一種老年人安全守護系統

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系統主要包括單片機、防摔倒檢測、發燒檢測、SOS一鍵報警、GSM短信發送和聲光報警模塊。ADXL345傾角傳感器會采集老人所產生的身體傾角，然后將采集到的數據送至STC89C52單片機進行處理，并且得出結論判斷老人是否跌倒。用MLX90614模塊檢測并判斷老人是否出現發燒。且在判斷有跌倒發生或者發燒時會發出警報聲并將警報短信發送至預設手機上。同時，老人也可以按下SOS一鍵發送報警短信。

關鍵詞：老年人安全；ADXL345；STC89C52；GSM；MLX90614

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）08-0183-03

1 引言

越來越多的獨居、空巢老人，除了精神上得不到撫慰，人身安全也得不到保障。當老人跌倒時、發燒了或者走失時，如果能第一時間通知家人或者醫護人員，就能使他們獲得及時的幫助，從而減小傷害。

目前針對老年人安全的檢測設備比較多，普遍功能比較單一，有僅僅監測跌倒的、有監測體溫的。例如針對防跌倒的，有基于視頻的跌倒監測系統、基于地板震動的跌倒監測系統。沒有一個融合了多功能安全監測裝置，所以我們提出開發一個多功能的老年人安全守護系統，既能跌倒報警、發燒提示，還可以發送求助手機短信。

2 主要技術與功能

本系統采用單片機為主控芯片，三角度加速度傳感器采集老年人身體傾角數據、溫度傳感器采集體溫數據、一鍵開啟走失報警、GSM模塊能發送報警提示短信，另外還有由蜂鳴器和二極管組成的聲光報警。

系統完成的功能如下：

（1）加速度傳感器電路用來判斷是否有跌倒。

（2）聲光報警電路則在跌倒和發燒時及時發出響聲提醒周圍的人進行救助。

（3）溫度傳感器電路是測量用戶是否發燒，

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

3 各部分電路設計

3.1 單片機主控電路

主控芯片采用STC89C52單片機。時鐘電路、復位電路、電源電路一起組成了最小系統，如圖2所示。

3.2 電源電路

為了用戶使用方便，設備會配備一個電池盒，可放3節1.5V的干電池；也可用USB供電。SW是自鎖開關，第一次按下開關，系統電源有電源，并且紅燈亮起。再次按下開關，系統沒有電壓，且紅燈熄滅。

3.3 ADXL345傾角傳感器模塊電路設計

本設計選擇傾角傳感器ADXL345模塊實時檢測摔倒狀態信息。該器件提供多種特殊檢測功能。活動和非活動檢測功能通過比較任意軸上的加速度與用戶設置的閾值來檢測有無運動發生。敲擊檢測功能可以檢測任意方向的單振和雙振動作。自由落體檢測功能可以檢測器件是否正在掉落。這些功能可以獨立映射到兩個中斷輸出引腳中的一個。

ADXL345模塊會將測量的角度數據轉換為X Y Z三個軸上的加速度變化值，并判斷是否在正常值范圍內。這里要引入一個概念向量幅值SVA=，當SVA小于1接近于0時可以理解為處于失重狀態。反復進行5次測量，如有超過兩次的數據顯示不正常則判定為摔倒。

3.4 溫度檢測模塊

溫度檢測模塊，由紅外非接觸測量溫度傳感器MLX90614測量當前的溫度，并將結果送入單片機中。

溫度檢測模塊先將輸入的數據轉換為溫度值，所測溫度值將與用戶設置存儲在TH和TL內的觸發值相比較，如果測溫結果高于設定的值，會提示發燒。

3.5 SOS一鍵報警電路

緊急情況下，按下此鍵，直接發送報警短信到預設的手機。未按下時，按鍵的單片機把控引腳為高電平，在按下按鍵后，相關引腳則跳為低電平。能夠實現對系統的手動輸入。

另外一個按鍵S2的作用為當發生誤報情況時，在前十五秒按下此鍵，系統停止警報并且取消短信的發出。

3.6 聲光報警電路

聲光報警電路包括二極管發光電路和蜂鳴器報警電路。當要發送手機短信時，LED 黃燈亮，蜂鳴器同時發出聲音，提示周圍的人。

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

本系統所采用的報警模塊為5V有源蜂鳴器模塊，電路中采用三極管9012來驅動，只要單片機控制引腳為低電平，蜂鳴器就會鳴叫報警，反之則不鳴叫，可以通過控制單片機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

本系統選擇SIM800A模塊實現對系統的遠程短信信息交互。當SIM800A是一款兩頻GSM/GPRS模塊，為SMT封裝。其性能穩定，外觀小巧，性價比高，能滿足客戶的多種需求。SIM800A工作頻率為GSM/GPRS 900/1800MHz，可以低功耗實現語音、SMS和數據信息的傳輸。SIM800A尺寸為24*24*3mm，能適用于各種緊湊型產品設計需求。

當檢測到有摔倒發燒，且時長超過15秒，或者檢測到SOS按鍵按下時，GSM模塊會從休眠狀態被喚醒，并且開始發送相應指令。將短信模式設置為文本模式并將字符集設置為GSM字符集且將儲存的警報短信發送到預先設置好的手機上。設置發送的字符集摔倒或者SOS一鍵報警為“help me?。。　?；發燒時為“Have a cold！??！”。

4 結論

伴隨著全世界人口老齡化的趨勢，老年人的安全成為全社會關注的熱點，本設計提出的方法，融合了判斷老人跌倒、發燒和一鍵報警求助功能，特點是功能齊全、操作方便，具有一定的實用價值。

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【通聯編輯：朱寶貴】