多功能检测装置初稿讲解

一种多功能检测装置摘要本实用新型公开了一种多功能检测装置，该装置包括微控制器模块以及与其相连的定位模块、传感器模块、通讯模块、存储器模块、 A/D 转换器、显示屏、 闪光报警电路及给各用电模块供电的电源模块，所述微控制器模块为微控制器芯片及其外围电路组成的最小系统， 微控制器的输入端与定位模块和传感器模块相连， 所述定位模块包括惯性定位模块电路和 GPS 定位模块电路，所述 惯性定位模块 电路包括三轴加速度计和气压计， 所述传感器模块包括辐射传感器和指南针传感器，辐射传感器 包括顺序连接的收集器、探测器和输出器传感器，所述 A/D 转换器预留扩展端口，用于外接血压、心率或者温度检测计，微控制器模块的输出端与无线通讯模块、显示屏和变色发光管相连，通过无线通信模块将个人位置信息发送给监控中心设备， 显示屏用于显示数据和指示方向 。本实用新型结构简单， 能够更好地避免定位盲区，在 GPS 无法定位的情况下，使用惯性定位， 使定位更准确，同时指南针传感器能够为佩戴者辨识方向 ，将其制作成智能定位手表或智能定位手链，佩戴方便，具有存储和防辐射功能， 还可以为所谓的 ” 路盲者 ”辨识方向 ，使用效果好，便于推广使用。1. 一种多功能检测装置， 其特征在于， 该装置包括微控制器模块以及与其相连的定位模块、传感器模块、通讯模块、存储器模块、A/D 转换器、显示屏、闪光报警电路及给各用电模块供电的电源模块，所述微控制器模块为微控制器芯片及其外围电路组成的最小系统， 微控制器的输入端与定位模块和传感器模块相连， 所述定位模块包括惯性定位模块电路和 GPS 定位模块电路，所述 惯性定位模块 电路包括三轴加速度计和气压计， 所述传感器模块包括辐射传感器和指南针传感器，辐射传感器 包括顺序连接的收集器、探测器和输出器传感器，所述 A/D 转换器预留扩展端口，用于外接血压、心率或者温度检测计，微控制器模块的输出端与无线通讯模块、 显示屏和变色发光管相连，通过无线通信模块将个人位置信息发送给监控中心设备， 显示屏用于显示数据和指示方向 。2. 根据权利要求 1 所述的一种检测装置， 其特征在于，所述 GPS定位模块电路（ 7）由 GPS 定位芯片及其外围电路组成，所述惯性定位模块电路（ 6）、 GPS 定位模块电路（ 7）以及无线通讯模块（ 9）的串行接口分别独立连接至微控制器的具有串行通信功能的I/O 接口。3. 根据权利要求 1 所述的的一种多功能检测装置，其特征在于，A/D 转换器（ 3）预留扩展端口，另一端与微控制器相连，当扩展端口连接血压计， 血糖计或者脉搏检测计时， 可对人体的健康状况进行检查，并在显示屏上显示其检测值。4. 根据权利要求 1 所述的的一种多功能检测装置，其特征在于，指南针传感器用于给佩戴者辨识方向， 使佩戴者方便出行， 同时也可以将信息存储上传至监控中心。5. 根据权利要求 1 所述的一种多功能检测装置， 其特征在于，惯性传感器（ 14）选用数字式三轴加速度计ADXL345 和数字式气压计MS5611，加速度计用于探测跨步，估计步长；行人所处位置的高度信息由气压计提供；与平面位置结合实现三维定位。6. 根据权利要求 1 所述的一种多功能检测装置， 其特征在于， 辐射传感器、电流控制型开关变换器和蜂鸣器电路连接， 辐射传感器经电流开关变换器通过 A/D 转换电路与微控制器输入端相连。7. 根据权利要求 1 所述的一种多功能检测装置， 其特征在于，安装有防辐射传感器和辐射测量报警器。8. 根据权利要求 1 所述的一种多功能检测装置， 其特征在于，所述变色发光管为数控三色发光二极管，辐射大小显示颜色的。9. 根据权利要求 1 所述的一种多功能检测装置，其特征在于，发光报警电路用于对指南针传感器的方向指示报警。10. 根据权利要求 1 所述的一种多功能检测装置，其特征在于，辐射数据不仅可以在佩戴者的显示， 还可以通过无线通信将数据传至相关服务器，进行后续分析。