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(tǒng)主要包括單片機、防摔倒檢測、發(fā)燒檢測、SOS一鍵報警、GSM短信發(fā)送和聲光報警模塊。ADXL345傾角傳感器會采集老人所產(chǎn)生的身體傾角，然后將采集到的數(shù)據(jù)送至STC89C52單片機進行處理，并且得出結(jié)論判斷老人是否跌倒。用MLX90614模塊檢測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)燒時會發(fā)出警報聲并將警報短信發(fā)送至預(yù)設(shè)手機上。同時，老人也可以按下SOS一鍵發(fā)送報警短信。

關(guān)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(fā)燒了或者走失時，如果能第一時間通知家人或者醫(yī)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(shè)備比較多，普遍功能比較單一，有僅僅監(jiān)測跌倒的、有監(jiān)測體溫的。例如針對防跌倒的，有基于視頻的跌倒監(jiān)測系統(tǒng)、基于地板震動的跌倒監(jiān)測系統(tǒng)。沒有一個融合了多功能安全監(jiān)測裝置，所以我們提出開發(fā)一個多功能的老年人安全守護系統(tǒng)，既能跌倒報警、發(fā)燒提示，還可以發(fā)送求助手機短信。

2 主要技術(shù)與功能

本系統(tǒng)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(shù)據(jù)、溫度傳感器采集體溫數(shù)據(jù)、一鍵開啟走失報警、GSM模塊能發(fā)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(tǒng)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(fā)燒時及時發(fā)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(fā)燒，

（4）GSM模塊能把用戶的緊急情況及時告訴相關(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

3.1 單片機主控電路

主控芯片采用STC89C52單片機。時鐘電路、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)備會配備一個電池盒，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

本設(shè)計選擇傾角傳感器ADXL345模塊實時檢測摔倒狀態(tài)信息。該器件提供多種特殊檢測功能?；顒雍头腔顒訖z測功能通過比較任意軸上的加速度與用戶設(shè)置的閾值來檢測有無運動發(fā)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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(nèi)。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(tài)。反復(fù)進行5次測量，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(jié)果送入單片機中。

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

3.5 SOS一鍵報警電路

緊急情況下，按下此鍵，直接發(fā)送報警短信到預(yù)設(shè)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(guān)引腳則跳為低電平。能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的手動輸入。

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

3.6 聲光報警電路

聲光報警電路包括二極管發(fā)光電路和蜂鳴器報警電路。當要發(fā)送手機短信時，LED 黃燈亮，蜂鳴器同時發(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(tǒng)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(qū)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(tǒng)選擇SIM800A模塊實現(xiàn)對系統(tǒng)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(wěn)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(xiàn)語音、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)計需求。

當檢測到有摔倒發(fā)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(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字符集且將儲存的警報短信發(fā)送到預(yù)先設(shè)置好的手機上。設(shè)置發(fā)送的字符集摔倒或者SOS一鍵報警為“help me?。?！”；發(fā)燒時為“Have a cold！?。　?。

4 結(jié)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(guān)注的熱點，本設(shè)計提出的方法，融合了判斷老人跌倒、發(fā)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。

參考文獻：

[1] 黃英.單片機工程應(yīng)用技術(shù)[M].上海：復(fù)旦大學出版社，2011.

[2] 趙小蘭，胡征，王培坤，等.多功能自行車碼表設(shè)計[J].電子測試，2013（20）：1-2.

[3] 孫寶元，楊寶清.傳感器及其應(yīng)用手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.

[4] Peter Van Der Linden.C專家編程[M].北京：人民郵電出版社，2003.

[5] 劉坤.51單片機典型應(yīng)用開發(fā)范例大全[M].北京：中國鐵道出版社，2011.

【通聯(lián)編輯：朱寶貴】