设计说明书
总字数：17000+
基于单片机的智能头盔设计
摘 要
针对传统头盔功能单一、缺乏安全保障的问题，本文设计了一款基于STM32F103C8T6单片机的智能头盔。该头盔主要由光敏电阻、MPU6050传感器、GPS模块、超声波传感器、按键、OLED显示屏以及通信模块构成。通过光敏电阻实时监测光照强度，当光照值低于预设阈值时，自动开启照明灯；利用MPU6050监测佩戴者的姿态，当检测到跌倒且超过10秒未起时，发出语音提醒并发送短信通知预设联系人；借助GPS模块获取佩戴者的经纬度信息，并通过OLED显示屏实时显示；通过超声波传感器检测前方距离，当距离小于预设阈值时，在显示屏上提示保持安全距离。此外，用户可通过按键手动设置各参数阈值、手动开启照明灯或发送短信。该智能头盔通过集成多种传感器与通信模块，实现了对佩戴者安全状况的实时监测与预警，提升了头盔的智能化水平与安全保障能力，为用户提供了更加安全、便捷的使用体验。
关键词：STM32单片机；智能头盔；跌倒监测；GPS定位；超声波测距
This article proposes an intelligent helmet based on the STM32F103C8T6 microcontroller to address the issues of single functionality and lack of safety assurance in traditional helmets. The helmet is mainly composed of photoresistors, MPU6050 sensors, GPS modules, ultrasonic sensors, buttons, OLED display screens, and communication modules. Real time monitoring of light intensity through photoresistors, automatically turning on the lighting when the light value is below a preset threshold; Using MPU6050 to monitor the wearer’s posture, when a fall is detected and the wearer has not woken up for more than 10 seconds, voice reminders will be sent and SMS notifications will be sent to the preset contacts; Using GPS module to obtain the wearer’s latitude and longitude information, and displaying it in real-time through OLED display screen; Detect the distance ahead through ultrasonic sensors, and when the distance is less than the preset threshold, prompt to maintain a safe distance on the display screen. In addition, users can manually set various parameter thresholds, manually turn on lighting, or send text messages by pressing buttons. This smart helmet integrates multiple sensors and communication modules to achieve real-time monitoring and warning of the wearer’s safety status, enhancing the helmet’s intelligence level and security capabilities, and providing users with a safer and more convenient user experience.
Key Words: STM32 microcontroller; Smart helmet; Fall monitoring; GPS positioning; Ultrasonic ranging
目 录
摘 要
Abstract
1 绪论
1.1 背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1国内研究现状
1.2.2国外研究现状
1.3 主要研究内容和论文框架结构
2 系统总体方案设计
2.1 总体方案框图
2.2 单片机方案选择
2.3传感器方案选择
2.3.1超声波传感器
2.3.2光照传感器
2.3.3 陀螺仪与加速度传感器
2.3.4GPS模块
2.4 显示模块
2.5 4G通信模块
2.6独立按键方案选择
2.7LED照明灯
2.8TTS语音播报模块
3 硬件系统设计
3.1 单片机及其最小系统
3.2 传感器模块
3.2.1超声波传感器
3.2.2光照传感器
3.2.3陀螺仪与加速度传感器
3.2.4GPS传感器
3.3 显示模块
3.4 4G模块
3.5 按键模块
3.6 照明灯模块
3.7 TTS模块
4软件系统设计
4.1 软件总流程设计
4.2传感器流程设计
4.2.1HC-R04超声波传感器
4.2.25516光照传感器
4.2.3MPU6050传感器
4.2.4GPS传感器
4.3显示流程设计
5 系统调试和测试
5.1系统调试
5.2系统测试
结 论
参考文献
附 录1：原理图
附 录2：程序代码
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