基于传感器和单片机技术的多功能钱包设计

吕乐杨

摘 要 钱包和手机是我们必不可少的东西，外出时一般都会随身携带。我们习惯将各种卡放进钱包里，万一钱包丢失，不仅会使财产遭受损失，还会使个人信息泄露，甚至造成更加严重的后果。鉴于此，本文提出了一种基于传感器和单片机技术的多功能钱包的设想，集防盗、手机来电提醒、健康检测等多种功能于一体，便于携带，方便实用。

关键词 钱包；防盗；手机来电提醒；健康检测；传感器；单片机

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）195-0065-02

钱包和手机作为人们出行的必备品，一旦丢失将会给人们的生活造成许多不必要的麻烦，钱包被盗时往往由于使用者不能及时察觉而错过将钱包追回的时机，现有技术中虽然有在钱包上设置密码和报警装置以增强钱包安全性的措施，但报警装置一般只有在钱包与人体之间的距离超过设定值时才能触发报警装置，提示使用者。尤其是当使用者在街道上时，交通情况复杂，这就增大了使用者追回钱包的难度，不能从根本上杜绝钱包被盗，不具备在第一时间通知使用者钱包被盗的功能。此外，还有一些防盗报警装置需要与手机配合使用才能实现相关的功能，为了携带方便，很多人会将手机放入钱包，钱包被盗时就不能实现相应的防盗功能。而且，将手机放入钱包还会造成手机有电话进来时，使用者听不到来电提醒而错过重要的通话的情况发生。最后，心率作为人体健康检测的重要指标，如果能够实时检测心率，可以很大程度上避免很多突发疾病对人体造成伤害。钱包作为外出的必备品，如果具备心率检测的功能，将更好的满足人们生活的需要，使钱包的实用性更好。

1 设计思路

1.1 对钱包防盗的设计

为了从源头上避免钱包被盗，应当在除使用者之外的人接触到钱包时就提示使用者，使得使用者及时发现，避免钱包被除使用者之外的人手持，延误追回钱包的时机。在钱包的表面均匀设置多组压力传感器和手指凹槽，并在手指凹槽内设置指纹识别模块，在手指凹槽的周围设置指示灯，此外钱包的内部设置电源、GPS定位模块、单片机芯片、通信模块和报警模块。这样，当有人试图手持钱包时，钱包必定会感受到来自手的压力，通过在钱包本体上设置多组压力传感器，则在钱包被手持时，必然能够检测到信号，压力传感器将信号传递给单片机后，单片机控制指示灯闪烁，提示手持钱包的人在设定的时间内将手指放入手指凹槽内进行指纹识别，进而可判断手持钱包者的身份，若指纹识别未通过，或未在设定时间内进行指纹识别，则单片机可控制报警装置报警，使用者可及时发现有人试图拿走钱包，以便采取措施。同时，单片机控制通信模块将GPS定位模块检测到的地理位置信息发送给设定好的指定联系人（可包括钱包使用者和其他的紧急联系人，即使使用者本人的手机此时在钱包内，其他的紧急联系人也可及时报警或采取其他措施），进一步防止使用者在遇到暴力搶夺者时能更好的保障自身的财产安全。

1.2 对手机来电提醒的设计

手机的外表面采用电致变色材料薄膜，放置手机的钱包夹层内设置光敏电阻，将光敏电阻、电致变色材料薄膜和电源电连接构成闭合电路，则当有电话进来时，手机屏幕变亮，放置手机的钱包夹层内的光线强度也会增大，光敏电阻的阻值减小，电流增大，电致变色材料薄膜的颜色就会发生变化。使用者就可以通过钱包表面颜色的变化知道有电话进来。此外，在白天或光线好的地方，若钱包在使用完后没有正常关好，则钱包内的光敏电阻的阻值也会减小，进而引起电致变色材料薄膜的颜色变化，提示使用者及时合上钱包，更好的保障使用者的财产安全。也可采用光线传感器来替代光敏电阻，光线传感器可对光线的变化进行检测，并将信号传递给单片机，单片机控制执行相应的操作，使钱包表面的颜色发生变化，提示使用者。

1.3 钱包实现心率检测功能的设计

在钱包上设置一个手环，在手环与人体腕部贴合的部位设置心率传感器，不仅可将钱包固定在手腕处，携带更加方便，也可对使用者的心率进行检测。为了更好的保障使用者的人身安全，也可在手腕的外表面设置电致变色材料薄膜。当心率传感器检测到的心率信号超过设定值时，单片机控制电致变色材料薄膜的颜色发生变化，提示使用者，同时可通过通信模块将这一信息和GPS定位模块检测到的地理位置信息发送给指定的联系人，以便获得及时的

救助。

2 关键技术分析

光敏电阻：有些半导体材料在黑暗环境下电阻很大，但在有光照的情况下，随着光线强度变大，电阻值也相应减小，停止光照，则电阻值恢复，这就是光电导效应。光敏电阻就是根据这一原理制成的。利用光敏电阻的这一特性，可以改变电路中电流的大小。

光线传感器是一种可以感应光照强度的传感器，光线传感器由投光器和受光器组成，可将接收到的光信号转变为电信号。在本设计中，使用光线传感器也是为了起到类似的效果，若钱包打开或手机屏幕变亮，则钱包内光线的强度也必然发生变化，而光线传感器可将光线的变化转变成电信号，进而实现信号的

传递。

电致变色是指材料的光学属性（反射率、透过率、吸收率等）在外加电场的作用下发生稳定、可逆的颜色变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。这种特性使得电致变色材料可应用于智能控制

领域。

本设计中通过将电致变色材料与光敏电阻或光线传感器联合使用的方法，利用电致变色材料在电压或电流发生变化时会使电致变色材料的颜色或透明度变化的特性，使得钱包的外观发生变化，进而起到提示使用者的功能，还可使钱包的美观性更好，满足人们对于钱包的美观的

要求。

压力传感器是所有传感器中研究最多的，它能感受压力信号，并按照一定的规律将压力信号转化成电信号，其主要利用的是材料的某些特性，例如压阻效应、压电效应。

就本设计而言，为了尽可能地保证钱包的安全性，要求压力传感器响应快，灵敏度高以及小型化，可根据实际情况选择压电式压力传感器或CMOS集成压力传

感器。

传感器及单片机技术联合使用：传感器可依靠本身具备的敏感元件和转换元件灵敏地感触到被测量元件包含的信息，按并照一定的精确度和参数公式把被测量转化为相应的电信号，以实现传输信息、显示、存储、处理以及自动控制的功能。单片机是一种利用超大规模集成电路技术将具有数据处理能力的CPU、RAM、ROM、多种I/O和中断系统、定时器等功能集成到一块硅片构成的一个微型的计算机系统。不仅具备半导体硅片的原始特性，还具有单片机集成度高，体积小，可靠性高，处理能力强，运算速度快和精确度高的特点。本设计采用传感器和单片机联合使用的技术，不仅可实现相应的功能，还可有效改善传感器的稳定性和抗干扰性能，使得传感器工作的性能

更好。

3 结论

通过将传感器和单片机联用的技术应用于钱包，使钱包具备防盗、来电提醒和健康检测的功能。且所选用的压力传感器、光线传感器和心率传感器等在现有技术中均有广泛的应用和研究，可以根据实际需要进行选型。钱包的表面采用了电致变色材料薄膜，电致变色材料在外加电场的作用下可发生可逆的颜色和透明度变化的特性，不仅可以起到提示使用者的作用，而且使钱包更美观，符合人们对于钱包选择的基本

要求。

参考文献

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