【正文】 . 22 致 謝 ............................................................................................................................................. 36 1 1 緒論 項目背景 在日趨成熟的科學 界 ，人們對生活的追求越來越高，然而，健康的追求是人們永恒不變的話題。跌倒不但給老年的心靈上的摧殘，更極大地影響了老年人的生活，在病床上的醫(yī)療時間足以消耗老年人本來就不旺盛的意志。在滿足以上功能的前提下進一步將聲光報警用短信通知替代。系統(tǒng)總體上看是以 Atmega128 為主控器，并連接 NRF90 ADXL345 等模塊。 如圖 11 所示。第一級檢測，采用 SVM 算法，對傳感器傳出的數(shù)據(jù)進行簡單的篩選，該算法具有自我學習能力，把大多類似跌倒的情況積累起來，進行統(tǒng)計。符合國家 Radio Management Committee 標準，無需申請頻點，工作于 433/868/915MHz3 個 ISM 頻道（ 工業(yè)、科學和醫(yī)學 ）。 ShockBurst 工作模式的特點是自動產(chǎn)生前導碼和 CRC，可以很容易通過 SPI 接口和 I178。根據(jù)天線形式、發(fā)射功率以及內(nèi)置協(xié)議的不同，共有 10 多種可選的模塊產(chǎn)品。通過計算動態(tài)加速度，可以分析出設備運行情況和動作趨勢。在電子設備上較為常用的兩種型號分別為 ADXL345 和 MMA7455。 ADXL 模塊和 MMA7455 模塊都支持 SPI 通信協(xié)議，而 ADXL345 更支持雙線制的 IIC 通信協(xié)議，給主控機騰出更多的 I/O 接口，并可以為一些只有一個 SPI 模塊驅(qū)動的單片機騰出更多的操作資源?？梢愿鶕?jù)活躍和非活躍的檢測功能通過比較 X、 Y、 Z 任意方向的軸的加速度和用戶的設置來檢測設備之運動模式。圖 34為數(shù)據(jù)手冊推薦的 4 線式 SPI 模式的連接圖，圖 35 為數(shù)據(jù)手冊 推薦的 IIC 模式下的連接模式。 表 12 中斷引腳輸出規(guī)格 ADXL345 是一款小而薄的超低功耗 3 軸加速度計，分辨率高 (13 位 )，測量范圍達177。它可以在傾斜檢測應用中測量靜態(tài)重力加速度，還可以測量運動或沖擊導致的動態(tài)加速度。活動和非活動檢測功能通過比較任意軸上的加速度與用戶設置的閾值來檢測有無運動發(fā)生。正在申請專利的集成式存儲器管理系統(tǒng)采用一個 32 級先進先出 (FIFO)緩沖器，可用于存儲數(shù)據(jù)，從而將主機處理器負荷降至最低，并降低整體系統(tǒng)功耗。 ● 超低功耗： VS = V 時（典型值），測量模式下低至 23μ A，待機模式下為 A。 C 至 +85℃） ● 抗沖擊能力： 10,000g ● 小而?。?3mm 5mm 1mm， LGA 封裝 8 圖 36 ADXL345 的內(nèi)部結構 ADXL345的外形及 引 腳排列如圖 37所示 ,其中 VDD和 GND分別為電源正極和負極接入腳， SDA/SDI/SDIO、 SDO/ALT ADDRESS、 SCL/SCLK 組成 SPI 或者 IIC。 AVR 單片機在無線高速傳輸環(huán)境下起到舉足輕重的作用。本設計以 Atmega128 開發(fā)板為基礎，在此開發(fā)板上合理分配 I/O 單元，其電氣電路如圖 4 4 4 4 4 46 所示。首先， ADXL 時刻進行數(shù)據(jù)變化監(jiān)測，一旦人體發(fā)生失衡跌倒狀態(tài)觸發(fā)，使休眠位復位，同時自動跳出休眠模式，并在寄存器 0x32讀出 X 軸數(shù)據(jù) 0、寄存器 0x33 讀出 X 軸數(shù)據(jù) 0x34 讀出 Y 軸數(shù)據(jù) 0、 0x35 讀出 Y 軸數(shù)據(jù) 0x36 讀出 Z 軸數(shù)據(jù) 0、 0x37 讀出 Z 軸數(shù)據(jù) 1。