基于傳感器和單片機技術的多功能錢包設計

呂樂楊

摘 要 錢包和手機是我們必不可少的東西，外出時一般都會隨身攜帶。我們習慣將各種卡放進錢包里，萬一錢包丟失，不僅會使財產遭受損失，還會使個人信息泄露，甚至造成更加嚴重的后果。鑒于此，本文提出了一種基于傳感器和單片機技術的多功能錢包的設想，集防盜、手機來電提醒、健康檢測等多種功能于一體，便于攜帶，方便實用。

關鍵詞 錢包；防盜；手機來電提醒；健康檢測；傳感器；單片機

中圖分類號 TP3 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）195-0065-02

錢包和手機作為人們出行的必備品，一旦丟失將會給人們的生活造成許多不必要的麻煩，錢包被盜時往往由于使用者不能及時察覺而錯過將錢包追回的時機，現有技術中雖然有在錢包上設置密碼和報警裝置以增強錢包安全性的措施，但報警裝置一般只有在錢包與人體之間的距離超過設定值時才能觸發報警裝置，提示使用者。尤其是當使用者在街道上時，交通情況復雜，這就增大了使用者追回錢包的難度，不能從根本上杜絕錢包被盜，不具備在第一時間通知使用者錢包被盜的功能。此外，還有一些防盜報警裝置需要與手機配合使用才能實現相關的功能，為了攜帶方便，很多人會將手機放入錢包，錢包被盜時就不能實現相應的防盜功能。而且，將手機放入錢包還會造成手機有電話進來時，使用者聽不到來電提醒而錯過重要的通話的情況發生。最后，心率作為人體健康檢測的重要指標，如果能夠實時檢測心率，可以很大程度上避免很多突發疾病對人體造成傷害。錢包作為外出的必備品，如果具備心率檢測的功能，將更好的滿足人們生活的需要，使錢包的實用性更好。

1 設計思路

1.1 對錢包防盜的設計

為了從源頭上避免錢包被盜，應當在除使用者之外的人接觸到錢包時就提示使用者，使得使用者及時發現，避免錢包被除使用者之外的人手持，延誤追回錢包的時機。在錢包的表面均勻設置多組壓力傳感器和手指凹槽，并在手指凹槽內設置指紋識別模塊，在手指凹槽的周圍設置指示燈，此外錢包的內部設置電源、GPS定位模塊、單片機芯片、通信模塊和報警模塊。這樣，當有人試圖手持錢包時，錢包必定會感受到來自手的壓力，通過在錢包本體上設置多組壓力傳感器，則在錢包被手持時，必然能夠檢測到信號，壓力傳感器將信號傳遞給單片機后，單片機控制指示燈閃爍，提示手持錢包的人在設定的時間內將手指放入手指凹槽內進行指紋識別，進而可判斷手持錢包者的身份，若指紋識別未通過，或未在設定時間內進行指紋識別，則單片機可控制報警裝置報警，使用者可及時發現有人試圖拿走錢包，以便采取措施。同時，單片機控制通信模塊將GPS定位模塊檢測到的地理位置信息發送給設定好的指定聯系人（可包括錢包使用者和其他的緊急聯系人，即使使用者本人的手機此時在錢包內，其他的緊急聯系人也可及時報警或采取其他措施），進一步防止使用者在遇到暴力搶奪者時能更好的保障自身的財產安全。

1.2 對手機來電提醒的設計

手機的外表面采用電致變色材料薄膜，放置手機的錢包夾層內設置光敏電阻，將光敏電阻、電致變色材料薄膜和電源電連接構成閉合電路，則當有電話進來時，手機屏幕變亮，放置手機的錢包夾層內的光線強度也會增大，光敏電阻的阻值減小，電流增大，電致變色材料薄膜的顏色就會發生變化。使用者就可以通過錢包表面顏色的變化知道有電話進來。此外，在白天或光線好的地方，若錢包在使用完后沒有正常關好，則錢包內的光敏電阻的阻值也會減小，進而引起電致變色材料薄膜的顏色變化，提示使用者及時合上錢包，更好的保障使用者的財產安全。也可采用光線傳感器來替代光敏電阻，光線傳感器可對光線的變化進行檢測，并將信號傳遞給單片機，單片機控制執行相應的操作，使錢包表面的顏色發生變化，提示使用者。

