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基于51单片机的防摔倒报警器设计与实现通信工程专业.doc

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  • 上传时间:2024-03-21
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    • 1、摘要如今,由于政策和自然的人口增长,从整体来看,我国已经进入社会老龄化阶段。对于行动不便的老年人来说,摔倒、滑到可能会造成严重的后果,甚至在一些案例之中导致了老年人的死亡。而如果老年人再摔倒之后不被扶起,他们凭借自己的能力无法起身,那么造成严重后果的可能性就会进一步增大。但近些年来,出现了许多老年人碰瓷的恶性事件,这使人们陷入了扶与不扶的两难境地。医院里住院率和死亡率也因为老年人跌倒情况的发生而不断的升高,同时老年人跌倒也给其家人带来了悲痛的情感和沉重的经济负担。社会上因为老年人跌倒而发生的不良现象层出不穷,不少讹诈团伙因此出现敲诈人们的钱财,这种现象的出现降低了整个社会的道德素养,更可能会影响到青少年的身心发展。所以,研发一款能够对老年人的各项活动进行实施管控,将老年人的信息与数据实时反馈到家人或警方。这将会非常明显地降低老年人因为摔倒、滑到所造成的身体损伤后果。从而使得家人放心,老年人安心。本论文在着手进行相关研究之前,对于国内外关于老年人跌倒检测报警器进行了细致的资料手机,经过研究,我们提出了了一中基于ADXL345传感器技术的“老年人跌倒检测及报警方案”。在日常生活中,利用这种

      2、技术,对老年人自身活动所产生的倾角的数据进行实时采集,然后再把收集到的数据发送给单片机上,达到监测老年人的运动状态的目的,使老年人的家人和警务人员能在老年人发生危险情况的第一时间做出反应从而保证老年人的安全。关键词: 老人防跌倒;定位;监测报警;单片机AbstractNowadays, the population aging in the society is gradually intensified. We often see that the old people fall down and there is no one to help them, which leads to the death of the old people. We also feel helpless for this kind of tragedy, because we are afraid that we might be blackmailed by himself or his family after helping the old man. The hospitalization ra

      3、te and mortality rate in hospitals are also increasing due to the occurrence of fall among the elderly. Meanwhile, falls of the elderly also bring sad emotions and heavy financial burden for their families. In the society, many bad phenomena occur because the elderly fall down in an endless stream, so many blackmail gangs extort peoples money, which reduces the moral quality of the whole society and may affect the physical and mental development of teenagers. Therefore, under the premise of not

      4、affecting the normal activities of the elderly, monitoring the activities of the elderly by scientific means, and calling the police for help immediately after the detection of the elderly fall can effectively reduce the health injuries and medical expenses brought by the elderly fall.After research, we studied the fall detection and alarm scheme for the elderly based on the ADXL345 sensor technology. In daily life, using this technology, the data of the dip angle generated by the elderlys own a

      5、ctivities is collected in real time, and then the collected data is sent to the single-chip microcomputer to achieve the purpose of monitoring the exercise state of the elderly. To ensure the safety of the elderly.Key words: the elderly fall; orientation; monitoring; single-chip目录第一章 绪论11.1概述11.2国内外防跌倒报警器的设计情况11.3本文的安排3第二章 关键技术概述42.1单片机42.2GPS42.3GSM6第三章 系统设计与硬件方案73.1系统方案的确定73.2系统的功能分析及体系结构设计83.2系统硬件的选择93.2.1 单片机芯片的选择93.2.2声音报警电路方案的选择103.2.3倾角传感器的选择113.2.4无线遥控模块的选择123.3系统硬件确定133.4模块电路的设计133.4.1

      6、STC89C52单片机电路设计133.4.2 5V电源电路设计163.4.3 LED信号指示灯电路设计173.4.4 GSM_SIM800A模块电路设计173.4.5 UBLOX模块 NEO-6M GPS模块电路设计203.4.6 蜂鸣器报警电路(低电平有效)设计213.4.7 ADXL345倾角传感器模块电路设计22第四章 系统软件设计244.1 编程语言选择244.2单片机程序开发环境244.3 Keil uVision4软件开发流程254.4 STC-ISP-15xx-v6.85p程序烧录软件介绍264.5 PL2303串口程序烧写模块274.6 程序流程图28第五章 系统焊接与调试305.1 电路焊接305.2 系统调试315.2.1 系统程序调试315.2.2硬件测试325.3 实物测试33第六章 总结与展望35参考文献37附录37第一章 绪论1.1概述近些年来,就世界各国的人口数据来看,很多国家已经或开始进入老龄化社会,人口的老龄化带了的福利开支上涨、劳动力的减少和社会活力的降低,是世界各国都在关注的严重问题。同时,老年人在身体素质、大脑思维能力相较于年轻人普遍较低,其需要

