徐艷 王曉蘭 段蘇蘇 蘆昕 王軒 杜佳琦

摘要：該文所提出的一種老年人安全守護(hù)系統(tǒng)主要包括單片機(jī)、防摔倒檢測(cè)、發(fā)燒檢測(cè)、SOS一鍵報(bào)警、GSM短信發(fā)送和聲光報(bào)警模塊。ADXL345傾角傳感器會(huì)采集老人所產(chǎn)生的身體傾角，然后將采集到的數(shù)據(jù)送至STC89C52單片機(jī)進(jìn)行處理，并且得出結(jié)論判斷老人是否跌倒。用MLX90614模塊檢測(cè)并判斷老人是否出現(xiàn)發(fā)燒。且在判斷有跌倒發(fā)生或者發(fā)燒時(shí)會(huì)發(fā)出警報(bào)聲并將警報(bào)短信發(fā)送至預(yù)設(shè)手機(jī)上。同時(shí)，老人也可以按下SOS一鍵發(fā)送報(bào)警短信。

關(guān)鍵詞：老年人安全；ADXL345；STC89C52；GSM；MLX90614

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）08-0183-03

1 引言

越來(lái)越多的獨(dú)居、空巢老人，除了精神上得不到撫慰，人身安全也得不到保障。當(dāng)老人跌倒時(shí)、發(fā)燒了或者走失時(shí)，如果能第一時(shí)間通知家人或者醫(yī)護(hù)人員，就能使他們獲得及時(shí)的幫助，從而減小傷害。

目前針對(duì)老年人安全的檢測(cè)設(shè)備比較多，普遍功能比較單一，有僅僅監(jiān)測(cè)跌倒的、有監(jiān)測(cè)體溫的。例如針對(duì)防跌倒的，有基于視頻的跌倒監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、基于地板震動(dòng)的跌倒監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。沒有一個(gè)融合了多功能安全監(jiān)測(cè)裝置，所以我們提出開發(fā)一個(gè)多功能的老年人安全守護(hù)系統(tǒng)，既能跌倒報(bào)警、發(fā)燒提示，還可以發(fā)送求助手機(jī)短信。

2 主要技術(shù)與功能

本系統(tǒng)采用單片機(jī)為主控芯片，三角度加速度傳感器采集老年人身體傾角數(shù)據(jù)、溫度傳感器采集體溫?cái)?shù)據(jù)、一鍵開啟走失報(bào)警、GSM模塊能發(fā)送報(bào)警提示短信，另外還有由蜂鳴器和二極管組成的聲光報(bào)警。

系統(tǒng)完成的功能如下：

（1）加速度傳感器電路用來(lái)判斷是否有跌倒。

（2）聲光報(bào)警電路則在跌倒和發(fā)燒時(shí)及時(shí)發(fā)出響聲提醒周圍的人進(jìn)行救助。

（3）溫度傳感器電路是測(cè)量用戶是否發(fā)燒，

（4）GSM模塊能把用戶的緊急情況及時(shí)告訴相關(guān)的人。在周圍沒人的情況下能也能通知到家人。

3 各部分電路設(shè)計(jì)

3.1 單片機(jī)主控電路

主控芯片采用STC89C52單片機(jī)。時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、電源電路一起組成了最小系統(tǒng)，如圖2所示。

3.2 電源電路

為了用戶使用方便，設(shè)備會(huì)配備一個(gè)電池盒，可放3節(jié)1.5V的干電池；也可用USB供電。SW是自鎖開關(guān)，第一次按下開關(guān)，系統(tǒng)電源有電源，并且紅燈亮起。再次按下開關(guān)，系統(tǒng)沒有電壓，且紅燈熄滅。

3.3 ADXL345傾角傳感器模塊電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)選擇傾角傳感器ADXL345模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)摔倒?fàn)顟B(tài)信息。該器件提供多種特殊檢測(cè)功能。活動(dòng)和非活動(dòng)檢測(cè)功能通過比較任意軸上的加速度與用戶設(shè)置的閾值來(lái)檢測(cè)有無(wú)運(yùn)動(dòng)發(fā)生。敲擊檢測(cè)功能可以檢測(cè)任意方向的單振和雙振動(dòng)作。自由落體檢測(cè)功能可以檢測(cè)器件是否正在掉落。這些功能可以獨(dú)立映射到兩個(gè)中斷輸出引腳中的一個(gè)。