1.3 錢包實現心率檢測功能的設計

在錢包上設置一個手環，在手環與人體腕部貼合的部位設置心率傳感器，不僅可將錢包固定在手腕處，攜帶更加方便，也可對使用者的心率進行檢測。為了更好的保障使用者的人身安全，也可在手腕的外表面設置電致變色材料薄膜。當心率傳感器檢測到的心率信號超過設定值時，單片機控制電致變色材料薄膜的顏色發生變化，提示使用者，同時可通過通信模塊將這一信息和GPS定位模塊檢測到的地理位置信息發送給指定的聯系人，以便獲得及時的

救助。

2 關鍵技術分析

光敏電阻：有些半導體材料在黑暗環境下電阻很大，但在有光照的情況下，隨著光線強度變大，電阻值也相應減小，停止光照，則電阻值恢復，這就是光電導效應。光敏電阻就是根據這一原理制成的。利用光敏電阻的這一特性，可以改變電路中電流的大小。

光線傳感器是一種可以感應光照強度的傳感器，光線傳感器由投光器和受光器組成，可將接收到的光信號轉變為電信號。在本設計中，使用光線傳感器也是為了起到類似的效果，若錢包打開或手機屏幕變亮，則錢包內光線的強度也必然發生變化，而光線傳感器可將光線的變化轉變成電信號，進而實現信號的

傳遞。

電致變色是指材料的光學屬性（反射率、透過率、吸收率等）在外加電場的作用下發生穩定、可逆的顏色變化的現象，在外觀上表現為顏色和透明度的可逆變化。這種特性使得電致變色材料可應用于智能控制

領域。

本設計中通過將電致變色材料與光敏電阻或光線傳感器聯合使用的方法，利用電致變色材料在電壓或電流發生變化時會使電致變色材料的顏色或透明度變化的特性，使得錢包的外觀發生變化，進而起到提示使用者的功能，還可使錢包的美觀性更好，滿足人們對于錢包的美觀的

要求。

壓力傳感器是所有傳感器中研究最多的，它能感受壓力信號，并按照一定的規律將壓力信號轉化成電信號，其主要利用的是材料的某些特性，例如壓阻效應、壓電效應。

就本設計而言，為了盡可能地保證錢包的安全性，要求壓力傳感器響應快，靈敏度高以及小型化，可根據實際情況選擇壓電式壓力傳感器或CMOS集成壓力傳

感器。

傳感器及單片機技術聯合使用：傳感器可依靠本身具備的敏感元件和轉換元件靈敏地感觸到被測量元件包含的信息，按并照一定的精確度和參數公式把被測量轉化為相應的電信號，以實現傳輸信息、顯示、存儲、處理以及自動控制的功能。單片機是一種利用超大規模集成電路技術將具有數據處理能力的CPU、RAM、ROM、多種I/O和中斷系統、定時器等功能集成到一塊硅片構成的一個微型的計算機系統。不僅具備半導體硅片的原始特性，還具有單片機集成度高，體積小，可靠性高，處理能力強，運算速度快和精確度高的特點。本設計采用傳感器和單片機聯合使用的技術，不僅可實現相應的功能，還可有效改善傳感器的穩定性和抗干擾性能，使得傳感器工作的性能

更好。

3 結論

通過將傳感器和單片機聯用的技術應用于錢包，使錢包具備防盜、來電提醒和健康檢測的功能。且所選用的壓力傳感器、光線傳感器和心率傳感器等在現有技術中均有廣泛的應用和研究，可以根據實際需要進行選型。錢包的表面采用了電致變色材料薄膜，電致變色材料在外加電場的作用下可發生可逆的顏色和透明度變化的特性，不僅可以起到提示使用者的作用，而且使錢包更美觀，符合人們對于錢包選擇的基本

要求。

參考文獻

[1]舒秦，王瑞平，孫向紅.光敏電阻特性的研究[J].西安科技學院學報，2000（4）：377-379.

[2]張旭.單片機技術在傳感器設計中的應用[J].工藝與技術，2011（36）：132-133.

[3]包宏權.壓力傳感器結構設計和優化分析[D].南京：東南大學，2016.

[4]苑曉，賀澤民，張蘭英，等.電致變色材料研究及發展現狀[J].新材料產業，2014（5）：14-18.

[5]郭寶東，付志風，高永亮.基于光線傳感器的地鐵“二門”系統的防夾人方案設計[J].城市軌道交通研究，2014（2）：143-144.

[6]周璐.一種多功能錢包的設計[J].中國高新技術企業，2013（16）：28-29.endprint