現代獨居老人智能巢設計

孫園奧 鄒存芝 孫源廷 溫瑞峰 張俊杰 孫嘉誠

(哈爾濱石油學院，黑龍江 哈爾濱150027)

現代社會隨著物聯網的飛速發展同時也出現很多智能家居產品。本設計將側重點放在了智能家居在安全方面顧及不到的方面。力求讓本設計在功能方面不輸于現代智能家居的同時，在安全方面擁有比現代智能家居更出色的表現。為實現在安全方面的升級，本設計摒棄了智能家居在聯網方面的設計，同時采用了自行設計的單片機運行系統。本系統針對于獨居空巢老人，為這類人群服務。利用傳感器采集信息傳遞給單片機處理器，再有單片機判斷情況并且做出反應。本系統應用了單片機應用技術、傳感器技術，采用多處理器處理方式。采用傳感器群收集信息反饋給系統，系統通過分析處理后給出最終的處理方案并采取措施。由于本設計采用單片機內運行系統的方式，所以不用擔心聯網入侵的風險。并且通過傳感器和單片機系統及中斷設計形成了三個級別的異常篩選，分析異常來源、程度、中斷優先級及響應優先級。為本系統的安全和實用性提供堅實的保障。

1 系統總體構架

系統以單片機為核心處理器，通過傳感器群采集周邊信息。信息采用SPI 通信方式傳輸到單片機系統。通過系統進行異常分級處理和響應分級實現多異常情況下系統能保持穩定運行并且迅速反應。硬件系統分為三部分：火災監測、窗戶防控、備用電力系統。由這三個部分延伸出多級分化的硬件架構。同時還配備顯示屏幕，實時的反饋設備運行的情況。

本設計為保證系統穩定、安全的運行，所以是完全不聯網的。軟件完全有設計者自行編寫，整個設計的三個部分的軟件自成系統又可以互相配合。也就代表這可以各部分是可以獨立工作的。

2 系統設計

2.1 火焰監測部分

硬件：

圖1 傳感器群硬件連接圖

采用60 度火焰傳感器以及180 度舵機監測270 度內的明火。傳感器數據傳輸連接處理器外部中斷口（INT0/P3^2），由軟件將其搶占優先級和響應優先級置于最高位，以保證處理危險情況的軟件程序程序及時反應。如圖1 所示。

2.2 窗戶防控部分

圖2 射頻模塊及舵機硬件連接圖

硬件：本波分采用射頻裝置做遙控模塊，將射頻模塊的三個輸出引腳連接在處理器上，同時狀態引腳懸空。射頻模塊的引腳在無動作命令是持續輸出低電平，收到動作命令之后會轉為上升沿并持續輸出高電平。舵機的控制也采用PWM調制，保證舵機的可以轉動的各個角度。如圖2 所示。

2.3 備用電力系統

圖3 備用電源電路設計圖

本部分主要用于保證整個系統可以在斷電的時候可以穩定運行，在斷定之后可以迅速接通系統自帶的備用電源，維持系統穩定運行。由于本部分是保證整個系統與行穩定的重要一環，所以未采用任何軟件控制。完全有電源電路的正極連接繼電器觸發引腳IN 來判斷是否由外來電路供電，一旦IN 口沒有收到來自電源的電壓，繼電器公共端COM 會和常閉端NC 連接，提供外部電源。如圖3 所示。

3 軟件設計

本系統采用C 語言搭建軟件系統，在程序初始化之后，微處理器會根據C 語言編寫的程序運行循環執行。

4 系統總結

相對于現在市面上的智能家居，本設計不需要連接網絡，也不需要人工操作。為保安全本設計有八位處理器自成系統，保證不會受到來自網絡的侵害。并且在每個把微處理器上預留了多個擴展口，未以后的升級開發做準備。并且本系統的不但可以聯合在一起形成一套完整的系統，甚至每一個部分都是可以獨立運行、獨立處理異常和調用執行單元的。只不過每部分負責的功能不同，考慮到使用者各自的需求不同，可以分開選用。

獨居老人智能巢與市場智能家居相比的優勢：

4.1 穩定性：擁有可以長時間自主運行并且穩定的系統，并且擁有應對斷電等異常情況。

4.2 安全性：采取內部系統且不聯網的形式，比一般的智能聯網家居更加安全，并且更符合老年人的需求。

4.3 便捷性：考慮到老年人的身體狀況，采用射頻技術以及自動監測的工作模式，方便老年人的使用且操作簡單。

4.4 性價比：本設計分為幾個部分，可以組合安裝或是部分安裝。可以成系統的運行或是單獨運行。并且提前預留了擴展位可以隨時添加需求。

5 結論

本系統針對于獨居空巢老人，為這類人群服務。利用傳感器采集信息傳遞給單片機處理器，再有單片機判斷情況并且做出反應。本系統應用了單片機應用技術、傳感器技術，采用多處理器處理方式，并且還設計了中斷處理的優先級。能在發生需要系統處理的情況時及時、準確的做出反應。并且在多個突發狀況發生時能同時執行多個任務不發生沖突。而且使用者還可以通過系統處理的突發狀況來判斷家里的隱患，防患于未然。相信在未來，本系統能幫助所有的使用者，讓他們生活的更好、更安心。