一种老年人安全守护系统
2019-05-23徐艳王晓兰段苏苏芦昕王轩杜佳琦
徐艳 王晓兰 段苏苏 芦昕 王轩 杜佳琦
摘要：该文所提出的一种老年人安全守护系统主要包括单片机、防摔倒检测、发烧检测、SOS一键报警、GSM短信发送和声光报警模块。ADXL345倾角传感器会采集老人所产生的身体倾角，然后将采集到的数据送至STC89C52单片机进行处理，并且得出结论判断老人是否跌倒。用MLX90614模块检测并判断老人是否出现发烧。且在判断有跌倒发生或者发烧时会发出警报声并将警报短信发送至预设手机上。同时，老人也可以按下SOS一键发送报警短信。
关键词：老年人安全；ADXL345；STC89C52；GSM；MLX90614
中图分类号：G642 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2019）08-0183-03
1 引言
越来越多的独居、空巢老人，除了精神上得不到抚慰，人身安全也得不到保障。当老人跌倒时、发烧了或者走失时，如果能第一时间通知家人或者医护人员，就能使他们获得及时的帮助，从而减小伤害。
目前针对老年人安全的检测设备比较多，普遍功能比较单一，有仅仅监测跌倒的、有监测体温的。例如针对防跌倒的，有基于视频的跌倒监测系统、基于地板震动的跌倒监测系统。没有一个融合了多功能安全监测装置，所以我们提出开发一个多功能的老年人安全守护系统，既能跌倒报警、发烧提示，还可以发送求助手机短信。
2 主要技术与功能
本系统采用单片机为主控芯片，三角度加速度传感器采集老年人身体倾角数据、温度传感器采集体温数据、一键开启走失报警、GSM模块能发送报警提示短信，另外还有由蜂鸣器和二极管组成的声光报警。
系统完成的功能如下：
（1）加速度传感器电路用来判断是否有跌倒。
（2）声光报警电路则在跌倒和发烧时及时发出响声提醒周围的人进行救助。
（3）温度传感器电路是测量用户是否发烧，
（4）GSM模块能把用户的紧急情况及时告诉相关的人。在周围没人的情况下能也能通知到家人。
3 各部分电路设计
3.1 单片机主控电路
主控芯片采用STC89C52单片机。时钟电路、复位电路、电源电路一起组成了最小系统，如图2所示。
3.2 电源电路
为了用户使用方便，设备会配备一个电池盒，可放3节1.5V的干电池；也可用USB供电。SW是自锁开关，第一次按下开关，系统电源有电源，并且红灯亮起。再次按下开关，系统没有电压，且红灯熄灭。
3.3 ADXL345倾角传感器模块电路设计
本设计选择倾角传感器ADXL345模块实时检测摔倒状态信息。该器件提供多种特殊检测功能。活动和非活动检测功能通过比较任意轴上的加速度与用户设置的阈值来检测有无运动发生。敲击检测功能可以檢测任意方向的单振和双振动作。自由落体检测功能可以检测器件是否正在掉落。这些功能可以独立映射到两个中断输出引脚中的一个。
ADXL345模块会将测量的角度数据转换为X Y Z三个轴上的加速度变化值，并判断是否在正常值范围内。这里要引入一个概念向量幅值SVA=
3.4 温度检测模块
温度检测模块，由红外非接触测量温度传感器MLX90614测量当前的温度，并将结果送入单片机中。
温度检测模块先将输入的数据转换为温度值，所测温度值将与用户设置存储在TH和TL内的触发值相比较，如果测温结果高于设定的值，会提示发烧。
3.5 SOS一键报警电路
紧急情况下，按下此键，直接发送报警短信到预设的手机。未按下时，按键的单片机把控引脚为高电平，在按下按键后，相关引脚则跳为低电平。能够实现对系统的手动输入。
另外一个按键S2的作用为当发生误报情况时，在前十五秒按下此键，系统停止警报并且取消短信的发出。
3.6 声光报警电路
声光报警电路包括二极管发光电路和蜂鸣器报警电路。当要发送手机短信时，LED 黄灯亮，蜂鸣器同时发出声音，提示周围的人。
发光二极管通常被称作LED灯，是一种半导体二极管，拥有电能转换为光能使用的能力。电阻能起到限流保护LED灯的作用。拉低单片机控制引脚时，LED灯亮，反之则不亮。
本系统所采用的报警模块为5V有源蜂鸣器模块，电路中采用三极管9012来驱动，只要单片机控制引脚为低电平，蜂鸣器就会鸣叫报警，反之则不鸣叫，可以通过控制单片机引脚方波输出形式控制蜂鸣器的鸣叫方式。
3.7 GSM模块电路
本系统选择SIM800A模块实现对系统的远程短信信息交互。当SIM800A是一款两频GSM/GPRS模块，为SMT封装。其性能稳定，外观小巧，性价比高，能满足客户的多种需求。SIM800A工作频率为GSM/GPRS 900/1800MHz，可以低功耗实现语音、SMS和数据信息的传输。SIM800A尺寸为24*24*3mm，能适用于各种紧凑型产品设计需求。
当检测到有摔倒发烧，且时长超过15秒，或者检测到SOS按键按下时，GSM模块会从休眠状态被唤醒，并且开始发送相应指令。将短信模式设置为文本模式并将字符集设置为GSM字符集且将储存的警报短信发送到预先设置好的手机上。设置发送的字符集摔倒或者SOS一键报警为“help me！！！”；发烧时为“Have a cold！！！”。
4 结论
伴随着全世界人口老龄化的趋势，老年人的安全成为全社会关注的热点，本设计提出的方法，融合了判断老人跌倒、发烧和一键报警求助功能，特点是功能齐全、操作方便，具有一定的实用价值。
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【通联编辑：朱宝贵】
