基于60S2的老年人监护系统

yangwenwen

基于60S2的老年人监护系统 [复制链接]

1、简要描述

该系统是一款专门为老年人设计的多功能监护设备，主要由屏幕显示、CPU主控器、GSM、PM2.5传感器、ADXL345加速度模块、MP3、脉搏检测电路和时钟芯片部分组成。加速度模块测得老人加速度的变化，通过算法判断老人是否摔倒并通过GSM模块发短信通知监护人。MP3模块可以进行音乐的切换和音量的调整，为老人提供娱乐。通过PM2.5模块检测出空气中PM2.5浓度，脉搏检测电路检测出老年人的脉搏，时钟芯片电路计算出时间和日期，然后统一在2.2寸的TFT液晶彩屏上显示出来。以上所有电路和模块都是通过STC12C5A60S2单片机组成的CPU模块的控制和计算，具有很大的实用性。

2、主要功能

1）摔倒检测功能，能够检测到老人意外摔倒，并通过发信息告知监护人；

2）脉搏检测功能，可以检测老人的脉搏，并通过屏幕显示出来；

3）GSM发短信功能，老人跌倒时，通过此装置发短信给监护人；

4）PM2.5检测功能，检测老人周围环境的空气质量，空气差时提醒老人；

5）MP3音乐功能，老人感到无聊的时候可以用来听乐曲；

6）液晶屏显示功能，能够显示当前时间日期、老人脉搏以及环境空气质量；

7）充当电话功能，可以但电话给固定用户。

3、系统框图

file:///C:/WINDOWS/TEMP/msohtmlclip1/01/clip_image002.jpg

该系统主要有彩色液晶显示、脉搏检测电路、GSM发信息、PM2.5测量、摔倒检测、MP3电路、按键电路和时钟电路等模块。采用光电式红外对管采集脉搏信号，GSM模块采用的是SIM900A芯片集成的模块，测量PM2.5浓度用的是夏普二代粉尘传感器GP2Y1050AU0F，用ADXL345加速度传感器采集加速度来判断是否摔倒，采用DS1302时钟芯片进行计时。脉搏次数、PM2.5浓度以及时间均在液晶显示屏显示出来，可以按键播放音乐和切换音乐，摔倒报警经过GSM模块发信息出去。

4、脉搏检测部分

file:///C:/WINDOWS/TEMP/msohtmlclip1/01/clip_image004.jpg

主要有前端脉搏采集电路、一级放大电路、电压比较电路。红外对管采集脉搏信号，脉搏每跳动一下，人手指组织的半透明度数值会发生相应的变化，红外发射管能透过手指的光线强弱也跟着变化。当透过手指的光线比较强时，红外接收管输出低电平；当透过手指的光线比较弱时，红外接收管输出高电平。而且，红外接收管输出端输出的信号的频率和心跳的频率一样，是一种类似于正弦波的波形。     

当脉搏每分钟达四十次时，检测到的信号的频率大约为0.78Hz，当脉搏每分钟达一百二十次时，检测到的频率是3.33Hz，此信号是低频信号。初级采集的信号先通过滤波器滤掉高频，再进入放大电路放大。放大器的功能是将输入信号放大一百倍，而且与其他电路接在一起将信号再次进行滤波。接下来通过整形电路整形成方波，再输出到单片机的中断输如端进行检测、计算等进一步处理。

5、摔倒检测部分

本设计中ADXL345与单片机之间是通过IO口模拟I2C来进行通信，所以只需要两根线进行连接。单片机通过不停地检测该模块，检测老年人加速度的变化，再结合一些跌倒算法，判断老人是否跌倒。

file:///C:/WINDOWS/TEMP/msohtmlclip1/01/clip_image006.jpg

ADXL345能够检测出三个方向的加速度变化量，能够检测的加速度范围很高，分辨率也能达到很高。通过检测到加速度，还能根据公式算出角度变化量，所以也可以当作角度传感器来使用。它还能检测一些振荡动作以及检测摔倒，并且该传感器还带有中断输出引脚，使用非常方便。ADXL345的灵敏度很高，所以可以应用到一些比较精密的设备上。ADXL345与单片机之间可以通过I2C或者SPI通信，程序简单便捷，上手快，使用简单并且速度快，很具有实用价值。并且ADXL345的功耗非常低，节能省电。

6、程序流程图file:///C:/WINDOWS/TEMP/msohtmlclip1/01/clip_image008.jpg         

7、系统操作说明

1）开启电源，看到GSM模块信号灯闪烁，直到信号灯按照亮100ms灭750ms的频率闪烁时表示GSM模块已接入网络；

2）给MP3模块插上一张存有音乐的TF卡，按“播放键”播放音乐，按“左键”和“右键”切换音乐；

3）按“时间键”进入时间修改状态，然后按“上键”，“下键”，“左键”，“右键”修改时间，修改完毕时再按“改时间键退出修改时间界面；

4）按下“脉搏测量键”，脉搏测量指示灯亮，把手指放到红外对管之间，脉搏测量开始，直到听到一声响声，表示脉搏测量完毕，脉搏次数在屏幕上有显示；

5）按下“摔倒检测键”，摔倒检测指示灯亮，摔倒检测功能开启，再按一下，指示灯灭，摔倒检测功能关闭；

6）在主界面，按“上键”拨打电话给固定的电话号码，按“下键”结束通话。

8、系统总结

file:///C:/WINDOWS/TEMP/msohtmlclip1/01/clip_image010.jpg

整形电路中已把脉搏信号转换成方波信号，用示波器来检测这个方波信号作为对比。以上脉搏测量的数据是在手指没有剧烈抖动、没有其他强烈光源影响的前提下测的。从表格的数据可以看出所测数据基本和示波器所测的数据基本一样，有且只是相差1次左右。虽然没有专业的脉搏测量仪作比较，但在设计中最后脉搏信号输出的地方加了一个LED灯电路，随着脉搏的跳动，LED灯也跟着闪烁，闪烁频率和脉搏跳动一致。所以，排除其他强烈的外界因素外，脉搏测量是比较准的。

跌倒检测实验中，把本设计绑在人的腰间，人向多个方向的下方突然运动来模仿跌倒。程序中跌倒检测是根据加速度的变化量来判断的，从上面表格的数据中可以看出测量值跟真实值也是很相近的，有且只是相差1次左右。所以，本方案检测摔倒比较准确。

PM2.5浓度测试的时候，正常情况下PM2.5的值为40左右。对着传感器喷一口烟，数值会上升，烟的浓度越高，PM2.5的值越高。由于没有一个比较正规的仪器作为比较，所以不敢说本设计所测得的PM2.5数值很准确，但是经过多次试验，本设计测得的值还是比较准确的。

soso

楼主文章的图片，请单独上传，现在看到都是在本地，除了楼主其他人看不到。