【2024 DigiKey创意大赛】基于树莓派的幸福晚年辅助宝
本帖最后由 sumoon_yao 于 2024-12-2 00:17 编辑<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">一、项目简介</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">1、设计名称</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">基于树莓派的幸福晚年辅助宝</span></span></div>
<div> </div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">2、项目照片</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;"></span></span></div>
<div> </div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">3、项目用到的板卡</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">1）、Raspberry Pi 5</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;"> 处理器：2.4GHz 4核 64位Cortex-A76</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;"> 内存：4GB LPDDR4X-4267</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;"> 通讯接口：Wi-Fi 6（802.11ac） 支持2.4GHz和5GHz频段</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;"> Bluetooth 5.2 支持低功耗蓝牙连接</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;"> 1个2.5Gbps 1000M Ethernet</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;"> 2个USB3.0</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;"> 2个USB2.0</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;"> GPIO：标准40Pin GPIO插头</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;"> 音视频接口：双micro HDMI接口，支持双4K@60fps视频输出</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;"> 2-lane MIPI DSI</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;"> 2-lane MIPI CSI</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;"> 通过HDMI和3.5mm复合音频接口</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;"> MicroSD卡槽：支持更高速的MicroSD卡</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;"> PCIe接口： PCIe 2.0 x1接口，支持高速外设连接</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">2）、加速计传感器模块</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;"> 加速计、陀螺仪、磁力计</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;"> 通信接口支持：I2C</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">3）、BME680传感器模块</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;"> 支持气压、温度、湿度、VOC检测</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;"> 通信接口支持：I2C、SPI</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;"> 计划是买了芯片自己做板子焊接，考虑到BME680芯片是LGA封装，手工焊接不是很方便，所以后来还是在得捷网站上购买了BME680传感器模块，方便测试。</span></span></div>
<div> </div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">4、项目功能</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;"> 本项目旨在利用树莓派5的强大性能，作为本项目的主控，实现对前端各类传感器数据的采集、分析处理，然后通过WiFi上传到服务器，同时接收客户端（手机、PC等）发送过来的指令或其它数据（音频等）并做相应处理。从而达到对独居老人生活状况的实时监控，便于子女或亲人实时了解老人的当前状况，对突发事件如跌倒等及时告警并立即采取对应措施。对老人居住环境状况如温湿度、气压等数据可以实时了解，并在必要时可以通过电话等人工手段或者远程启停空调、抽湿机、制氧机等。</span></span></div>
<div> </div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">二、系统框图</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">1、设计思路</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">物联网的应用已经进入各行各业，本项目也是物联网应用的场景之一。</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输协议），是一种基于发布/订阅（publish/subscribe）模式的“轻量级”通讯协议，该协议构建于 TCP/IP 协议上，由 IBM 在 1999 年发布，并于 2013 年发布为开放标准。MQTT 协议专注于在低带宽、不稳定或高延迟的网络环境中，可靠地传输小型数据包。</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">MQTT协议具有以下特点：</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">轻量级：MQTT 的协议开销小，适用于资源受限的设备，如传感器、物联网设备等。</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">灵活和可扩展：MQTT 支持多种传输层协议，如 TCP/IP、WebSocket 等。它还提供了 QoS（Quality of Service）级别，以确保消息的可靠传输。</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">异步通信：MQTT 使用发布/订阅模型，发布者和订阅者之间不需要直接通信，使得系统的解耦更容易。</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">处理低带宽和高延迟网络：MQTT 协议可以在网络连接不稳定或带宽有限的环境中可靠地传输数据。</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">项目的总体设计思路就是利用树莓派强大的软件功能以及自身所带的丰富外设，通过I2C等接口完成对各类传感器数据的实时采集、分析处理，并通过WiFi等将数据上传到MQTT服务器，用户可以通过PC或者手机订阅MQTT服务器数据，从而达到及时了解老人生活状态，也可在需要时通过MQTT服务器发布控制指令，远程开启老人居住处的空调等设备，或者发送语音信息，提醒老人注意事项。</span></span></div>
<div> </div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">2、软硬件介绍</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">硬件部分：树莓派5作为主控器，外加各类传感器模块，如气压、温湿度传感器、加速计传感器等。</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">软件部分：操作系统采用树莓派自带的嵌入式Linux系统，占用空间不到0.5GB,给应用的开发和维护带来了极大便利；</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">应用软件主要采用C语言完成，主要功能包括各类传感器数据的采集、分析处理，并将处理后的数据定时或实时发布到MQTT服务器。同时订阅/接收服务器端下发的指令，并作出相应处理，如打开/关闭继电器，给家用电器供/断电，或者播放语音消息等。</span></span></div>
<div> </div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">3、系统框图</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;"></span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">三、各部分功能说明</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">应用软件分为3大块：</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">主控：通过MQTT协议发布/订阅消息，也就是负责将各类传感器数据发布到MQTT服务器，并订阅MQTT服务器下发的消息；</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">传感器数据采集：负责定时采集各类传感器的数据，并做一定的分析处理后交由主控处理；</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">订阅消息处理：收到MQTT服务器下发的消息后做出相应的处理，如打开或关闭继电器等。</span></span></div>
<div> </div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">四、作品源码</span></span></div>
<div><a href="https://download.eeworld.com.cn/detail/sumoon_yao/635168" target="_blank">https://download.eeworld.com.cn/detail/sumoon_yao/635168</a></div>
<div> </div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">五、作品功能演示视频</span></span></div>
<div> </div>
<div><a href="https://training.eeworld.com.cn/course/68819" target="_blank">https://training.eeworld.com.cn/course/68819</a></div>
<div> </div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">六、项目总结</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">通过本次项目，对物联网的落地应用有了更直观的体会，同时对MQTT协议也有个更深一步的了解。对于项目本身总结如下：</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">1、由于时间关系，项目只是实现了部分功能，严格来讲原理样机的要求还达不到，后续还需要花时间进一步完善。</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">2、对于跌倒检测这块，应该属于可穿戴设备范畴，需要考虑电池供电，蓝牙低功耗数据传输等，还需好好规划下产品形态。</span></span></div>
<div><span style="font-size:18px;"><span style="font-family:宋体;">3、主控部分，对于成本敏感型产品还需考虑更换更具性价比的平台。</span></span></div>
<div> </div>
<p><!--importdoc--></p>
<p>整的不错了</p>
<p>跌倒检测是属于可穿戴设备范围的</p>
<p>需要用加速度传感器检测人体在垂直方向上的加速度变化。当人体发生跌倒时，加速度传感器会检测到突然的加速度变化，从而触发报警装置。</p>
页:
[1]