基于C51单片机的智能鞋的设计与实现.doc

基于C51单片机的智能鞋的设计与实现
刘春澍 王英强 张文浩 葛鹏辉 赵文 马祺东 摘要:近年来,儿童或老年痴呆患者走丢的新闻屡见不鲜。儿童因为年龄小,天性好动好奇心强烈,容易被事物吸引,在与家长同行时没有跟随家长。再加上家长疏使用压力传感器获取穿戴者走路产生的壓力数据,使用GPS模块以固定频率获取穿戴者的当前位置的GPS数据。获取到的数据由单片机负责进行解析,之后通过蓝牙模块发送给移动端。
(2)移动端app:移动端接收到数据后,利用其中的压力数据来生成用户的步态模型,判断用户的步态是否健康进而决定是否需要提醒用户纠正不良步态。然后利用收到的GPS数据获取用户的经纬度和位置信息,并用新的位置信息更新用户的运动轨迹图。在进行以上操作后,移动端会向服务器发起一个http请求,将计算出来的最新数据发送到服务器中保存。最后客户端会使用计算出来的数据重新渲染相关的显示。
(3)服务器端:服务器端负责存储每个用户的数据和个人信息,为客户端的各种操作提供支持。当客户端对服务器发起一个请求时,服务器首先会识别发起请求的客户端的身份并判断其是否有进行对应操作的权限,在鉴权通过以后服务器会根据请求的具体类型执行相对应的操作,在操作完成后会给发起请求的客户端发送一个请求完成的响应。
以下是系统运行的基本流程:
系统的分析设计与功能说明
利用“智能鞋”采集到的数据,进行数据库模型的建立。本系统主要分为三部分:服务器端、客户端、硬件平台。以下是系统架构图:
系统架构图如图2所示。
系统功能说明:
(1)服务器端:存储用户数据,保存注册用户的信息,验证用户登录信息是否正确。
(2)客户端:为接受硬件平台的数据提供接口,进行分析计算数据并将数据渲染,将数据上传至服务器端。提高人机交互体验:用户可以在客户端查看硬件平台所提供的信息。
(3)硬件平台:控制硬件系统。采集压力、gps数据,提供通讯支持,将数据传递给客户端。
技术分析
防走丢智能鞋的实现思路可以简单概括如下:在鞋内嵌入硬件系统,获取穿戴者的GPS信息和鞋底不同部位的压力值,将获取到的数据定时发送到用户的手机APP,APP将收到的数据解析后进行计算得出用户的步态信息和位置信息,将这些信息在APP中显示出来,并后台发送到服务器保存。接着,鞋内的硬件系统继续获取数据…手机继续计算……不断重复以上过程。
开发防走丢智能鞋需要用到的技术分为软硬件两部分,硬件部分主要用到了C51单片机开发技术,GPS模块开发技术,wifi/蓝牙模块通信技术。以C51单片机作为硬件系统的中枢,来调度整个硬件系统的功能,并作为压力传感器模块、GPS模块两大模块与手机APP通信的中转站。
压力传感器采集到的鞋底压力数据和GPS模块采集到的GPS位置数据是模拟电路数据,这些数据发送到单片机系统时会被数模转换模块转化为数字电路数据。单片机系统会按照烧人的程序指令继续将得到的数字电路数据发送到所连接的手机里。
如果没有手机被连接,发送将不会进行。单片机和手机的连接用蓝牙模块或wifi模块来实现,在单片机系统可以由穿戴者手动操作来开启蓝牙模块或wifi模块的信号发散,此时打开手机的wifi热点或蓝牙,就可以与单片机