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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于ASK調(diào)制的無(wú)線護(hù)理求助器
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 幅移鍵控（ASK）是根據(jù)信號(hào)的不同，調(diào)節(jié)正弦波的幅度。通過(guò)對(duì)編、譯碼器的編、譯碼，發(fā)射、接收模塊的控制，給出了用ASK 調(diào)制設(shè)計(jì)出發(fā)射機(jī)與接收機(jī)部分的總模塊。部分調(diào)試通過(guò)后，形成部分模塊，最后在整體聯(lián)調(diào)，完成整體設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的ASK 通信，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性，說(shuō)明用中規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)的ASK 求助器在呼救、求助等方面有較好的輔助作用！
- 詳細(xì)介紹：
- 前 言 隨著社會(huì)的進(jìn)步，生活節(jié)奏的加快，人門(mén)越來(lái)越繁忙，如果家中有行動(dòng)不便和臥床不起的老弱病殘的人需要經(jīng)常有人守候在身邊照顧護(hù)理，對(duì)于本來(lái)就繁忙的人們無(wú)疑增添了不少壓力，為了解決這一難題設(shè)計(jì)出了基于ASK調(diào)制的無(wú)線護(hù)理求助器。 1 目前護(hù)理器的社會(huì)現(xiàn)狀分析 1.1 醫(yī)院使用的護(hù)理求助器現(xiàn)狀 目前醫(yī)院使用的求助器是有線的而且是固定在墻壁上的，老年人和由于行動(dòng)遲緩，特別是在疾病發(fā)作的時(shí)候，即使挪動(dòng)一步也比登天還難，這個(gè)時(shí)候也是老人最需要幫助的時(shí)候，看著有線呼叫器，就是無(wú)法觸及，因此產(chǎn)生的遺憾太多太多。 1.2 家庭使用的護(hù)理器現(xiàn)狀 目前市場(chǎng)上另一種用于家庭使用的無(wú)線護(hù)理求助產(chǎn)品，由于其護(hù)理端體積大，攜帶不便，而未得到廣泛使用。 2 無(wú)線護(hù)理求助器設(shè)計(jì)方案 2.1 發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)方案 發(fā)射機(jī)能夠無(wú)線傳輸饑渴、疼痛、解手、緊急四種求助信息；四種功能按鈕既有文字注明，又有四種不同顏色的醒目的大按鈕，方便病人操作。 2.2 接收機(jī)設(shè)計(jì)方案 接收機(jī)能夠接收四種求助信息；并發(fā)出和發(fā)射機(jī)按鈕顏色對(duì)應(yīng)的燈光提醒和報(bào)警聲音，來(lái)表示發(fā)射機(jī)發(fā)來(lái)的求助信息。 3 基于ASK調(diào)制的無(wú)線護(hù)理求助器 3.1 ASK調(diào)制的實(shí)現(xiàn) 幅移鍵控（ASK）是根據(jù)信號(hào)的不同，調(diào)節(jié)正弦波的幅度。通過(guò)編碼芯片的的控制實(shí)現(xiàn)載波在數(shù)字信號(hào)1或0的控制下通或斷，當(dāng)信號(hào)的狀態(tài)為1時(shí)載波接通，此時(shí)傳輸信道上有載波出現(xiàn)；當(dāng)信號(hào)的狀態(tài)為0時(shí)載波被關(guān)斷，此時(shí)傳輸信道上無(wú)載波傳送。在接收端通過(guò)譯碼芯片就可以根據(jù)載波的有無(wú)還原出數(shù)字信號(hào)的1和0。 3.2 發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì) 編碼芯片發(fā)出的編碼信號(hào)由：地址碼、數(shù)據(jù)碼、同步碼組成一個(gè)完整的碼字，解碼芯片接收到信號(hào)后，其地址碼經(jīng)過(guò)兩次比較核對(duì)后，輸出高電平，與此同時(shí)相應(yīng)的數(shù)據(jù)腳也輸出高電平，如果發(fā)送端一直按住按鍵，編碼芯片也會(huì)連續(xù)發(fā)射。