11. 据权利要求 1 所述的一种多功能检测装置，其特征在于，所述通讯模块（ 9）的数据传输为蓝牙或 Wifi ，或者为 2G 网络的 GSM或 CDMA2000 模式，或者为 3G 网络的 CDMA2000 ，WCDMA ，TD-SCDMA ， WiMAX模 式 ， 或 者 为4G网 络 的LTE 、LTE-Advanced、WiMax 、WirelessMAN 模式。12. 根据权利要求 1 所述的一种多功能检测装置，其特征在于，电源模块（ 2）为充电锂电池或者小型光伏板。若采用小型光伏板，可将其表面设置成光伏板，接收太阳能，作为备用电池。13. 根据权利要求 1 所述的一种多功能检测装置，其特征在于，所述存储器模块（ 8）存储佩戴人员的身体状况信息和相关身份信息以及监护人员或者单位的相关信息，便于联系。14. 根据权利要求 1 所述的的一种多功能检测装置， 其特征在于，微控制器模块（ 1）可以为单片机、 DSP 数字信号处理器或 ARM 微处理器的一种。15. 根据权利要求 1 7 任一所述的一种多功能检测装置，其特征在于，该装置的外形为智能定位手表或手链。技术领域0001本实用新型涉及一种智能穿戴技术领域，具体涉及一种多功能检测装置。背景技术0002儿童、老人、孕妇一直是全社会关注的特殊人群，儿童及老人出行安全问题和胎儿的健康问题是每一个监护人及家庭所关注的问题，近年来， 儿童走失现象时有发生，无自主监护能力的老人也持续上升，胎儿的畸形化，这些老人会出现记忆障碍、失语、失用、失认、视空间技能损害、执行功能障碍以及人格和行为改变等症状，这类老年人和年幼的儿童一旦走失救助者很难获知其身份信息，从而无法将其送回，同时监护人不能及时寻找到被监护人，而且救助机构也很难了解被监护人的情况；研究发现，还未分化的、比较原始的或快速成长的细胞，对于辐射比较敏感，因此孕妇要特别注意，别让胎儿大量地接触到辐射线，尤其在怀孕的头 4 个月内，胎儿器官还未发育完成，特别容易受辐射影响造成伤害， 3、4 个月以后的胎儿，虽然发展得比较稳定，但长时间大幅度的辐射依旧会对其造成极大伤害。现有技术中， 有很多用于单独实现老人或儿童的定位装置，孕妇的防辐射装置，功能单一，限制适用人群。0003发明内容0004 本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种多功能检测装置，以提供一种定位准确的监护装置和适用于孕妇的防辐射装置。0005本实用新型是通过以下技术方案实现的：0006一种多功能检测装置，该装置包括微控制器模块以及与其相连的定位模块、传感器模块、通讯模块、存储器模块、 A/D 转换器、显示屏、闪光报警电路及给各用电模块供电的电源模块， 所述微控制器模块为微控制器芯片及其外围电路组成的最小系统， 微控制器的输入端与定位模块和传感器模块相连， 所述定位模块包括惯性定位模块电路和 GPS 定位模块电路，所述 惯性定位模块 电路包括三轴加速度计和气压计，所述传感器模块包括辐射传感器和指南针传感器， 辐射传感器 包括顺序连接的收集器、探测器和输出器传感器，所述A/D转换器预留扩展端口，用于外接血压、心率或者温度检测计，微控制器模块的输出端与无线通讯模块、显示屏和变色发光管相连， 通过无线通信模块将个人位置信息发送给监控中心设备，显示屏用于显示数据和指示方向 。0007所述 GPS 定位模块电路（ 7）由 GPS定位芯片及其外围电路组成，所述惯性定位模块电路（6）、GPS 定位模块电路 (7)以及无线通讯模块（ 9）的串行接口分别独立连接至微控制器具有串行通信功能的 I/O 接口。0008 所述数据存储电路（ 8），该电路由至少一颗 SD 数据存储芯片及其外围电路组成， 该数据存储电路能够大容量地存储佩戴人员的相关身份信息和身体状况信息，并将这些信息反馈给微处理器芯片，微处理器芯片再通过无线通讯模块将这些信息连同定位模块发出的定位信号发送给监控中心设备， 从而及时将被监护人的信息反馈给监护人或者监护中心，方便救援。