準(zhǔn)地發(fā)送到附近的人上，達(dá)到爭取一分一秒拯救生命的目的。我們會不斷完善本作品，并加以推廣，希望在可穿戴式電子類產(chǎn)品領(lǐng)域能夠在造福人類方面能產(chǎn)生比較好的影響。附錄一：元件清單產(chǎn)品主要部分元件清單：名稱數(shù)量價(jià)格（元）藍(lán)牙模塊110NRF24L0124鋰電池28水位監(jiān)測模塊12MSP430單片機(jī)21總計(jì)花費(fèi)：25 元附錄二：程序代碼Android客戶端主要代碼：public void onCreate(Bundle savedInstanceState) super.onCreate(savedInstanceState); if(D) Log.e(TAG, + ON CREATE +); 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.setTex