基本信息
- 项目名称：
- 基于ASK调制的无线护理求助器
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 幅移键控（ASK）是根据信号的不同，调节正弦波的幅度。通过对编、译码器的编、译码，发射、接收模块的控制，给出了用ASK 调制设计出发射机与接收机部分的总模块。部分调试通过后，形成部分模块，最后在整体联调，完成整体设计，实现了发射机和接收机的ASK 通信，验证了设计的正确性，说明用中规模集成电路设计的ASK 求助器在呼救、求助等方面有较好的辅助作用！
- 详细介绍：
- 前 言 随着社会的进步，生活节奏的加快，人门越来越繁忙，如果家中有行动不便和卧床不起的老弱病残的人需要经常有人守候在身边照顾护理，对于本来就繁忙的人们无疑增添了不少压力，为了解决这一难题设计出了基于ASK调制的无线护理求助器。 1 目前护理器的社会现状分析 1.1 医院使用的护理求助器现状 目前医院使用的求助器是有线的而且是固定在墙壁上的，老年人和由于行动迟缓，特别是在疾病发作的时候，即使挪动一步也比登天还难，这个时候也是老人最需要帮助的时候，看着有线呼叫器，就是无法触及，因此产生的遗憾太多太多。 1.2 家庭使用的护理器现状 目前市场上另一种用于家庭使用的无线护理求助产品，由于其护理端体积大，携带不便，而未得到广泛使用。 2 无线护理求助器设计方案 2.1 发射机设计方案 发射机能够无线传输饥渴、疼痛、解手、紧急四种求助信息；四种功能按钮既有文字注明，又有四种不同颜色的醒目的大按钮，方便病人操作。 2.2 接收机设计方案 接收机能够接收四种求助信息；并发出和发射机按钮颜色对应的灯光提醒和报警声音，来表示发射机发来的求助信息。 3 基于ASK调制的无线护理求助器 3.1 ASK调制的实现 幅移键控（ASK）是根据信号的不同，调节正弦波的幅度。通过编码芯片的的控制实现载波在数字信号1或0的控制下通或断，当信号的状态为1时载波接通，此时传输信道上有载波出现；当信号的状态为0时载波被关断，此时传输信道上无载波传送。在接收端通过译码芯片就可以根据载波的有无还原出数字信号的1和0。 3.2 发射机的设计 编码芯片发出的编码信号由：地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时，编码芯片不接通电源，其编码输出端（正常时为低电平）为低电平，所以433MHz的高频发射电路不工作，当有按键按下时，编码芯片得电工作，其编码输出端输出经调制的串行数据信号，当编码输出端为高电平期间，433MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当编码输出端为低平期间433MHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于编码芯片的编码输出端输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK调制）相当于调制度为100％的调幅。 在具体的应用中，编码芯片的外接振荡电阻可根据需要进行适当的调节，阻值越大振荡频率越慢，编码的宽度越大，发码一帧的时间越长。我们选用的433MHZ是国际开放的ISM频段免许可证使用。 3.3 接收机的设计 译码芯片使用的是和编码芯片配套的芯片，译码芯片有自锁、互锁和无锁之分，其中自锁和无锁都输出表示非锁存输出，数据脚输出的电平是瞬时的而且和发射端是否发射相对应；互锁输出表示锁存输出，数据只要成功接收就能一直保持对应的电平状态，直到下次遥控数据发生变化时改变；为了尽量使护理求助器使用方便可靠，应选用后缀有L具有互锁功能的译码芯片。 译码芯片的地址码和数据码都用宽度不同的脉冲来表示，两个窄脉冲表示“0”；两个宽脉冲表示“1”；一个窄脉冲和一个宽脉冲表示“F”也就是地址码的“悬空”。 编码芯片每次发射时至少发射4组字码，译码芯片只有在连续两次检测到相同的地址码加数据码才会把数据码中的“1”驱动相应的数据输出端为高电平和驱动VT端同步为高电平。因为无线发射的特点，第一组字码非常容易受零电平干扰，往往会产生误码，所以程序可以丢弃处理，保证了数据可靠传输，接收机正是采用此方法设计的。 4 发射机和接收机的地址编码实现 每套装置必须通过编、译码器编写每套装置的特定编码进行工作，以防相互干扰。