智能人身安全防范警報器的設計與實現

孔圣凱 曾維邦 劉洋岷

（海口經濟學院，?？?571127）

一、研究的目的和意義

女性和兒童特殊的生理和心理特點導致其容易受害，這種受害性在大多數人的觀念中表現為：女性和兒童相較于男性體力差，由于存在月經期和妊娠期等生理周期而在生理上處于被動的地位；兒童和多數女性的思想形象化，部分缺乏理性，同時又富有同情心或憐憫心，感情細膩豐富，易受到自然環境和人為因素影響。這些受害性使她們往往成為暴力侵害、性侵害和欺詐侵害的被害者。在這些案件發生后，悲痛之余我們也該好好思考相關的問題，怎么能減小這種案件發生的幾率。隨著這類事件的逐漸增多，預防此類悲劇的發生也變得越來越重要。國家統計局發布的近5 年我國的刑事案件統計如圖1 所示。

圖1 我國近5 年刑事案件統計表

通過圖中數據我們可以看出案件在逐年減少，這和我們的科技的發展密不可分，各類科技產品的出現，在一定程度上能夠讓人幸免于難，因此用一種高效實用的報警系統來預防保障自己的人身安全顯得極為關鍵。

二、功能介紹

（一）功能模塊設計

智能人身安全防范警報器由信息處理模塊、電源模塊、藍牙模塊、輸入模塊和輸出模塊構成（見圖2）。

圖2 智能人身安全防范警報器的模塊圖

信息處理模塊就是主控芯片——處理器，它相當于人的大腦，通過大腦的處理，將命令分發給各個模塊，整體的操作是當處理器接收到輸入端的信號，這時處理器將正常工作的安全狀態轉變為緊急報警狀態，處理器控制輸出模塊以及藍牙模塊完成緊急報警的功能。

電源模塊中有可充電式移動電源、LED 燈和Type-C 接口。電源無時無刻的為整個系統供電，為了能夠了解電池的剩余電量，我們接入了一顆LED 燈作為電亮的顯示，以此來提醒使用者設備需要充電，或者通過APP 來查看具體電量。充電接口我們也使用的是Type-C，保證與更多設備的兼容。

藍牙模塊負責與手機的連接，在正常工作的安全狀態，它只與手機保持連接，當在緊急報警狀態時，它會通過藍牙觸發手機APP 的緊急救援功能。

輸入模塊為開關按鈕、電量顯示按鈕和報警開關按鈕，開關按鈕負責整個系統的開機與關機，電量顯示按鈕會顯示電量，報警開關按鈕是安全狀態與緊急報警狀態之間的轉變。

輸出模塊是一個高分貝的蜂鳴器，在緊急報警狀態下開啟蜂鳴器發出刺耳的警報聲。

（二）主要功能設計

1.雙重報警功能

當觸發報警開關按鈕，系統有安全狀態轉變為緊急報警狀態，第一重警報是現場警報，系統啟動高分貝蜂鳴器發出刺耳的警報聲；第二重警報是通過藍牙觸發手機APP 的緊急救援功能，其中包括的向預設的緊急聯系人撥打電話，并通手機的GPS 定位將定位信息發送給緊急聯系人。

2.電量顯示功能

當使用者想要獲取電量信息，按下電源顯示的按鈕，LED 燈就會亮5 秒，電量充足時LED 燈顯示為綠色，當電量低于40%時，LED 燈顯示為黃色，當電量低于20%時會自動亮起并閃爍。如果連接了手機APP，APP 內可以查看具體的電量，APP 在低電量時也會彈出消息提醒使用者。

3.防誤觸功能

為了設備的正常使用以及避免不必要的電量損耗，防誤觸功能是很有必要的。開關按鈕是隱藏式的開關人的手指不能直接接觸到，也就避免了使用者啟動緊急報警功能時，系統卻被誤觸關閉的危險狀態，我們需要借助小的工具來進行系統的開機與關機；電量顯示開關需要長按三秒，以免誤觸帶來的損耗不必要的電量；報警開關按鈕也需要長按五秒，防止使用者在不經意的情況下出發開關，發生假報警，以及在報警狀態下誤觸關閉報警的情況。

4.外觀設計

外觀小巧，可作為裝飾品比如掛飾來進行隨身的攜帶。外觀區別于手機、手表等顯眼物品，可以降低犯罪分子的警覺，提高使用的成功機率，遇險時多一分使用的機率就多一分安全的可能。優秀的抗摔性和防水性，保證在非正常環境下也能正常使用，不會在關鍵時刻發揮失常，也盡可能避免在使用時被人暴力損壞。

三、硬件選擇

（一）信息處理模塊

使用TI 公司的CC2541 芯片（見圖3），可以支持低功耗的藍牙編程，在長時間的工作狀態下仍可以保持較好的穩定性，以確保人身安全警報器的正常工作。

圖3 CC2541 芯片外形及管腳圖

（二）電源模塊

使用AMS1117-3.3 穩壓芯片，可為工作電壓在2V-3.6V的主控芯片供電，考慮長時間工作的用電量采用5V 可充鋰電池作為輸入電源，Tpye-C 作為輸入接口，使用1 個三色LED 燈作為系統電量提示，根據綠黃紅三色區分大致電量。

圖4 電源模塊

（三）輸出模塊

報警器使用高分貝的蜂鳴器SFM-27，通過MC34063升壓達到足夠高的蜂鳴分貝。

圖5 輸出模塊

（四）輸入模塊

由開關機、電量顯示、報警三個按鈕組成。

四、軟件設計

在警報器和手機連接時，在手機應用上會顯示是否連接成功，若沒有連接成功則會反復掃描設備直到成功。

圖6 軟件設計流程圖

連接成功后在手機應用中顯示出報警器的當前準確電量和當前工作模式。報警器通過按鍵長按改變工作模式，在安全模式下長按就會進入報警模式，手機的GPS 定位信息會實時記錄，通過手機把實時定位信息和求救信息發給緊急聯系人。

結 語

本設計采用信息處理模塊、電源模塊、藍牙模塊、輸入模塊和輸出模塊，通過硬件設備和APP 的連接以及高分貝蜂鳴器，能夠在發出警報的同時并向外界求助，幫助使用者獲得援助并脫離險境。相較于以前的產品，本設計將軟硬件相結合，極大地提高了使用者被救助的可能性，能夠更好地降低危險事件的發生，讓危險可控。

基金項目：大學生創新訓練項目“智能人身安全防范報警器”（2018.12308.134）