0009根据权利要求 1 所述的一种定位的监护装置，其特征在于，滤波电路（ 4）通常外接电容，组成低通滤波器让输出更加平稳。然而简单的外接电容进行滤波， 性能并不是很理想， 高速采样的时候会造成较大的误差。 所以在必要的时候可以外接一个 2 阶有源滤波器来提高输出的精度。0010所述的多功能定位监护装置，其特征在于，所述监控中心设备（ 10）为与无线通讯模块（ 9）配合使用的手机或计算机中的一种或多种。0011该装置的外形设计为智能定位手链或手表，美观大方，方便携带。0012本实用新型相比现有技术具有以下优点：本实用新型提供了一种多功能定位监护装置，该装置利用惯性定位模块电路（6）、GPS 定位（ 7）二合一的定位模块电路，能够更好地避免定位盲区，使定位更准确； 为佩戴者辨别方向；可以用于需要防辐射的人群，同时具有存储和测量人体基本身体状况信息功能，将其制作成智能定位手表或手链，佩戴更方便。附图说明0013图 1 是本实用新型的监护装置的电路结构框图；0014图 2 是本实用新型的最小系统电路图 ;0015图 3 是本实用新型的 GPS 定位电路的电路原理；0016图 4 是本实用新型的数据存储电路的电路原理图；0017图 5 是本实用新型的加速度计传感器的电路原理图；0018图 6是本实用新型的气压计传感器电路原理图；0019图 7是本实用新型的 AD 转换电路的电路原理图；0020图 8是指南针传感器电路原理图 ;0021图 9是闪光报警电路原理图 ;0022图 10 是声音报警电路原理图 ;0023图 11 是显示屏电路原理图；具体实施方式0023如图 1 所示，本实用新型包括该装置包括微控制器模块以及与其相连的定位模块、传感器模块、通讯模块、存储器模块、 A/D 转换器、显示屏及给各用电模块供电的电源模块， 所述微控制器模块为微控制器芯片及其外围电路组成的最小系统， 微控制器的输入端与定位模块和传感器模块相连， 所述定位模块 包括惯性定位模块电路和 GPS定位模块电路，所述惯性定位模块电路包括惯性传感器、滤波电路、转换电路和气压计， 所述惯性传感器包括三轴加速度计和气压计， 所述传感器模块 包括辐射传感器和指南针传感器， 辐射传感器 包括顺序连接的收集器、探测器和输出器传感器，辐射传感器、电流控制型开关变换器和蜂鸣器电路连接，传感器通过 A/D 转换电路与微控制器输入端相连，所述 A/D 转换器一端预留扩展端口，用于外接血压、血糖、心率或者温度检测计 ，微控制器模块的输出端与无线通讯模块、显示屏和变色发光管相连， 通过无线通信模块将个人位置信息发送给监控中心设备， 显示屏用于显示外接仪器的数据及用于指示方向 。 0024 如图 2 所示 ， 所述微控制器 12为单片机 89c51，所述单片机 89c51的第 38 引脚与所述供电电池的VCC 输出端相接，所述单片机 MSP430F149 的第 16 引脚、第 17引脚均接地 ；所述晶振电路 19 包括晶振 Y1 、电容 C2 和电容 C3，所述晶振 Y1 的一端与所述单片机 AT89c51 的第 14 引脚相接，所述晶振 Y1 的另一端与所述单片机 MSP430F149 的第 15 引脚相接，所述复位电路 20 包括电阻 R1、电容 C1，所述电容 C1 的一端与所述供电电池的 VCC 输出端相接，所述电容 C1 的一端接地，所述电阻 R1 和 C1 的另一端均与所述单片机 AT89c51 的第 4引脚相接。