监测报警装置和系统论文和设计-舒薇

全文摘要

本实用新型涉及智能穿戴技术领域，具体而言，涉及一种监测报警装置和系统。本实用新型提供了一种监测报警装置，包括第一微控制单元，分别与所述第一微控制单元相连接的姿态传感器、超声波测距传感器和第一无线通信模块；所述姿态传感器，用于检测目标对象的角度，并将所述角度发送给所述第一微控制单元；所述第一微控制单元，用于判断所述角度是否在预设角度阈值内，如果所述角度在所述预设角度阈值内，则向所述超声波测距传感器发送启动信号，并接收所述超声波测距传感器发送的当前距离，将所述当前距离发送给第一无线通信模块；所述第一无线通信模块，用于将所述当前距离发送给接收端。本申请可以提高测量精度。

主设计要求

1.一种监测报警装置，其特征在于，包括第一微控制单元，分别与所述第一微控制单元相连接的姿态传感器、超声波测距传感器和第一无线通信模块；所述姿态传感器，用于检测目标对象的角度，并将所述角度发送给所述第一微控制单元；所述第一微控制单元，用于判断所述角度是否在预设角度阈值内，如果所述角度在所述预设角度阈值内，则向所述超声波测距传感器发送启动信号，并接收所述超声波测距传感器发送的当前距离，将所述当前距离发送给第一无线通信模块；所述第一无线通信模块，用于将所述当前距离发送给接收端。

设计方案

1.一种监测报警装置，其特征在于，包括第一微控制单元，分别与所述第一微控制单元相连接的姿态传感器、超声波测距传感器和第一无线通信模块；

所述姿态传感器，用于检测目标对象的角度，并将所述角度发送给所述第一微控制单元；

所述第一微控制单元，用于判断所述角度是否在预设角度阈值内，如果所述角度在所述预设角度阈值内，则向所述超声波测距传感器发送启动信号，并接收所述超声波测距传感器发送的当前距离，将所述当前距离发送给第一无线通信模块；

所述第一无线通信模块，用于将所述当前距离发送给接收端。

2.如权利要求1所述的监测报警装置，其特征在于，所述当前距离为目标对象距离地面的距离。

3.如权利要求1所述的监测报警装置，其特征在于，所述第一无线通信模块为NRF24L01芯片。

4.如权利要求2所述的监测报警装置，其特征在于，所述姿态传感器为MPU9250。

5.一种监测报警系统，其特征在于，包括如权利要求1至4任一项所述的监测报警装置，还包括接收端；

所述接收端包括第二微控制单元、显示单元、第二无线通信单元和报警单元；

所述显示单元、所述第二无线通信单元和所述报警单元分别与所述第二微控制单元相连接；

所述第二无线通信单元，用于接收所述监测报警装置中第一无线通信单元发送的所述当前距离，并传送给所述第二微控制单元；

所述第二微控制单元，用于接收所述当前距离，判断所述当前距离是否大于预设距离阈值，如果所述当前距离大于预设距离阈值，则向所述报警单元发送启动电信号，以使所述报警单元启动；

所述报警单元，用于接收所述第二微控制单元发送的所述启动电信号进行报警。

6.如权利要求5所述的监测报警系统，其特征在于，所述报警单元包括蜂鸣器，当接收到所述第二微控制单元发送的电信号时，所述蜂鸣器启动报警。

7.如权利要求5所述的监测报警系统，其特征在于，所述报警单元包括发光二极管，当接收到所述第二微控制单元发送的电信号时，所述发光二极管闪烁。

8.如权利要求5所述的监测报警系统，其特征在于，所述第二微控制单元还用于，在预设时间内接收不到所述当前距离的情况下，向所述报警单元发送启动电信号，以使所述报警单元报警。

9.如权利要求5所述的监测报警系统，其特征在于，所述第二无线通信单元为NRF24L01芯片。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及智能穿戴技术领域，具体而言，涉及一种监测报警装置和系统。

背景技术

现有技术中，为了保护婴幼儿的安全，在幼儿的手臂上设置了报警手环，报警手环当中设置了气压传感器，采用气压传感器测量幼儿的高度，如果气压传感器测量的高度超出了预设范围，报警手环会自动进行报警。由于气压传感器主要是用于测量海拔高度，如果用在测量幼儿攀爬高度的场景中，气压传感器的精度不够，测量的误差比较大。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种监测报警装置和系统，用以提高对于目标对象的测量精度。

