老人跌倒警報器的設(shè)計(jì)

陸寅　朱鋁芬　楊帆

摘 要：隨著社會老齡化不斷加劇，老年人缺少看護(hù)，摔倒后不能及時救治的問題日益嚴(yán)重。為了能夠使老人在跌倒后能夠得到及時的救助，設(shè)計(jì)一款老人防跌倒警報器是非常有價值的。該文基于GPS自動定位技術(shù)和GSM短信報警技術(shù)，一旦老人跌倒，由蜂鳴器發(fā)出報警信號，請求周圍的人第一時間支援;同時準(zhǔn)確定位老人位置，向緊急聯(lián)系人發(fā)送定位信息請求支援，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場急救和遠(yuǎn)程呼叫的雙重救援，全方位第一時間救援老人，減少二次傷害。

關(guān)鍵詞：老人跌倒;警報器設(shè)計(jì);加速度傳感器;GSP;GSM;單片機(jī)

中圖分類號：TP277.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095-1302（2020）04-00-02

0 引 言

在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，物質(zhì)給人們帶來了對美好生活的向往，所以大批的年輕人選擇離開家鄉(xiāng)，前往大城市尋找發(fā)展的機(jī)會。但是毫無意外的是，他們年邁的父母孤單地留在了家里無人照看，一旦他們生病跌倒，獨(dú)居老人根本無法及時獲救，從而錯過最佳的治療時間，更有甚者，會因此喪命。

老人跌倒警報器的設(shè)計(jì)可以強(qiáng)有力地預(yù)防由于老人獨(dú)居時的傷害，也可以及時地向老人的監(jiān)護(hù)人發(fā)送警報短信以及老人的實(shí)時位置，保證老人在第一時間得到有效的救治，很大程度上能夠避免由于子女不在身邊而造成的二次傷害。

1 總體方案設(shè)計(jì)

老人跌倒警報器主要是由傾角傳感器、GPS模塊、GSM短信模塊、51單片機(jī)模塊、按鍵、蜂鳴器、LED燈組成。設(shè)備通過GPS和GSM之間的互相通信，可以實(shí)現(xiàn)將老人跌倒的精準(zhǔn)定位發(fā)送至監(jiān)護(hù)人手機(jī)號上的功能，利用傾角傳感器通過檢測老人跌倒時產(chǎn)生的向下加速度，可以判斷老人是否跌倒，實(shí)現(xiàn)觸發(fā)警報器的功能。具體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 傳感器電路設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)檢測到老人跌倒的功能，利用傳感器將現(xiàn)實(shí)中的加速度物理信號轉(zhuǎn)換為電信號，實(shí)現(xiàn)自動檢測智能控制，并結(jié)合單片機(jī)設(shè)置有10 s的誤差，防止誤檢測。傳感器電路如圖2所示。

2.2 蜂鳴器電路設(shè)計(jì)

蜂鳴器電路是報警電路的核心部分，通過蜂鳴器的聲響實(shí)現(xiàn)報警功能。

蜂鳴器是一個綜合結(jié)構(gòu)的電子傳輸裝置，在電子產(chǎn)品中廣泛使用。蜂鳴器根據(jù)供電方式分為兩種類型：壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器。在電路中，蜂鳴器以“H”或“HA”字母表示（使用“FM”“ZZG”“LB”“JD”等術(shù)語的舊標(biāo)準(zhǔn)），包括振動器和諧振器。蜂鳴器電路如圖3所示。

2.3 按鍵電路的設(shè)計(jì)

按鍵電路的設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)手動發(fā)送的功能。處理按鍵輸入信號的電路主要功能是消除按鍵抖動造成的重復(fù)信號輸入，帶CPU的設(shè)備通常用軟件消除抖動，不帶CPU的通常用單穩(wěn)態(tài)電路。按鍵電路如圖4所示。

3 軟件設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)自動識別老人跌倒標(biāo)志以及精確定位和發(fā)送短信告知監(jiān)護(hù)人的功能，需要進(jìn)行相應(yīng)的控制程序設(shè)計(jì)，其流程如圖5所示。

4 調(diào)試與優(yōu)化

通過軟硬件聯(lián)調(diào)，實(shí)現(xiàn)了自動檢測跌倒，并發(fā)出警報的基本功能。實(shí)物如圖6所示。

5 結(jié) 語

本文尋找到了生活中亟待解決的現(xiàn)實(shí)問題：防止老人跌倒，設(shè)計(jì)一款防止老人跌倒的警報器是有很大前景的，加上現(xiàn)在智能手機(jī)的出現(xiàn)，為人們提供了很好的研究平臺。同時也考慮到了老人對新型設(shè)備使用起來，可能不太熟練。所以減少了過多的復(fù)雜按鍵，利用加速度傳感器輸出跌倒特征，以及利用智能手機(jī)內(nèi)置定位系統(tǒng)，能夠在第一時間發(fā)出警報，并了解老人跌倒的具體位置。根據(jù)不同的情況，選擇合適的情景模式。情景一，可以將跌倒信息發(fā)送給居住較近的鄰居好友;情景二，在無人監(jiān)護(hù)的情況下，可以將跌倒信號實(shí)時遠(yuǎn)程監(jiān)控。利用加速度傳感器對老人的身體傾斜角度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，并且其識別是否具有跌倒特征。

然而，本文設(shè)計(jì)的老人跌倒警報器搜星容易受到環(huán)境的影響，定位功能不是很穩(wěn)定，未來考慮結(jié)合室內(nèi)搜星這一課題繼續(xù)研究。

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