當(dāng)發(fā)射機(jī)沒(méi)有按鍵按下時(shí)，編碼芯片不接通電源，其編碼輸出端（正常時(shí)為低電平）為低電平，所以433MHz的高頻發(fā)射電路不工作，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，編碼芯片得電工作，其編碼輸出端輸出經(jīng)調(diào)制的串行數(shù)據(jù)信號(hào)，當(dāng)編碼輸出端為高電平期間，433MHz的高頻發(fā)射電路起振并發(fā)射等幅高頻信號(hào)，當(dāng)編碼輸出端為低平期間433MHz的高頻發(fā)射電路停止振蕩，所以高頻發(fā)射電路完全收控于編碼芯片的編碼輸出端輸出的數(shù)字信號(hào)，從而對(duì)高頻電路完成幅度鍵控（ASK調(diào)制）相當(dāng)于調(diào)制度為100％的調(diào)幅。 在具體的應(yīng)用中，編碼芯片的外接振蕩電阻可根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，阻值越大振蕩頻率越慢，編碼的寬度越大，發(fā)碼一幀的時(shí)間越長(zhǎng)。我們選用的433MHZ是國(guó)際開(kāi)放的ISM頻段免許可證使用。 3.3 接收機(jī)的設(shè)計(jì) 譯碼芯片使用的是和編碼芯片配套的芯片，譯碼芯片有自鎖、互鎖和無(wú)鎖之分，其中自鎖和無(wú)鎖都輸出表示非鎖存輸出，數(shù)據(jù)腳輸出的電平是瞬時(shí)的而且和發(fā)射端是否發(fā)射相對(duì)應(yīng)；互鎖輸出表示鎖存輸出，數(shù)據(jù)只要成功接收就能一直保持對(duì)應(yīng)的電平狀態(tài)，直到下次遙控?cái)?shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)改變；為了盡量使護(hù)理求助器使用方便可靠，應(yīng)選用后綴有L具有互鎖功能的譯碼芯片。 譯碼芯片的地址碼和數(shù)據(jù)碼都用寬度不同的脈沖來(lái)表示，兩個(gè)窄脈沖表示“0”；兩個(gè)寬脈沖表示“1”；一個(gè)窄脈沖和一個(gè)寬脈沖表示“F”也就是地址碼的“懸空”。 編碼芯片每次發(fā)射時(shí)至少發(fā)射4組字碼，譯碼芯片只有在連續(xù)兩次檢測(cè)到相同的地址碼加數(shù)據(jù)碼才會(huì)把數(shù)據(jù)碼中的“1”驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出端為高電平和驅(qū)動(dòng)VT端同步為高電平。因?yàn)闊o(wú)線發(fā)射的特點(diǎn)，第一組字碼非常容易受零電平干擾，往往會(huì)產(chǎn)生誤碼，所以程序可以丟棄處理，保證了數(shù)據(jù)可靠傳輸，接收機(jī)正是采用此方法設(shè)計(jì)的。 4 發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的地址編碼實(shí)現(xiàn) 每套裝置必須通過(guò)編、譯碼器編寫(xiě)每套裝置的特定編碼進(jìn)行工作，以防相互干擾。其編碼方法，在通常使用中，采用8位地址碼和4位數(shù)據(jù)碼，這時(shí)編碼電路和解碼電路的8個(gè)地址設(shè)定腳，有三種狀態(tài)可供選擇：懸空、接正電源、接地三種狀態(tài)，3的8次方為6561，所以地址編碼不重復(fù)度為6561組，只有發(fā)射端的編碼芯片和接收端的譯碼芯片的地址編碼完全相同，才能配對(duì)使用，當(dāng)兩者地址編碼完全一致時(shí)，接收機(jī)對(duì)應(yīng)的4個(gè)數(shù)據(jù)端輸出約4V互鎖高電平控制信號(hào)，同時(shí)解碼有效確認(rèn)輸出端也輸出解碼有效高電平信號(hào)。 設(shè)置地址碼的原則是：同一個(gè)系統(tǒng)地址碼必須一致；不同的系統(tǒng)可以依靠不同的地址碼加以區(qū)分。至于設(shè)置什么樣的地址碼完全隨客戶喜歡。 5制作與調(diào)試 我們采用模塊化設(shè)計(jì)思想。選用的無(wú)線收發(fā)模塊理論值在100米左右，但是根據(jù)使用環(huán)境，實(shí)際值大概在50米左右，首先，由于我們的制作的樣品沒(méi)有外殼保護(hù)，導(dǎo)致接收模塊上面的鍍銀電感被磨損，對(duì)收發(fā)距離造成較大影響，其次，我們的天線是自制的，出現(xiàn)彎曲和長(zhǎng)度測(cè)量不精確等原因都會(huì)對(duì)收發(fā)距離產(chǎn)生一定影響，經(jīng)過(guò)調(diào)試我們達(dá)到的最佳距離在40米左右完全適合家庭及醫(yī)院使用。