第一方面，本申请实施例提供了一种监测报警装置，包括第一微控制单元，分别与所述第一微控制单元相连接的姿态传感器、超声波测距传感器和第一无线通信模块；所述姿态传感器，用于检测目标对象的角度，并将所述角度发送给所述第一微控制单元；所述第一微控制单元，用于判断所述角度是否在预设角度阈值内，如果所述角度在所述预设角度阈值内，则向所述超声波测距传感器发送启动信号，并接收所述超声波测距传感器发送的当前距离，将所述当前距离发送给第一无线通信模块；所述第一无线通信模块，用于将所述当前距离发送给接收端。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，所述当前距离为目标对象距离地面的距离。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中：所述第一无线通信模块为NRF24L01芯片。

结合第一方面，本申请实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中：所述姿态传感器为MPU9250。

第二方面，本申请实施例还提供一种监测报警系统，包括上述的监测报警装置，还包括接收端；所述接收端包括第二微控制单元、显示单元、第二无线通信单元和报警单元；所述显示单元、所述第二无线通信单元和所述报警单元分别与所述第二微控制单元相连接；所述第二无线通信单元，用于接收所述监测报警装置中第一无线通信单元发送的所述当前距离，并传送给所述第二微控制单元；所述第二微控制单元，用于接收所述当前距离，判断所述当前距离是否大于预设距离阈值，如果所述当前距离大于预设距离阈值，则向所述报警单元发送启动电信号，以使所述报警单元启动；所述报警单元，用于接收所述第二微控制单元发送的所述启动电信号进行报警。

结合第二方面，本申请实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中：所述报警单元包括蜂鸣器，当接收到所述第二微控制单元发送的电信号时，所述蜂鸣器启动报警。

结合第二方面，本申请实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中：所述报警单元包括发光二极管，当接收到所述第二微控制单元发送的电信号时，所述发光二极管闪烁。

结合第二方面，本申请实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，所述第二微控制单元还用于，在预设时间内接收不到所述当前距离的情况下，向所述报警单元发送启动电信号，以使所述报警单元报警。

结合第二方面，本申请实施例提供了第二方面的第四种可能的实施方式，其中：所述第二无线通信单元为NRF24L01芯片。

本申请实施例提供的监测报警装置，由于采用了超声波测距传感器测量与地面的距离，提高了测量的精度。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例所提供的一种监测报警装置的示意图；

图2示出了本实用新型实施例所提供的监测报警装置中的发送端电路示意图；

图3示出了本实用新型实施例所提供的一种监测报警系统示意图；

图4示出了本实用新型实施例所提供的监测报警系统中的接收端电路示意图。

图示说明：

101-第一微控制单元；

102-超声波测距传感器；

103-第一无线通信模块；

104-姿态传感器；

301-监测报警装置；

302-接收端；

3201-第二微控制单元；

3202-显示单元；

3203-第二无线通信单元；

3204-报警单元。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前随着人工智能技术的飞速发展，智能穿戴领域的发展也是日新月异，在保护幼儿，老年人的场景当中，会在目标对象带上手环，用手环来监测目标对象的活动是否异常，如果被监测的目标对象，包括老人，孩子等幼儿的活动情况发生异常，则手环会自动发出报警，提醒护理人员及时发现并处理，避免目标对象的危险发生。但是现有技术中，对于目标对象的位置高度的测量是采用的气压传感器来实现的，气压传感器是用于测量气体的绝对压强的仪器。用来测量气体的压强大小，其中一个大气压量程的气压传感器通常用来测量天气的变化和利用气压和海拔高度的对应关系用于海拔高度的测量。显然应用在幼儿爬高的监测场景当中，如果采用气压传感器，测量的精度比较低，误差比较大。

基于此，本实用新型提供的一种监测报警装置，可以提高目标对象的测量精度。

需要注意的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

另外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本申请提供了一种监测报警装置和系统。参见图1所示的本实用新型实施例所提供的一种监测报警装置的示意图；该监测报警装置，包括第一微控制单元101；

其中，第一微控制单元101为单片机。

分别与所述第一微控制单元101相连接的超声波测距传感器102、第一无线通信模块103和姿态传感器104；

姿态传感器104，用于检测目标对象的角度，并将角度发送给第一微控制单元101；

第一微控制单元101，用于判断角度是否在预设角度阈值内，如果角度在所述预设角度阈值内，则向超声波测距传感器102发送启动信号，并接收所述超声波测距传感器102发送的当前距离，将当前距离发送给第一无线通信模块103；

其中，姿态传感器采用芯片MPU9250实现。芯片MPU9250内部的陀螺仪、加速度计和电子罗盘，可以对三个轴的角速度、加速度、磁感应强度进行测量。

超声波测距离传感器102默认垂直向下测量距离地面高度信息，由于幼儿处于运动过程中，为了保证超声波测距传感器102的测量方向正确，首先采用姿态传感器104判定幼儿是否处于直立姿势，在直立姿势的前提下，启动超声波测距传感器102，保证测量出来的高度信息准确。

