老人跌倒警报器的设计

陆寅　朱铝芬　杨帆

摘 要：随着社会老龄化不断加剧，老年人缺少看护，摔倒后不能及时救治的问题日益严重。为了能够使老人在跌倒后能够得到及时的救助，设计一款老人防跌倒警报器是非常有价值的。该文基于GPS自动定位技术和GSM短信报警技术，一旦老人跌倒，由蜂鸣器发出报警信号，请求周围的人第一时间支援;同时准确定位老人位置，向紧急联系人发送定位信息请求支援，从而实现现场急救和远程呼叫的双重救援，全方位第一时间救援老人，减少二次伤害。

关键词：老人跌倒;警报器设计;加速度传感器;GSP;GSM;单片机

中图分类号：TP277.1文献标识码：A文章编号：2095-1302（2020）04-00-02

0 引 言

在经济高速发展的今天，物质给人们带来了对美好生活的向往，所以大批的年轻人选择离开家乡，前往大城市寻找发展的机会。但是毫无意外的是，他们年迈的父母孤单地留在了家里无人照看，一旦他们生病跌倒，独居老人根本无法及时获救，从而错过最佳的治疗时间，更有甚者，会因此丧命。

老人跌倒警报器的设计可以强有力地预防由于老人独居时的伤害，也可以及时地向老人的监护人发送警报短信以及老人的实时位置，保证老人在第一时间得到有效的救治，很大程度上能够避免由于子女不在身边而造成的二次伤害。

1 总体方案设计

老人跌倒警报器主要是由倾角传感器、GPS模块、GSM短信模块、51单片机模块、按键、蜂鸣器、LED灯组成。设备通过GPS和GSM之间的互相通信，可以实现将老人跌倒的精准定位发送至监护人手机号上的功能，利用倾角传感器通过检测老人跌倒时产生的向下加速度，可以判断老人是否跌倒，实现触发警报器的功能。具体设计框图如图1所示。

2 硬件设计

2.1 传感器电路设计

为了实现检测到老人跌倒的功能，利用传感器将现实中的加速度物理信号转换为电信号，实现自动检测智能控制，并结合单片机设置有10 s的误差，防止误检测。传感器电路如图2所示。

2.2 蜂鸣器电路设计

蜂鸣器电路是报警电路的核心部分，通过蜂鸣器的声响实现报警功能。

蜂鸣器是一个综合结构的电子传输装置，在电子产品中广泛使用。蜂鸣器根据供电方式分为两种类型：压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器。在电路中，蜂鸣器以“H”或“HA”字母表示（使用“FM”“ZZG”“LB”“JD”等术语的旧标准），包括振动器和谐振器。蜂鸣器电路如图3所示。

2.3 按键电路的设计

按键电路的设计主要实现手动发送的功能。处理按键输入信号的电路主要功能是消除按键抖动造成的重复信号输入，带CPU的设备通常用软件消除抖动，不带CPU的通常用单稳态电路。按键电路如图4所示。

3 软件设计

为了实现自动识别老人跌倒标志以及精确定位和发送短信告知监护人的功能，需要进行相应的控制程序设计，其流程如图5所示。

4 调试与优化

通过软硬件联调，实现了自动检测跌倒，并发出警报的基本功能。实物如图6所示。

5 结 语

本文寻找到了生活中亟待解决的现实问题：防止老人跌倒，设计一款防止老人跌倒的警报器是有很大前景的，加上现在智能手机的出现，为人们提供了很好的研究平台。同时也考虑到了老人对新型设备使用起来，可能不太熟练。所以减少了过多的复杂按键，利用加速度传感器输出跌倒特征，以及利用智能手机内置定位系统，能够在第一时间发出警报，并了解老人跌倒的具体位置。根据不同的情况，选择合适的情景模式。情景一，可以将跌倒信息发送给居住较近的邻居好友;情景二，在无人监护的情况下，可以将跌倒信号实时远程监控。利用加速度传感器对老人的身体倾斜角度进行实时监控，并且其识别是否具有跌倒特征。

然而，本文设计的老人跌倒警报器搜星容易受到环境的影响，定位功能不是很稳定，未来考虑结合室内搜星这一课题继续研究。

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