ADXL345模塊會(huì)將測(cè)量的角度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為X Y Z三個(gè)軸上的加速度變化值，并判斷是否在正常值范圍內(nèi)。這里要引入一個(gè)概念向量幅值SVA=，當(dāng)SVA小于1接近于0時(shí)可以理解為處于失重狀態(tài)。反復(fù)進(jìn)行5次測(cè)量，如有超過兩次的數(shù)據(jù)顯示不正常則判定為摔倒。

3.4 溫度檢測(cè)模塊

溫度檢測(cè)模塊，由紅外非接觸測(cè)量溫度傳感器MLX90614測(cè)量當(dāng)前的溫度，并將結(jié)果送入單片機(jī)中。

溫度檢測(cè)模塊先將輸入的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為溫度值，所測(cè)溫度值將與用戶設(shè)置存儲(chǔ)在TH和TL內(nèi)的觸發(fā)值相比較，如果測(cè)溫結(jié)果高于設(shè)定的值，會(huì)提示發(fā)燒。

3.5 SOS一鍵報(bào)警電路

緊急情況下，按下此鍵，直接發(fā)送報(bào)警短信到預(yù)設(shè)的手機(jī)。未按下時(shí)，按鍵的單片機(jī)把控引腳為高電平，在按下按鍵后，相關(guān)引腳則跳為低電平。能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的手動(dòng)輸入。

另外一個(gè)按鍵S2的作用為當(dāng)發(fā)生誤報(bào)情況時(shí)，在前十五秒按下此鍵，系統(tǒng)停止警報(bào)并且取消短信的發(fā)出。

3.6 聲光報(bào)警電路

聲光報(bào)警電路包括二極管發(fā)光電路和蜂鳴器報(bào)警電路。當(dāng)要發(fā)送手機(jī)短信時(shí)，LED 黃燈亮，蜂鳴器同時(shí)發(fā)出聲音，提示周圍的人。

發(fā)光二極管通常被稱作LED燈，是一種半導(dǎo)體二極管，擁有電能轉(zhuǎn)換為光能使用的能力。電阻能起到限流保護(hù)LED燈的作用。拉低單片機(jī)控制引腳時(shí)，LED燈亮，反之則不亮。

本系統(tǒng)所采用的報(bào)警模塊為5V有源蜂鳴器模塊，電路中采用三極管9012來(lái)驅(qū)動(dòng)，只要單片機(jī)控制引腳為低電平，蜂鳴器就會(huì)鳴叫報(bào)警，反之則不鳴叫，可以通過控制單片機(jī)引腳方波輸出形式控制蜂鳴器的鳴叫方式。

3.7 GSM模塊電路

本系統(tǒng)選擇SIM800A模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程短信信息交互。當(dāng)SIM800A是一款兩頻GSM/GPRS模塊，為SMT封裝。其性能穩(wěn)定，外觀小巧，性價(jià)比高，能滿足客戶的多種需求。SIM800A工作頻率為GSM/GPRS 900/1800MHz，可以低功耗實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、SMS和數(shù)據(jù)信息的傳輸。SIM800A尺寸為24*24*3mm，能適用于各種緊湊型產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求。

當(dāng)檢測(cè)到有摔倒發(fā)燒，且時(shí)長(zhǎng)超過15秒，或者檢測(cè)到SOS按鍵按下時(shí)，GSM模塊會(huì)從休眠狀態(tài)被喚醒，并且開始發(fā)送相應(yīng)指令。將短信模式設(shè)置為文本模式并將字符集設(shè)置為GSM字符集且將儲(chǔ)存的警報(bào)短信發(fā)送到預(yù)先設(shè)置好的手機(jī)上。設(shè)置發(fā)送的字符集摔倒或者SOS一鍵報(bào)警為“help me?。?！”；發(fā)燒時(shí)為“Have a cold！?。　?。

4 結(jié)論

伴隨著全世界人口老齡化的趨勢(shì)，老年人的安全成為全社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)，本設(shè)計(jì)提出的方法，融合了判斷老人跌倒、發(fā)燒和一鍵報(bào)警求助功能，特點(diǎn)是功能齊全、操作方便，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

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【通聯(lián)編輯：朱寶貴】