其编码方法，在通常使用中，采用8位地址码和4位数据码，这时编码电路和解码电路的8个地址设定脚，有三种状态可供选择：悬空、接正电源、接地三种状态，3的8次方为6561，所以地址编码不重复度为6561组，只有发射端的编码芯片和接收端的译码芯片的地址编码完全相同，才能配对使用，当两者地址编码完全一致时，接收机对应的4个数据端输出约4V互锁高电平控制信号，同时解码有效确认输出端也输出解码有效高电平信号。 设置地址码的原则是：同一个系统地址码必须一致；不同的系统可以依靠不同的地址码加以区分。至于设置什么样的地址码完全随客户喜欢。 5制作与调试 我们采用模块化设计思想。选用的无线收发模块理论值在100米左右，但是根据使用环境，实际值大概在50米左右，首先，由于我们的制作的样品没有外壳保护，导致接收模块上面的镀银电感被磨损，对收发距离造成较大影响，其次，我们的天线是自制的，出现弯曲和长度测量不精确等原因都会对收发距离产生一定影响，经过调试我们达到的最佳距离在40米左右完全适合家庭及医院使用。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的： 随着社会的进步，生活节奏的加快，人门越来越繁忙，如果家中有行动不便和卧床不起的老弱病残的人需要经常有人守候在身边照顾护理，对于本来就繁忙的人们无疑增添了不少压力，为了解决这一难题设计出了基于ASK调制的无线护理求助器，能有效的解决护理问题。 基本思路： ①项目需求分析 ②理论研究：技术研究、总体设计、成本预算。 ③核心功能设计 ④发射端设计 ⑤接收端设计 ⑥调试 ⑦发表论文 创新点： 实时性、携带方便、技术独特、成本低、操作简便、灵敏度高。 技术关键： 1、ASK调制的成功实现。 2、发射机和接收机能够实现6561组不同的地址编码。 主要技术指标： 无线工作频段：国际ISM频段433MHZ 发射频率：433MHZ 发射电流：2-10mA 发射功率：10mW 最大通讯速率：10kbps
科学性、先进性
- 该作品的与现有产品相比，具有体积小巧携带方便，无线求助，成本低廉和独特的ASK调制技术等特点，在无线护理求助设备中取得显著进步；该作品能够解决现实中老人或病残者照顾护理的难题，具有一定的现实意义；该作品的技术路线正确，具有一定的可行性，具有一定社会应用前景，具有很高的实用性和推广性价值。产品如果在外观上改善和功能上不断的完善，可以大批量走入到人们日常生活中，在解决实际的问题的同时，会产生巨大的经济效益。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 完成
技术转让方式
- 设计方案
作品可展示的形式
- 实物样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：该多功能无线护理求助装置由发射机和接收机组成。发射机设计有无线传递吃饭、喝水、吃药、解手四种求助信息的功能；接收机对应有四种求助信息的接收功能。 技术特点和优势：实时性、携带方便、技术独特、成本低、操作简便、灵敏度高。 适应范围：医院及家庭 市场分析：由于我们的产品操作简单实用价值高，可推广性强，性价比高，所以很容易被广大医院及家庭所接受。 经济效益预测：由于该作品适用于老幼病残者，据2010年第六次人口普查年龄分布统计表明我国呈现出人口老龄化的趋势，目前我国60岁及60岁以上人口占总人口的13%为177648705人，0-14的儿童占总人口的17%为222459737人，而这部分人大多需要照顾，城乡人口比例约为1:1，根据中国现有的经济情况对于买一部15元左右的求助器不是什么难事，60岁以上的老年人再加上一些60岁以下的病残者和儿童，需要照顾护理。所以我们的产品将会有广泛的市场空间和客观的经济效益。
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- 医院使用的护理求助器现状： 目前医院使用的求助器是有线的而且是固定在墙壁上的，老年人和由于行动迟缓，特别是在疾病发作的时候，即使挪动一步也比登天还难，这个时候也是老人最需要帮助的时候，看着有线呼叫器，就是无法触及，因此产生的遗憾太多太多。 家庭使用的护理器现状： 目前市场上另一种用于家庭使用的无线护理求助产品，由于其护理端体积大，携带不便，而未得到广泛使用。
