现代独居老人智能巢设计

孙园奥 邹存芝 孙源廷 温瑞峰 张俊杰 孙嘉诚

(哈尔滨石油学院，黑龙江 哈尔滨150027)

现代社会随着物联网的飞速发展同时也出现很多智能家居产品。本设计将侧重点放在了智能家居在安全方面顾及不到的方面。力求让本设计在功能方面不输于现代智能家居的同时，在安全方面拥有比现代智能家居更出色的表现。为实现在安全方面的升级，本设计摒弃了智能家居在联网方面的设计，同时采用了自行设计的单片机运行系统。本系统针对于独居空巢老人，为这类人群服务。利用传感器采集信息传递给单片机处理器，再有单片机判断情况并且做出反应。本系统应用了单片机应用技术、传感器技术，采用多处理器处理方式。采用传感器群收集信息反馈给系统，系统通过分析处理后给出最终的处理方案并采取措施。由于本设计采用单片机内运行系统的方式，所以不用担心联网入侵的风险。并且通过传感器和单片机系统及中断设计形成了三个级别的异常筛选，分析异常来源、程度、中断优先级及响应优先级。为本系统的安全和实用性提供坚实的保障。

1 系统总体构架

系统以单片机为核心处理器，通过传感器群采集周边信息。信息采用SPI 通信方式传输到单片机系统。通过系统进行异常分级处理和响应分级实现多异常情况下系统能保持稳定运行并且迅速反应。硬件系统分为三部分：火灾监测、窗户防控、备用电力系统。由这三个部分延伸出多级分化的硬件架构。同时还配备显示屏幕，实时的反馈设备运行的情况。

本设计为保证系统稳定、安全的运行，所以是完全不联网的。软件完全有设计者自行编写，整个设计的三个部分的软件自成系统又可以互相配合。也就代表这可以各部分是可以独立工作的。

2 系统设计

2.1 火焰监测部分

硬件：

图1 传感器群硬件连接图

采用60 度火焰传感器以及180 度舵机监测270 度内的明火。传感器数据传输连接处理器外部中断口（INT0/P3^2），由软件将其抢占优先级和响应优先级置于最高位，以保证处理危险情况的软件程序程序及时反应。如图1 所示。

2.2 窗户防控部分

图2 射频模块及舵机硬件连接图

硬件：本波分采用射频装置做遥控模块，将射频模块的三个输出引脚连接在处理器上，同时状态引脚悬空。射频模块的引脚在无动作命令是持续输出低电平，收到动作命令之后会转为上升沿并持续输出高电平。舵机的控制也采用PWM调制，保证舵机的可以转动的各个角度。如图2 所示。

2.3 备用电力系统

图3 备用电源电路设计图

本部分主要用于保证整个系统可以在断电的时候可以稳定运行，在断定之后可以迅速接通系统自带的备用电源，维持系统稳定运行。由于本部分是保证整个系统与行稳定的重要一环，所以未采用任何软件控制。完全有电源电路的正极连接继电器触发引脚IN 来判断是否由外来电路供电，一旦IN 口没有收到来自电源的电压，继电器公共端COM 会和常闭端NC 连接，提供外部电源。如图3 所示。

3 软件设计

本系统采用C 语言搭建软件系统，在程序初始化之后，微处理器会根据C 语言编写的程序运行循环执行。

4 系统总结

相对于现在市面上的智能家居，本设计不需要连接网络，也不需要人工操作。为保安全本设计有八位处理器自成系统，保证不会受到来自网络的侵害。并且在每个把微处理器上预留了多个扩展口，未以后的升级开发做准备。并且本系统的不但可以联合在一起形成一套完整的系统，甚至每一个部分都是可以独立运行、独立处理异常和调用执行单元的。只不过每部分负责的功能不同，考虑到使用者各自的需求不同，可以分开选用。

独居老人智能巢与市场智能家居相比的优势：

4.1 稳定性：拥有可以长时间自主运行并且稳定的系统，并且拥有应对断电等异常情况。

4.2 安全性：采取内部系统且不联网的形式，比一般的智能联网家居更加安全，并且更符合老年人的需求。

4.3 便捷性：考虑到老年人的身体状况，采用射频技术以及自动监测的工作模式，方便老年人的使用且操作简单。

4.4 性价比：本设计分为几个部分，可以组合安装或是部分安装。可以成系统的运行或是单独运行。并且提前预留了扩展位可以随时添加需求。

5 结论

本系统针对于独居空巢老人，为这类人群服务。利用传感器采集信息传递给单片机处理器，再有单片机判断情况并且做出反应。本系统应用了单片机应用技术、传感器技术，采用多处理器处理方式，并且还设计了中断处理的优先级。能在发生需要系统处理的情况时及时、准确的做出反应。并且在多个突发状况发生时能同时执行多个任务不发生冲突。而且使用者还可以通过系统处理的突发状况来判断家里的隐患，防患于未然。相信在未来，本系统能帮助所有的使用者，让他们生活的更好、更安心。