gps系统结构分析 智能晴雨伞

社会人口老龄化严重，一对年轻夫妻目前需要照顾的数量正逐步增加，看护难的问题日益严重。的生活护理和健康保障是城市建设亟须解决的问题。配合智慧城市的建设，运用现代科技为老人提供舒适、安全、便利的生活护理方式存在迫切的需求。出行经常存在诸多不便，特别是下雨天气，更是给老人带去极大的不便甚至危险。老人出行依靠的雨伞目前大多只有遮雨的功能，因此，专门针对设计的智能晴雨伞亟待出现。

1 系统的设计

本设计提出的智能晴雨伞主要由MCU控制模块、GSM模块、传感器模块、GPS模块、加热模块等组成，可以实现定位短信求助、GPS定位、简易方向导航、暖手等功能。

1.1 系统外观结构设计

由于雨伞结构本身的局限性，其安装系统成了一大难题。从伞面、伞骨和伞柄三大部分考虑，伞柄更具有合适的体积、操作简单和易于更换等条件。设计上，针对如何去增大电路板面积以适应集成各功能电路，提出在伞柄内采用圆柱形电路。针对如何降低系统对伞柄体积的要求，提出采用可折叠式显示屏以及柔性电路板，可望做到简约美观。gps系统结构分析

本系统采用圆柱形电路板(r=20mm，h=100mm)，并把主要硬件集成于伞柄下部里面，如图1(a)所示。GPS接收引擎(13.9mm*15.0mm)、GSM集成模块(34.0mm*25.0mm)和控制中心(15.1mm*12.5mm)等主要电路，相对于圆柱形电路板较大的表面积，可以轻易内嵌进伞柄，如图1(b)所示。

LED显示屏(50mm*30mm)设计在伞柄的上部，可以进行90°的旋转，大大缩小系统体积，如图1(c)所示。显示屏旋转接口处采用柔性电路板，如图1(d)所示，实现显示模块和主控制器的通信。

加热模块采用的碳纤维包裹在伞柄的周围，并用塑料膜封装。用内置的温度传感器进行检测，伞柄自动升温，可实现暖手功能，更人性化地体贴。

系统采用按键实现人机交互。仅选用的三个大按键，竖直整体内嵌在伞柄的一侧，如图1(e)所示，其更能适合的使用习惯。

电子器件涂上加固胶水，电路板涂上防水胶，伞柄添加防水膜，可更好地实现防摔、防水。

1.2 系统功能设计

1.2.1 硬件电路模块设计

硬件电路模块框图如图2所示，MCU在GPS模块接收到有效的GPS信号后，可控制GSM模块向指定的手机用户发送定位求助短信，同时可通过运用方向算法处理磁阻传感器产生的磁场信号，并对GPS模块接收到的位置信号和终点的位置信号进行计算，得出方向信号，最后通过LED显示屏呈现方向，达到导航的效果。MCU通过温度传感器实现对外界温度的测量，若温度低于设定值，则启动碳纤维发热体加热伞柄。

1.2.2 软件编程设计

MCU主要依靠系统工作流程图工作，如图3所示。流程图可分为定位、导航、求救短信和温控加热四个部分。系统循环检测按键和手柄温度。按键按下后，系统执行对应的定位、导航和短信求救中的一个功能，执行完毕继续循环检测按键。系统循环检测手柄温度、控制发热体，使手柄温度保持在20～43℃之间。

2 系统的实现

2.1 GPS定位

GPS模块通过天线捕捉GPS卫星信号极小的电磁波并转为微弱的电流，并将该信号传至接收模块。GPS接收模块处理该信号后传送给MCU，由MCU判断接收的GPS信号是否有效。若信号无效，MCU则选择丢弃;若信号有效，MCU模块从GPS数据中提取该处的位置信息，并存储到MCU内部的EEPROM中，作为导航的终点。

2.2 简易方向导航

磁阻传感器的磁阻元件会形成一个共同的敏感轴，有3个相互正交的敏感轴分别指向XYZ方向。MCU通过I?C总线读出XY方向的坐标信息，并利用角度算法处理由磁阻传感器处理产生的磁场信号和GPS模块接收到的位置信号以及终点的位置信号，得出前往终点的方向信号，并通过LED显示屏呈现出前进的方向箭头，从而实现导航的功能。

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
https://www.pc-fly.com/a/shumachanpin/article-66108-1.html