0025 如图 3 所示，所述 GPS 定位模块（ 7）的型号为 NEO-5Q，所述 GPS 定位模块（ 7）的第 23引脚通过开关 S3 与所述电源模块（ 2）的 VCC 输出端相接，所述GPS 定位模块（ 7）的第 10 引脚、第 12 引脚、第 13 引脚和第24 引脚均接地，所述 GPS 定位模块（ 7）的第 11 引脚上接有天线 Antenna，所述 GPS 定位模块的第 8 引脚通过串联的电阻 R13 和电感 L1 与天线 Antenna 相接，所述 GPS 定位模块（ 7）的第 14 引脚通过电阻 R8 接地，所述 GPS 定位模块（ 7）的第 15 引脚通过电阻 R9 接地，所述 GPS 定位模块（ 7）的第 16 引脚通过电阻 R10 接地，所述 GPS 定位模块（7）的第 18 引脚通过串联的电阻 R11 和开关 S3 与所述电源模块（2）的 VCC 输出端相接，所述 GPS 定位模块（ 7）的第 19 引脚通过串联的电阻 R12 和开关 S3 与所述电源模块（ 2）的 VCC 输出端相接，所述 GPS定位模块（ 7）的第 20 和 21 引脚与所述微控制器芯片具有串行通信功能的 I/O 接口 RXD 、TXD 相连 ；0026该装置与微控制器连接的数据存储电路（8），具体结构原理如图 4 所示，该电路由一颗美国金士顿公司生产的 1GB 内存的 SD 数据存储芯片及其外围电路组成， 该 SD 数据存储芯片具有一组符合SPI总线协议的数据传输端口CMD/DI、DATA0/DO ，片选端口DATA3/CS和时钟端口CLK，其中，数据传输端口CMD/DI、DATA0/DO分别连接至微控制器芯片的虚拟的SPI总线协议的I/O接口P1.3 和P1.5，片选端口DATA3/CS连接至微控制器芯片的通用I/O接口P1.2，时钟端口CLK连接至单片机的时钟端P1.4。0027所述实用新型的加速度传感器原理图如图5 所示，VCC管脚和 GND 管脚则连接至电源和地。通信管脚一般都通过一个上拉电阻连接至电源，特别是 IIC 接口的 SCL 和 SDA 信号，连接上拉电阻至单片机的 P2.1 和 P2.2，CS 引脚也接了上拉电阻，这个可以防止该管脚处于悬浮状态。0028所述实用新型的气压计传感器原理图如图6 所示，气压传感器采用数字式 MS5611，可直接与单片机进行连接， MS5611 的第 1、 2 引脚连接之电源输出端，跨接电容 C33 与 C44 与地相连；第 7、8引脚经电阻与单片机连接；0029 所述实用新型的 AD 转换电路（3）如图 7 所示，芯片 ADC0804 引脚 1 外接扩展端口，用于外接血压、 血糖等检测计，芯片 ADC0804 的 Vin(+) 引脚接电位器的中间滑动端，引脚 Vin(-) 接地，引脚 Vin(+)与电位器之间串接一个电阻，目的是限制输入电流；引脚CLKR ，CLR，GND 之间用电阻电容组成RC 震荡电路，提供工作所需脉冲；引脚Vref 端用两个电阻分压，作为芯片工作内部参考电压，芯片ADC0804 引脚 8 和 10 接地，芯片 ADC0804 引脚 2、3 分别接到微控制器的 RD 和 WR 引脚上。0030所述实用新型的指南针传感器电路如图8 所示，采用MMC2120 磁传感器芯片，磁传感器的3 脚 VDA 为电路和传感器提供输入电压， 7 脚 VDD ， C2 和 C3 为外加陶瓷电容，用于磁传感器的复位或置位， R1、R2 为上拉电阻，指南针传感器模块的9、10 引脚分别与单片机的P1.0 和 P1.1 相连。0031如图9 所示，本实施例中，所述闪光报警开关为开关S2，所述开关S2的一端与所述供电电池的VCC输出端相接，所述LED频闪报警灯22 的数量为四个且分别为LED4 、LED5 、 LED6和 LED7，所述LED4的阳极通过电阻R40与开关S5的另一端相接，所述 LED5 的阳极通过电阻 R50 与开关S6 的另一端相接，所述 LED6 的阳极通过电阻R60 与开关 S6的另一端相接，所述LED7 的阳极通过电阻 R70与开关 S6 的另一端相接，所述LED4的阴极、 LED5 的阴极、 LED6 的阴极和 LED7 的阴极均接地。