ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. ВЫБОР КОМПОНЕНТОВ 7
1.1 Обзор известных методов и решений 7
1.2. Аналитический обзор Акселерометров 9
1.3. Аналитический обзор микроконтроллеров 13
1.4 Интерфейсы передачи данных 16
1.5 Выбор среды разработки 17
1.6 Выбор элементной базы устройства 18
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА 21
2.1 Функциональная схема устройства 21
2.2 Электрическая принципиальная схема 22
2.3 Программирования микроконтроллера 24
2.4 Программа настройки и сбора данных с акселерометра 26
2.5 Устранение погрешности акселерометра 28
2.5.1 Фильтр низких частот 29
2.5.2 Модифицированный фильтр низких частот 31
2.5.3 Фильтр Калмана 32
2.6 Анализ данных акселерометра 34
2.7 Разработка алгоритма обнаружения падения 40
2.8 Разработка основной программы 43
ГЛАВА 3. РЕАЛИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВА 48
3.1 Тестирования устройства 48
3.2 Готовое устройство 49
ВЫВОДЫ 52
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 53
ПРИЛОЖЕНИЕ
По результатам опроса специалистов, падения являются одним из наиболее серьезных рисков для здоровья пожилых людей, затрагивая большее число людей, чем инсульт и инфаркт, вместе взятые. Особенно это касается: пожилых людей, а также людей: имеющих ограниченную подвижность, с нарушениями памяти, с расстройствами нервной системы, с нарушениями зрения, с сердечно- сосудистыми заболеваниями.
Падение опасно травмами, полученными от самого падения, а также ситуация может усугубиться из-за осложнений, которые возникают если медицинская помощь не будет оказана своевременно. Если проанализировать статистику, то можно заметить, что большинство серьезных осложнений после падения возникают из-за задержки в помощи и лечении. Падения - в случае неоказания своевременной помощи - являются основной причиной смертности в результате травм среди вышеперечисленных категорий людей.
Поэтому актуальна задача обнаружения падения и оповещения о нем.
Решить эту задачу можно с помощью акселерометра, объединенного в систему с микроконтроллерами, обрабатывающими полученную от акселерометра информацию и передающему затем сигнал тревоги близким родственникам или сразу в медицинское учреждение.
Цель
Целью выпускной квалификационной работы является разработка устройства контроля движение и определения момента падения людей и передача сигнала тревоги.
Задачи
В соответствии с поставленной целью, в работе предполагается решение следующих задач:
1. проанализировать рынок готовых устройств;
2. проанализировать рынок акселерометров;
3. проанализировать рынок микроконтроллеров;
4. выбрать необходимые элементы с нужными техническими характеристиками для реализации поставленной задачи;
5. Разработать способ объединить все элементы и интегрировать в носимое устройство;
6. проанализировать показания акселерометра, соответствующие падению и выявить отличия показаний при других видах движения;
7. разработать алгоритм определения падения человека;
8. рассмотреть различные методы очистки сигналов акселерометра от шума;
9. написать программу для микроконтроллера.
Входе выполненной работы были выполнены следующие задачи:
• проанализирован рынок готовых устройств;
• проанализирован рынок акселерометров
• проанализирован рынок микроконтроллеров
• выбраны все компоненты для реализации готового устройства
• разработаны функциональная и электрически принципиальная схема устройства
• проанализированы показания акселерометра, полученные при различных видах движения.
• разработан алгоритм определения падения человека
• рассмотрены различные методы очистки сигнала от шума
• реализована программа для микроконтроллера
В результате проделанной работы были выполнены все поставленные задачи. Разработанный алгоритм был протестирован, проанализированы результаты выполнения разработанного алгоритма. Все выбранные элементы были объедены в готовое устройство.
