獨居老人服務系統設計

崔軍磊+陳文浩+王棚+程志遠

摘要：隨著老齡化社會的來臨，空巢老人的數量越來越多。針對這一問題，該文介紹一套以AT89C52單片機為控制器結合無線數據傳輸技術的獨居老人服務系統。系統主要包括防盜防災、照明、生命體征檢測和吃藥提醒功能。各部分間采用“單片機+無線模塊”方式進行通信，可以避免對房間既有線路進行改造。整個系統結構簡單方便，具有較好的實用價值。

關鍵詞：獨居老人；服務系統；單片機；無線模塊

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）34-0222-02

Abstract： With the coming of the aging society， the number of empty nest elderly is increasing. Aimed at this phenomenon， the paper introduces a in-home elderly service system Based on AT89C52 and wireless data transmission. The system mainly comprises anti-theft and disaster prevention， lighting， vital signs detecting and medication reminder. Each part uses the "MCU + wireless module" mode to communicate each other， which can avoid the transformation of the existing line of the room. The whole system is simple and convenient， which has good practical value.

Key words： Empty nest elderly； Service system； MCU； Wireless module

1 概述

人口老齡化現象在我國不斷加劇， 到2051年，國內每3個人中就有1個是老年人[1]。更令人擔憂的是，國內獨生子女家庭越來越多，未來將會出現一對夫妻要照顧4位老人的局面，這位家庭和社會的養老負擔帶來了巨大的壓力。如今，都市青年人群工作壓力大，難以分心照顧老人；而農村的青年群體外出打工者居多，更沒有條件和時間顧及留守的老人。在這種情況下，如何在日常生活持續照顧和監護老人的生命財產安全就是亟待解決的問題[2]。

在這樣的背景下，本文介紹一款獨居老人服務系統，可以為老人提供防盜防災、夜間照明、遠程生命體征檢測和吃藥提醒等生活和健康監護服務。是獨居老人居家生活的好幫手。

2 系統總體設計

本系統由主控、門窗防盜、防火、下雨提醒、吃藥提醒模塊和遠程生命體征檢測組成。由于老人獨自在家，財產安全是系統設計時不可忽視的重要環節，防盜防災必不可少。很多老人有行動不便的情況，日常生活的方方面面都不方便，所以系統設計了夜間照明和下雨提醒的功能。另外，老人的健康是親屬關心的重點，本系統設計了遠程生命體征檢測，隨后將重點介紹。圖1為系統總體設計框圖。

2.1 系統內數據傳輸

老人生活的房屋大多有了一定的房齡，如果為了安裝本系統而對房屋內既有的線路進行改造明顯不具有可行性，所以本系統采用無線方式進行系統內的數據傳輸。無線模塊采用nRF24L01無線收發一體芯片。該芯片工作在2.4GHz頻段，同時支持多點間通信，滿足本系統設計需求[2]。

主控采用“單片機+顯示屏+nRF24L01”的方式；防盜防災、下雨提醒、吃藥提醒這些功能模塊采用“單片機+傳感器+nRF24L01”的方式。此種數據傳輸方式功耗低且易于安裝，使系統實用性得到很大提升。圖2是系統所用nRF24L01模塊實物圖。

2.2 功能模塊設計

本系統設計的功能模塊主要包括有門窗防盜、防火、下雨提醒、夜間照明和吃藥提醒。為驗證系統可行性，開發了一套簡易設備來模擬系統運行。

門窗防盜模塊采用HC-SR505人體感應模塊，模塊有三個I/O，分別是電源正極、電源負極和輸出信號。工作電壓范圍為直流4.5V～20V，最大感應距離為3米。當人體進入其感應范圍則輸出高電平、人離開其感應范圍則輸出低電平。

防火功能使用火焰傳感器模塊，模塊有三個I/O，分別是電源正極、電源負極和輸出信號。工作電壓范圍為直流3.3V～5V，可以檢測波長在760nm～1100nm的光源。當感應到火焰時則輸出高電平、否則輸出低電平。

下雨提醒功能使用雨水感應傳感器模塊，模塊有四個I/O，分別是電源正極、電源負極和數字開關量輸出信號（DO）和模擬量輸出信號（AO）。工作電壓范圍為直流3.3V～5V，感應板上沒有水滴時，DO輸出為高電平，當感應到水滴，DO輸出低電平。AO口用來感應器雨量的大小。

夜間照明功能是為了老人可以在停電的夜晚通過主控板就可以打開房間內的照明節點。選用E10螺口LED小燈泡，工作電壓直流4V-5V。將燈泡與5V繼電器模塊連接，可由主控板無線控制其開關。

吃藥提醒功能由DS1302實時時鐘模塊提供計時功能。因為現實生活中不同種類藥物的服用間隔不定，該功能可由用戶設置定時時長。當到吃藥時間時，該功能模塊可使蜂鳴器報警并由無線模塊通知主控板吃藥時間到。

2.3 遠程生命體征檢測

對于獨居老人的親屬子女來說，老年的身體健康總是他們關心所在。而老年人免疫力低下，這就需要在日常生活中連續監測老年人的身體狀態。本系統以體溫檢測為例，探索此種遠程體征檢測模式。

首先進行體溫采集，體溫采集使用DS18B20溫度傳感器。DS18B20模塊的測溫范圍為-55～+123攝氏度，在-10～+85的范圍內，測溫精度為±0.5攝氏度[4]。

當采集到溫度之后，由SIM900數據傳輸模塊將溫度以短信的形式發送給社區醫院或者老人的親屬。圖4是SIM900數據傳輸模塊實物圖，圖5是接收端效果圖。

2.4 系統總體運行

系統的軟件設計流程如圖6所示，當系統啟動后，首先通過各功能模塊的傳感器判斷有無需要處理的情況發生，當傳感器被觸發時，功能模塊即報警并通知主控模塊，當用戶得知情況并已處理完成時可以恢復系統至初始狀態。

以著火和下雨為例，圖7展示了系統運行的效果。當初始化后，主控顯示”ready”狀態，當著火和下雨時，系統顯示“fire”和”rain”。

3 結論

本文介紹了一個基于單片機的獨居老人服務系統設計。系統運用無線模塊傳輸數據，使系統安裝簡單方便。同時，以體溫檢測為例，探索了遠程醫療的實現。系統整體價格低廉，使用方便，具有較高的實用價值。

參考文獻：

[1] 姚從容，李建民.人口老齡化與經濟發展水平：國際比較及其啟示[J].人口與發展，2008， 14（2）：80-87.

[2] 張斌彪. 老人遠程看護系統的設計和實現[D]. 吉林大學， 2015.

[3] 廖平， 喬剛. 基于nRF2401的近距離點對多點無線通信系統[J]. 現代電子技術， 2006， 29（11）：18-20.

[4] 包敬海， 樊東紅， 陸安山，等. 基于DS18B20的多點體溫檢測系統的研究[J]. 自動化與儀表， 2010， 25（2）：20-22.endprint