0032 如图 10 所示，本实施例中，所述声音报警开关为开关S3，所述声音报警电路包括蜂鸣器Speaker、电阻 R3 和三极管 Q，所述三极管 Q 的基极通过串联的电阻 R3 和开关S4 与所述的输入端相接，所述三极管 Q 的发射极与所述供电电池的VCC 输出端相接，所述蜂鸣器Speaker 的正极与三极管Q 的集电极相接，所述蜂鸣器buzzer 的负极接地。0033 如图 11 所示，本实施例中，所述液晶显示屏 2 为 min i12864 液晶显示屏，所述 mini12864 液晶显示屏的第 1 4 引脚分别对应与所述单片机的第 8 11 引脚相接， 所述 mini12864 液晶显示屏的第 11 引脚通过开关 S1 与所述供电电池的 VCC 输出端相接，所述 mini12864 液晶显示屏的第 12 引脚接地。0034所述无线通讯模块（ 9）的数据传输为蓝牙或Wifi ，或者为2G 网 络的 GSM 或 CDMA2000 模式， 或 者 为 3G 网络 的 CDMA2000 ，WCDMA ，TD-SCDMA ，WiMAX 模式，或者为 4G 网络的 LTE、LTE-Advanced、WiMax 、WirelessMAN 模式的一种或者多种。本实用新型的工作原理及工作过程：三轴加速度计模块（ 13）和气压计（12）对被监测对象的位置进行实时检测并将所检测到的信号输出，经放大、滤波和A/D 转换处理后输出给微处理器模块（1），微处理器模块（ 1）对其接收到的信号进行分析处理后，启动定位功能，定位功能首先判断GPS 模块（ 7）是否有信号输出，如果有信号，就将 GPS 模块（7）所输出的数据进行采集并通过无线通讯模块（9）将定位信息发送给监控中心设备（10），如果GPS 模块（ 7）无信号，启动惯性定位模块（ 6），惯性定位模块（ 6）采集三轴加速度计模块（ 13）和气压计（ 12）模块所输出的信号并输出给微处理器模块（1），微处理器模块（1）根据惯性定位模块（6）所输出的信号和GPS模块（ 7）上一时刻采集的GPS 信号进行计算得出定位信息，并通过无线通讯模块（ 9）将行人位置信息发送给监控中心设备（10）；当需要辨别方向时，启动指南针传感器，打开闪光报警电路，并在显示屏上显示方向 ， 如果平时不外出， 可对身体的相关参数进行测量，接上血糖、血压和心率检测计或者温度检测计时，按下显示按键，显示屏将显示检测值；此外，当我们给需要防辐射人群佩戴时，启动防辐射传感器，收集器负责收集周边环境中辐射量， 探测器将收集到的辐射能转化为电能， 通过输出器输出到电流控制型开关变换器， 当辐射过大时，电流产生变化，电流控制型开关变换器开启， 触发蜂鸣器，进行报警，提醒使用者远离高强度辐射源， 同时显示屏可以显示辐射数据，对使用者起到了很好的保护作用， 利用无线通信网络还可以将辐射数据传送至服务器上，便于实现后期辐射数据分析。0035本实用新型通过三轴加速度计模块（13）和气压计（ 12）的组合来对被监测对象的位置进行实时检测；通过 GPS模块（ 7）和惯性定位模块（ 6）的组合来进行定位，定位的准确性和可靠性高，能够提供可靠的行人方位信息；通过设置数字存储器模块（ 8）存储佩戴人员和监护人员的相关身份的信息或者监护机构的信息， 便于发生意外时进行与监护人员联系； 通过设置指南针传感器， 可以为路盲者辨识方位；通过设置防辐射传感器， 可以为需要防辐射的特殊人群进行保护。0036 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化， 均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。指南针传感器14电源 215闪光报警电路512定位模块 6气压计111显示屏惯性定位模块137三轴加速无监度计GPS定位模块微线控控通中制讯心器模设块备辐电流AD910射 收探输控制型转传 集测出开关换感 器器器电变色发光管变换器17器路19202122316蜂鸣器18数字存储器8图 1图 2图 3图 4图 5图 6图 7图 8图 9图 10图 11