如果多個單次加速度數(shù)據(jù)在一定時間內(nèi)有突然的正向加速度和反向加速度，則可以判定這個數(shù)據(jù)為跌倒數(shù)據(jù)，然后 Atmega128 單片機直接將跌倒的代碼傳到 NRF905 的寄存器中，然后通過控制 NRF905 的寄存器觸發(fā)無線模塊發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)，也就是跌倒這一事件對應的代碼。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除 1000 次。采用 89C51 主要是用來做數(shù)據(jù)顯示的作用和數(shù)據(jù)接收。其資源詳細分布如下圖 4 4 48 所示。第二部分，無線數(shù)據(jù)傳送。 ICCAVR 與 Keil 集成開發(fā)環(huán)境 自 ATMEL 公司所研發(fā)的 AVR 系列單片機誕生以來，有很多第三方提供 AVR 單片機的集成開發(fā)軟件，在本設計中，采用 ICCAVR 提供集成開發(fā)環(huán)境。 Keil 集成了各類廣泛的工具，包括、 ANSI C 編譯器、宏匯編程序、調(diào)試器、連接器、庫管理器、固件和實時操作系統(tǒng)核心（ realtime kernel）。 圖 51 Keil 與 ICCAVR 界面圖 主機程序流程 主機控制芯片 Atmega128 主要任務是與 ADXL345 以及 NRF905 進行基于指定通信協(xié) 15 議的命令讀寫。從機控制器主要任務是接收數(shù)據(jù)，然后把數(shù)據(jù)傳送到 LCD12864 上做顯示，同時寫入控制命令，并根據(jù)顯示的數(shù)據(jù)進行聲光報警。圖 53 為 51 單片機與 LCD 顯示器的程序流程 。接下來介紹基于加速度傳感器的姿態(tài)檢測設計應用的系統(tǒng)調(diào)試。期間可以通過萬能表檢測硬件電路，通過示波器分析輸出輸入信號，觀察信號的編碼、頻率、峰值 等，再加上自己的經(jīng)驗分析，一般能在短時間內(nèi)尋找問題所在，有時候也需要反復推敲測試程序本身的邏輯問題，一旦發(fā)生錯誤要進行修改，知道程序能跑通并且能實現(xiàn)想要的效果為止，不然沒法往下做。這樣做的目的是為了直觀地檢驗無線通信是否可行，而且避免因為所發(fā)送的數(shù)據(jù)復雜而出現(xiàn)錯誤，而且這樣的錯誤相對來說比較難定位。系統(tǒng)調(diào)試到本階段，已經(jīng)完成了無線通信硬件測試、 LCD 顯示測試、數(shù)據(jù)傳送測試。第二級，對第一級算法的進一步分析，通過比較軟件自身設定的閥值來確定該 動作是否跌倒、行走、坐下等，閾值更是根據(jù)用戶的身高、體重、性別、年齡等信息設置。 ADXL345 也按照原計劃，按所設定的頻率，將加速度數(shù)值一次一次讀取。 19 7 結論 本項目所研制的基于加速度傳感器的人體姿態(tài)檢測由數(shù)據(jù)收集主機、數(shù)據(jù)接收從機、無線通信模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊構成，由 ADXL345 采集三軸加速度， Atmega128 單片機進行整修和數(shù)據(jù)分析，然后由發(fā)送端將數(shù)據(jù)送到 433Mhz 開放 ISM 頻段，通過無線的方式將數(shù)據(jù)送到接收端單片機，接收端單片機對數(shù)據(jù)進行簡單應用，如聲光警報和數(shù)據(jù)顯示。這項功能的延伸使整個系統(tǒng)更人性化和完善，并使救護機制更多樣化。 sbit TRX_CE=P1^1。 sbit DR=P3^2。 sbit CSN=P3^5。 sbit sda=P2^7。 sbit KEYge=P1^6。 char data2,data3,data4,data5,data6,data7,data8,minhit。 //此處若用 uchar code dis1[]=的話則無法對 dis1[i]的任意一位賦值 ,下面都一樣 . uchar dis3[]={Z 軸 : }。i0。 } void Delay(uint x) { uint i。 } void delay() { 。 MOSI=(bit)(dateamp。 25 SCK=1。 while (i) { date1=1 。 SCK=0 。 SCK=0。 Delay(2)。 //CH_NO,配置頻段在 SpiWrite(0x0C)。 //接收發(fā)送有效數(shù)據(jù)長度為 11 字節(jié) SpiWrite(0xE7)。 //接收地址 SpiWrite(0xDE)。 TX_EN=0。 SpiWrite(0x24)。 TxRxBuffer[3] = SpiRead()。 TxRxBuffer[7] = SpiRead()。 27 TxRxBuffer[11] = SpiRead()。 if((TxRxBuffer[0]==0x01)amp。 success_flag=1。 data4=TxRxBuffer[5]。 data8=TxRxBuffer[9]。 Ini_System()。 P0=mand。 LCD_EN=0。 P0=message。 LCD_EN=0。} else if(x==2) {x=0x88。 } /********************************/ /*函數(shù)名稱 :LCD 初始化 /*函數(shù)功能 :開顯示 ,關光標 ,并口方式 ,清屏 /*輸入量 : /*輸出量 : /********************************/ void LCD_init() { write_mand(0x03)。 write_mand(0x01)。 i=0。 i++。\039。 i=0。 i++。\039。 uchar airtemp[]={EDCBA}。 dis1[9]=data1%1000%100%10+0x30。 i=6。 i++。 dis2[8]=data2%1000%100/10+0x30。 while(dis2[i]!=39。 } i=0。 dis3[9]=data3%1000%100%10+0x30。\039。 if(data8==4) { dis4[10]=airtemp[4]。} else //if(data8==0) { dis4[10]=airtemp[4]。\039。 33 } /********************************/ /*函數(shù)名稱 :時間計算 /*函數(shù)功能 :主要處理時間加 減以及判斷是否加 min /*輸入量 : /*輸出量 : /********************************/ void time_count() { if(sco==2) { sco=0。 if(hour==24) { min=0。 //開總中斷 ES=1。 //SMOD=0 SCON=0x50。 //開定時器 T1 運行控制位 } void main(void) { // uchar turnmum。 success_flag=0。 TRX_CE=1。 LCD_ready()。 if(success_flag) { TX_EN=0。 // Delay(5000)。 36 致 謝 本項目的系統(tǒng)硬件研制和論文撰寫都得到石建國老師的精心指導、多次指正和切身支持。 。在即將完成大學學業(yè)，離開母校走向社會之際，心中充滿了對母校老師和同學們的感激和依戀之情，母校 4年的培養(yǎng)使我的知識水平和思想境界有了非常明顯的提高，母校濃郁的學術、文化氛圍使我的大學生活充實而快樂。 delay_nms(25)。 PWR_UP=1。 //等待接收完成 time_count()。 TXRX_init()。 Delay(1000)。 PWR_UP=0。 //波特率設置為 9600 TL1=0xfd。 //允許定時器 T1 的中斷 TMOD=0x20。 sco=0。 if(min==99) { min=0。 i++。 i=10。} else if(data8==2) { dis4[10]=airtemp[4]。 i++。 i=6。 dis3[7]=data3%1000/100+0x30。) { write_data(dis2[i])。 LCD_posit(1,3)。 dis2[6]=