智能头盔

队员 : 师响、郑舒馨、高晋、唐子涵、沈子涵
组别 : 高级组(小学1-6年级)
队名 : 蓝电战队
内容详情


AIOT科技作品大赛 2022赛季

项目说明文档




作品名称
智能头盔
团队名称
蓝电战队
参赛项目
科技强军


参赛组别
小学初级组 小学高级组   初中组   高中组


团队成员与分工
姓名
分工
具体职责

师响
队长和集成调试
负责团队协作和项目的集成调试

郑舒馨
外观和结构设计
负责外观和结构设计

高晋
编程和调试
负责SOS求救功能的编程和调试

唐子涵
编程和调试
负责雷达侦测功能的编程和调试

沈子涵
资料整理和文档
负责毒气侦测功能的编程调试,以及资料搜集和文档编写

章志刚
指导老师
指导小组作品的设计创作,协助编程调试
作品设计思路
项目摘要:
我们队的作品名称叫做“智能头盔”,通过在传统头盔上增加智能功能,包括SOS求救功能、雷达侦测功能、毒气侦测功能,以及心率侦测功能,提高士兵在复杂战场环境下的防御能力,提高单兵生存率和救援效率。


项目选题:
这次竞赛的主题是科技强军我们通过查阅资料,了解到现代战场的环境复杂,传统的头盔仅仅起到防弹片功能还不够,为了提高单兵生存率和救援效率,于是我们想到在头盔上加装智能功能。包括在夜晚或烟雾等光线不好环境下的雷达侦测功能;在野外沼泽或者生化武器攻击环境下的毒气侦测功能;在士兵受伤时,主动向队友发送求救的SOS功能;在士兵严重受伤丧失行动能力,通过检测生命体征,主动向队友发送SOS求救的功能。


设计思路:
我们是在普通头盔上增加智能功能部分:首先是在头盔左侧安装了Arduino UNO主控制器,它是系统的大脑;在头盔正上方安装有超声波传感器,模拟雷达侦测;在头盔右上方安装了烟雾传感器模块,模拟毒气侦测功能;在头盔后上方安装有红、黄、绿三色灯和蜂鸣器模块,用来发出声光警报;在头盔右前方安装有红、黄、绿三个不同颜色的按钮,分别用来控制“SOS求救功能”、“毒气侦测功能”、“雷达侦测功能”的开启和停止;最后在头盔的后方,安装了两节18650电池,用于整个系统的供电。
    程序包括初始化和主程序两部分。在初始化里,设置好各个传感器模块的连接关系和三个功能的开关变量(红色按钮对应SOS求救、黄色对应毒气侦测、绿色对应雷达侦测);在主程序里,首先检测按钮开关的状态,如果被按动,就切换对应功能为开启或者关闭,然后根据每个功能的开关变量,进行相应的求救或者侦测判断,如发现危险立即发送灯光和声音警报。程序流程图如下:


作品硬件清单
名称
功能描述
备注

Arduino UNO主控板
整个系统的大脑
1个

Shield扩展板
扩展接口板
1个

三色灯模块
红黄绿三色灯光警报
1个

蜂鸣器模块
声音警报
1个

超声波测距模块
雷达扫描危险物
1个

烟雾传感器模块
检测烟雾,模拟毒气侦测
1个

按钮模块
SOS求救、雷达侦测、毒气侦测 三个功能的开关按键
3个

心率检测模块
检测心率跳动频率
1个
硬件连接图


作品制作步骤
第一步
方案设计


经过项目选题,搜集相关资料,讨论设计方案,绘制整体结构和功能框图。根据方案中所设想的功能,选取合适的电子模块,设计电路连接图。



第二步
结构和外观设计


结合功能框图和电路连接图,设计作品结构和电子模块安装位置,完成结构和外观的设计和制作。



第三步
功能模块编程调试


对每个功能分别进行编程和调试,通过函数将程序模块化设计,保证每个电子模块都调试正常。



第四步
功能集成编程调试


设计程序流程图,在主程序中调用每个模块功能的函数,编写主程序逻辑并集成调试,调整不合适的模块安装位置。



第五步
外观装饰和功能完善


对最终的作品结构和模块连接线等不美观的地方进行调整和固定,多次测试,完成项目的创作。


程序说明
初始化
部分


主程序
部分


功能按钮
部分


雷达侦测
部分


毒气侦测
部分


声音和灯光
警报部分

成品外观







功能说明



SOS求救功能
当士兵受伤需要队友帮助时,通过红色按钮主动发出SOS求救警报,向队友求救。当获救后,可以通过再次按红色按钮关闭SOS求救报警。
雷达侦测功能
在夜晚、烟雾等视线不好的环境,通过绿色按钮开启雷达侦测功能,雷达是使用超声波传感器模块来模拟实现的,当发现异常时发出警报,提醒士兵防御。另外当士兵要在野外休息时,可以将头盔放在远处进行警戒,如果发现有敌人侵入,就发出警报提醒。可以通过再次按绿色按钮关闭雷达侦测功能。
毒气侦测功能
    考虑到战场的复杂情况,有可能遭遇毒气或者生化武器的攻击,设计了毒气侦测功能。我们设计里使用了烟雾传感器模块来模拟,通过黄色按钮开启毒气侦测功能,当侦测到毒气时发出声光警报,提醒士兵防御。可以通过再次按黄色按钮关闭毒气侦测功能。



拓展思考



因为我们的技术能力有限,还有些想法暂时还不能实现:
生命体征检测功能:利用心率传感器检测士兵的心跳频率,当士兵受伤严重丧失行动能力时,通过心率检测发现士兵危险后主动发送SOS求救报警;
远程无线通信功能:利用无线通信功能,SOS求救和警报不仅只是通过声光报警,还可以在队友之间的传递。





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