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的： 隨著社會(huì)的進(jìn)步，生活節(jié)奏的加快，人門(mén)越來(lái)越繁忙，如果家中有行動(dòng)不便和臥床不起的老弱病殘的人需要經(jīng)常有人守候在身邊照顧護(hù)理，對(duì)于本來(lái)就繁忙的人們無(wú)疑增添了不少壓力，為了解決這一難題設(shè)計(jì)出了基于ASK調(diào)制的無(wú)線護(hù)理求助器，能有效的解決護(hù)理問(wèn)題。 基本思路： ①項(xiàng)目需求分析 ②理論研究：技術(shù)研究、總體設(shè)計(jì)、成本預(yù)算。 ③核心功能設(shè)計(jì) ④發(fā)射端設(shè)計(jì) ⑤接收端設(shè)計(jì) ⑥調(diào)試 ⑦發(fā)表論文 創(chuàng)新點(diǎn)： 實(shí)時(shí)性、攜帶方便、技術(shù)獨(dú)特、成本低、操作簡(jiǎn)便、靈敏度高。 技術(shù)關(guān)鍵： 1、ASK調(diào)制的成功實(shí)現(xiàn)。 2、發(fā)射機(jī)和接收機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)6561組不同的地址編碼。 主要技術(shù)指標(biāo)： 無(wú)線工作頻段：國(guó)際ISM頻段433MHZ 發(fā)射頻率：433MHZ 發(fā)射電流：2-10mA 發(fā)射功率：10mW 最大通訊速率：10kbps
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 該作品的與現(xiàn)有產(chǎn)品相比，具有體積小巧攜帶方便，無(wú)線求助，成本低廉和獨(dú)特的ASK調(diào)制技術(shù)等特點(diǎn)，在無(wú)線護(hù)理求助設(shè)備中取得顯著進(jìn)步；該作品能夠解決現(xiàn)實(shí)中老人或病殘者照顧護(hù)理的難題，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義；該作品的技術(shù)路線正確，具有一定的可行性，具有一定社會(huì)應(yīng)用前景，具有很高的實(shí)用性和推廣性價(jià)值。產(chǎn)品如果在外觀上改善和功能上不斷的完善，可以大批量走入到人們?nèi)粘Ｉ钪?，在解決實(shí)際的問(wèn)題的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 完成
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 設(shè)計(jì)方案
作品可展示的形式
- 實(shí)物樣品
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明：該多功能無(wú)線護(hù)理求助裝置由發(fā)射機(jī)和接收機(jī)組成。發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)有無(wú)線傳遞吃飯、喝水、吃藥、解手四種求助信息的功能；接收機(jī)對(duì)應(yīng)有四種求助信息的接收功能。 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：實(shí)時(shí)性、攜帶方便、技術(shù)獨(dú)特、成本低、操作簡(jiǎn)便、靈敏度高。 適應(yīng)范圍：醫(yī)院及家庭 市場(chǎng)分析：由于我們的產(chǎn)品操作簡(jiǎn)單實(shí)用價(jià)值高，可推廣性強(qiáng)，性價(jià)比高，所以很容易被廣大醫(yī)院及家庭所接受。 經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)：由于該作品適用于老幼病殘者，據(jù)2010年第六次人口普查年齡分布統(tǒng)計(jì)表明我國(guó)呈現(xiàn)出人口老齡化的趨勢(shì)，目前我國(guó)60歲及60歲以上人口占總?cè)丝诘?3%為177648705人，0-14的兒童占總?cè)丝诘?7%為222459737人，而這部分人大多需要照顧，城鄉(xiāng)人口比例約為1:1，根據(jù)中國(guó)現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)情況對(duì)于買(mǎi)一部15元左右的求助器不是什么難事，60歲以上的老年人再加上一些60歲以下的病殘者和兒童，需要照顧護(hù)理。所以我們的產(chǎn)品將會(huì)有廣泛的市場(chǎng)空間和客觀的經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 醫(yī)院使用的護(hù)理求助器現(xiàn)狀： 目前醫(yī)院使用的求助器是有線的而且是固定在墻壁上的，老年人和由于行動(dòng)遲緩，特別是在疾病發(fā)作的時(shí)候，即使挪動(dòng)一步也比登天還難，這個(gè)時(shí)候也是老人最需要幫助的時(shí)候，看著有線呼叫器，就是無(wú)法觸及，因此產(chǎn)生的遺憾太多太多。 家庭使用的護(hù)理器現(xiàn)狀： 目前市場(chǎng)上另一種用于家庭使用的無(wú)線護(hù)理求助產(chǎn)品，由于其護(hù)理端體積大，攜帶不便，而未得到廣泛使用。
