独居老人服务系统设计

崔军磊+陈文浩+王棚+程志远

摘要：随着老龄化社会的来临，空巢老人的数量越来越多。针对这一问题，该文介绍一套以AT89C52单片机为控制器结合无线数据传输技术的独居老人服务系统。系统主要包括防盗防灾、照明、生命体征检测和吃药提醒功能。各部分间采用“单片机+无线模块”方式进行通信，可以避免对房间既有线路进行改造。整个系统结构简单方便，具有较好的实用价值。

关键词：独居老人；服务系统；单片机；无线模块

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：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

人口老龄化现象在我国不断加剧， 到2051年，国内每3个人中就有1个是老年人[1]。更令人担忧的是，国内独生子女家庭越来越多，未来将会出现一对夫妻要照顾4位老人的局面，这位家庭和社会的养老负担带来了巨大的压力。如今，都市青年人群工作压力大，难以分心照顾老人；而农村的青年群体外出打工者居多，更没有条件和时间顾及留守的老人。在这种情况下，如何在日常生活持续照顾和监护老人的生命财产安全就是亟待解决的问题[2]。

在这样的背景下，本文介绍一款独居老人服务系统，可以为老人提供防盗防灾、夜间照明、远程生命体征检测和吃药提醒等生活和健康监护服务。是独居老人居家生活的好帮手。

2 系统总体设计

本系统由主控、门窗防盗、防火、下雨提醒、吃药提醒模块和远程生命体征检测组成。由于老人独自在家，财产安全是系统设计时不可忽视的重要环节，防盗防灾必不可少。很多老人有行动不便的情况，日常生活的方方面面都不方便，所以系统设计了夜间照明和下雨提醒的功能。另外，老人的健康是亲属关心的重点，本系统设计了远程生命体征检测，随后将重点介绍。图1为系统总体设计框图。

2.1 系统内数据传输

老人生活的房屋大多有了一定的房龄，如果为了安装本系统而对房屋内既有的线路进行改造明显不具有可行性，所以本系统采用无线方式进行系统内的数据传输。无线模块采用nRF24L01无线收发一体芯片。该芯片工作在2.4GHz频段，同时支持多点间通信，满足本系统设计需求[2]。

主控采用“单片机+显示屏+nRF24L01”的方式；防盗防灾、下雨提醒、吃药提醒这些功能模块采用“单片机+传感器+nRF24L01”的方式。此种数据传输方式功耗低且易于安装，使系统实用性得到很大提升。图2是系统所用nRF24L01模块实物图。

2.2 功能模块设计

本系統设计的功能模块主要包括有门窗防盗、防火、下雨提醒、夜间照明和吃药提醒。为验证系统可行性，开发了一套简易设备来模拟系统运行。

门窗防盗模块采用HC-SR505人体感应模块，模块有三个I/O，分别是电源正极、电源负极和输出信号。工作电压范围为直流4.5V～20V，最大感应距离为3米。当人体进入其感应范围则输出高电平、人离开其感应范围则输出低电平。

防火功能使用火焰传感器模块，模块有三个I/O，分别是电源正极、电源负极和输出信号。工作电压范围为直流3.3V～5V，可以检测波长在760nm～1100nm的光源。当感应到火焰时则输出高电平、否则输出低电平。

下雨提醒功能使用雨水感应传感器模块，模块有四个I/O，分别是电源正极、电源负极和数字开关量输出信号（DO）和模拟量输出信号（AO）。工作电压范围为直流3.3V～5V，感应板上没有水滴时，DO输出为高电平，当感应到水滴，DO输出低电平。AO口用来感应器雨量的大小。

夜间照明功能是为了老人可以在停电的夜晚通过主控板就可以打开房间内的照明节点。选用E10螺口LED小灯泡，工作电压直流4V-5V。将灯泡与5V继电器模块连接，可由主控板无线控制其开关。

吃药提醒功能由DS1302实时时钟模块提供计时功能。因为现实生活中不同种类药物的服用间隔不定，该功能可由用户设置定时时长。当到吃药时间时，该功能模块可使蜂鸣器报警并由无线模块通知主控板吃药时间到。

2.3 远程生命体征检测

对于独居老人的亲属子女来说，老年的身体健康总是他们关心所在。而老年人免疫力低下，这就需要在日常生活中连续监测老年人的身体状态。本系统以体温检测为例，探索此种远程体征检测模式。

首先进行体温采集，体温采集使用DS18B20温度传感器。DS18B20模块的测温范围为-55～+123摄氏度，在-10～+85的范围内，测温精度为±0.5摄氏度[4]。

当采集到温度之后，由SIM900数据传输模块将温度以短信的形式发送给社区医院或者老人的亲属。图4是SIM900数据传输模块实物图，图5是接收端效果图。

2.4 系统总体运行

系统的软件设计流程如图6所示，当系统启动后，首先通过各功能模块的传感器判断有无需要处理的情况发生，当传感器被触发时，功能模块即报警并通知主控模块，当用户得知情况并已处理完成时可以恢复系统至初始状态。

以着火和下雨为例，图7展示了系统运行的效果。当初始化后，主控显示”ready”状态，当着火和下雨时，系统显示“fire”和”rain”。

3 结论

本文介绍了一个基于单片机的独居老人服务系统设计。系统运用无线模块传输数据，使系统安装简单方便。同时，以体温检测为例，探索了远程医疗的实现。系统整体价格低廉，使用方便，具有较高的实用价值。

参考文献：

[1] 姚从容，李建民.人口老龄化与经济发展水平：国际比较及其启示[J].人口与发展，2008， 14（2）：80-87.

[2] 张斌彪. 老人远程看护系统的设计和实现[D]. 吉林大学， 2015.

[3] 廖平， 乔刚. 基于nRF2401的近距离点对多点无线通信系统[J]. 现代电子技术， 2006， 29（11）：18-20.

[4] 包敬海， 樊东红， 陆安山，等. 基于DS18B20的多点体温检测系统的研究[J]. 自动化与仪表， 2010， 25（2）：20-22.endprint