具体实施时，如果姿态传感器104测量的目标对象的角度在预设的范围内，则第一微控制单元101向超声波测距传感器102发送启动信号，以启动超声波测距传感器102。姿态传感器104可以设置在被测对象的腰部；

当被测对象弯腰时，由于身体弯曲，会使得姿态传感器104输出一个不为零的角度；当被测对象直立状态时，姿态传感器104输出的角度是零；

可以设置一个阈值，当姿态传感器104输出的角度进入到预定的阈值范围之内时，比如，阈值可以设置为20度，当角度处于正负20度之间时，可以认为目标对象是处于直立姿态；当角度大于20度或者小于负的20度时，可以认为目标对象并不是处于直立状态。只有在认为目标对象是直立情况下再启动超声波测距传感器102测量当前距离。

所述第一无线通信模块103，用于将当前距离发送给接收端。

其中，超声波测距传感器102，采用超声波回波测距原理，运用精确的时差测量技术，检测超声波测距传感器与目标物之间的距离。

具体实施时，可以把超声波测距传感器102固定在目标对象的腰部，目标对象为幼儿，老人等需要护理的对象。

在一种可能的实施方式中，所述当前距离为目标对象距离地面的距离。

具体实施时，将超声波测距传感器102的发射口朝下，对准地面发射超声波，并且接收地面反射的超声波，从而可以检测出目标对象的腰部与地面的距离。

其中，第一无线通信模块103为NRF24L01芯片。NRF24L01是一款无线收发芯片，低功耗设计，可以实现数据的无线传输和接收。

本申请提供的监测报警装置，由于采用了超声波测距传感器102，可以提高测量精度。

为了更加详细地描述该测量装置的电路结构，参见附图2所示的本实用新型实施例所提供的监测报警装置中的发送端电路示意图；该发送端的电路包括第一微控制单元101、超声波测距传感器102、第一无线通信模块103、姿态传感器104为MPU9250；

其中，第一微控制单元101采用STC89C51RC单片机实现；

其中，引脚40接电源VCC；引脚GND接地。引脚3-8、29-30、32-37悬空。

红色发光二极管LED1的阳极连接电源VCC，阴极通过阻值为1k的电阻R2连接单片机的引脚2。

第一无线通信模块103采用无线数据传输芯片NRF24L01实现：

引脚1IRO连接单片机的引脚25；引脚2MOSI连接单片机的引脚24；

引脚3CSN连接单片机的引脚23；引脚4，连接二极管D2的阴极，二极管D2的阳极连接二极管D3的阴极，二极管D3的阳极连接电源VCC；引脚5GND接地；引脚6CE接单片机的引脚28；引脚7接单片机的引脚27；引脚8接单片机的引脚26。

其中，超声波测距传感器102，采用芯片HC-SR04实现，其中，

引脚1连接VCC；引脚2连接单片机的引脚39P0.0；引脚3连接单片机的引脚38P0.1；引脚4连接地。

姿态传感器104采用芯片MPU9250实现。

其中，该芯片MPU9250的引脚1连接电源VCC；引脚2接地；引脚3连接10K的电阻R4的一端，电阻R4的另一端接电源；引脚4连接10K的电阻R5的一端，电阻R5的另一端接电源，同时接电阻R4的另一端；引脚5、6悬空；引脚7通过10k的电阻R7接地；引脚8悬空；引脚9连接10k电阻R6的一端，另一端连接电源VCC，并同时连接了电阻R4和电阻R5的另一端。容值为0.01uf的电容C4和C5并联，接在电源VCC和地之间，同时C4和C5并联接地的一端还连接了MPU9250的引脚2。

还包括电源电路、复位电路和晶振电路；电源电路为整个系统供电，晶振电路为系统提供统一的时钟信号，复位电路用于报警信号的复位。

晶振电路包括:双掷开关SW4、SW5、SW6、SW7、SW8、SW9、SW10、SW11、SW12、SW13、SW14、SW15、SW16、SW17；以及30pf的电容C3的一端接单片机的引脚19，另一端接地；30pf的电容C2的一端接单片机的引脚18，另一端接地；12MHz的晶振X1接在引脚18和19之间。

复位电路包括SW3与10uF\/10V的电容E2并联，并联的一端接电源VCC，并联的另一端通过阻值为10k的电阻R3接地，并联的另一端还连接单片机的引脚9RST。

与监测报警装置对应，本实用新型实施例还提供一种监测报警系统，参见图3示出的本实用新型实施例所提供的一种监测报警系统示意图；该监测报警系统包括上述的监测报警装置301，还包括接收端302；

所述接收端302包括第二微控制单元3201、显示单元3202、第二无线通信单元3203和报警单元3204；

所述显示单元3202、第二无线通信单元3203和报警单元3204分别与所述第二微控制单元3201连接。

其中，第二微控制单元3201采用STC89C51RC单片机实现；

第二无线通信单元3203采用芯片NRF24L01芯片实现。

第二无线通信单元3203，用于接收监测报警装置301中第一无线通信单元发送的当前距离，并传送给所述第二微控制单元3201；

所述第二微控制单元3201，用于接收当前距离；判断当前距离是否大于预设距离阈值，如果当前距离大于预设距离阈值，则向报警单元3204发送启动电信号，以使报警单元3204启动；

报警单元3204，用于接收第二微控制单元3201发送的启动电信号进行报警。

本申请的监测报警系统，通过无线通信单元，可以接收安装在目标对象上的监测装置发送的比较精确的监测距离，提高了监测的精确度。

在一种实施方式中，报警单元3203包括蜂鸣器，当接收到第二微控制单元发送的电信号时，所述蜂鸣器启动报警。

在一种实施方式中，报警单元3203包括发光二极管，当接收到第二微控制单元3201发送的电信号时，所述发光二极管闪烁。

本申请的报警系统，可以进行声光报警，从视觉和听觉两个角度实现了报警。

在一种实施方式中，第二微控制单元3201还用于，在预设时间内接收不到当前距离的情况下，向报警单元3203发送启动电信号，以使报警单元3203报警。

具体实施时，如果第二无线通信单元3203在预定时间段内接收不到第一无线通信单元103发送的数据，则可以确定第一无线通信单元103和第二无线通信单元3203失去了联系；第二微控制单元3201向报警单元3203发送启动电信号，以使报警单元3203报警。

参见附图4所示的本实用新型实施例所提供的监测报警系统中的接收端电路示意图，该接收端电路包括：

第二微控制单元3201，分别与第二微控制单元3201相连接的显示单元3202、第二无线通信单元3203和报警单元3204。

其中，第二微控制单元3201采用单片机STC89C51RC实现。单片机的引脚6-8、22-30悬空。

第二无线通信单元3203采用无线数据传输芯片NRF24L01实现：

引脚1IRO连接单片机的引脚14；引脚2MOSI连接单片机的引脚13；

引脚3CSN连接单片机的引脚12；引脚4连接了二极管D4的阴极，二极管D4的阳极连接二极管D5的阴极，二极管D5的阳极连接了电源VCC；引脚5GND接地；引脚6CE接单片机的引脚17；引脚7接单片机的引脚16；引脚8接单片机的引脚15。

显示单元3202采用液晶显示器LCD1602实现。

LCD1602的引脚1VSS和引脚16VLK接地；引脚2VDD连接电源VCC；引脚3连接滑动变阻器RP1，该滑动变阻器RP1连接在VCC和地之间；引脚4RS接单片机的引脚2^{T2EX\/P1.1<\/sup>；引脚5RW接单片机的引脚3P1.2；引脚6E接单片机的引脚4P1.3；第7～14引脚:D0～D7为8位双向数据端；引脚7D0接单片机的引脚39P0.0；引脚8D1接单片机的引脚38P0.1；引脚9D2接单片机的引脚37P0.2；引脚10D3接单片机的引脚36P0.3；引脚11D4接单片机的引脚35P0.4；引脚12D5接单片机的引脚34P0.5；引脚13D6接单片机的引脚33P0.6；引脚14D7接单片机的引脚32P0.7；引脚15BLA连接电源VCC。}

下载口：引脚1TXD连接单片机的引脚10；引脚2RXD连接单片机的引脚11。

报警单元3204包括蜂鸣器；一端接地，另一端接三极管8550的集电极，发射极接电源VCC，基极通过1K的电阻R5接单片机的P2.0口。当P2.0口发出高电平时，蜂鸣器就会进入启动状态，发出报警声。

报警单元3204还包括，发光二极管；可以采用红色发光二极管实现，红色发光二极管LED1的阳极连接电源VCC，阴极通过阻值为1k的电阻R2连接单片机的引脚2；当引脚2发出低电平时，发光二极管导通工作闪烁，实现报警。

还包括复位电路：SW3与10uF\/10V的电容E2并联，并联的一端接电源VCC，并联的另一端通过阻值为10k的电阻R3接地，并联的另一端还连接单片机的引脚9RST。

本申请可以实现对幼儿爬高可能产生的危险情况进行预报警，结构简易，运行可靠。接收端电路可以设置在手环当中，便于大人佩带。目标对象设置超声波传感器，可以精确探测被测对象距离地面的高度距离，如果被监测对象的活动范围超出了预设的距离，可以及时被佩带手环的大人发现。本申请还可以应用在对于老人的监护的场景，或者其他需要对目标对象进行监控的场景，本申请不做具体的限制。

上述内容尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

设计图

监测报警装置和系统论文和设计

监测报警装置和系统论文和设计-舒薇

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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