      7、更加细致的照顾与关怀,而这种照顾与关怀并不是通过单纯的照料就能做到的,科技的发展给了老年人以提高其自救能力的可能。对于社会的老龄化,社会学学者给出了定义:“社会中六十五岁以上人群占据了总人口的百分之七以上时,该社会被定性为老龄化社会。”数据显示,非常多的国家和地区已经属于老龄化社会,中国也在其中,而且,据估计中国人口老龄化的进程仍在不断加剧。研究显示,按照目前的发展趋势,我国的老龄化程度将与二十年之后超过日本,成为世界之最。世界上人口最多的发展中国家是中国,中国的发展将会影响整个世界的发展。 老年人致残和致死的人数也随着人口老龄化在不断增加。据世界卫生报告指出, 在2002年,全球有几十万人因发生跌到而不幸去世。而对于老人而言,自身身体素质的下降会造成其即使在未造成跌倒创伤的时候也难以凭借自己的力量起身,如果跌倒对老年人造成了硬性的损失,那么老年人就更难起身,从而造成严重的后果。数据显示,有非常多的老年人表示其有跌倒经历。老年人对于一个国家来说是宝贵的财富,针对这种事件,越来越多的国家对于老年人的生命健康十分重视,因为绝大多数的跌倒事件都会对身体健康造成一定的危害。对于一些身体健康并不

      8、是特别好的老年人来说,跌倒的发生概率则会更高,而跌倒给老年人带来的危身体伤害也更为严重。跌倒事件会对老年人的身体健康造成严重地影响。所以,采取有效措施对老年的日常活动进行监测并及时的发送求救短信对于老年人是非常重要的。本文即是针对以上所提出的现实生活中可能出现的场景所设计出的防摔倒报警器,对老年人的身体和生命做新的保护措施。1.2国内外防跌倒报警器的设计情况 在跌倒检测领域,不论是国内还是国外都已经创造了许多不同的思路:(1)基于视频的跌倒检测系统视频可以以最为清晰与直观的方式显示其监控范围内的所有情况,所以科技工作者们将视频检测广泛地运用于跌到检测系统的领域。具体的操作方法是在被检测人所频繁停留的位置进行实时的视频转播,并通过只能算法分析被检测人当前的动作,检测其是否跌倒、滑到,从而给家人和警方给予实时的反馈。这种方法的优势在于不需要被检测人使用任何额外的检测设备,较为方便。但确定是检测范围较小,是一种固定化的检测,无法在摄像头无法企及的地方对被检测人进行实时检测。Caroline Rougier通过视频传输信息以跟踪人体头部轨迹,计算头部运动的速度等参量来对老年人的情况运动情况进行

      9、判断,如果发现老年人跌倒,系统会立刻对相关人员进行反馈与警报。(2)基于地板震动的跌倒检测系统老年人如果跌倒,那么其身体必定会对地面进行冲击,从而产生震动,检测系统可以判定地面传来的震动效果进行判断与反馈,以实时检测老年人是否摔倒。但这种方法的劣势与视频监控法类似,只能在装备该设备的室内进行工作。University of Virginia的MARC中心判断老年人是否发生跌倒情况是根据不同的震动方式对于地板的不同反馈来进行的。(3)基于可穿戴技术的跌倒检测系统老年人使用包含传感器设备的穿戴设备,从而能够实现对于老年人的跌倒以及其他情况的检测。这种设计有很强的实用性,能够在不同的区域发挥作用,但是根据设计的不同,穿戴设备的个数也不同,会给穿戴的老年人造成实际上的麻烦。这种穿戴设备检测技术是目前最为流行的,但是,目前的技术由于受到检测范围限制和实用性的限制,在现实生活中无法满足人们的需求,不能够准确的反映出所检测对象的运动状况,最后可能会导致错过最佳的救助时机。本设计是基于STC公司设计的51单片机的防摔倒报警器,通过ADXL345加速度传感器电路1、GSM和GPS来更好地实现对老年人活动的实时监测和判断,并提供及时的救助。数据的采集是通过ADXL345加速度传感器2,此传感器不需要铺设物理线路实现,自身就可以实现对所要监控对象的实时检测,在减少了设计的复杂度同时也提高了检测的准确性;传感器3将采集到的数据发送到单片机上,由单片机进行判断老年人所处的状态,及时触发报警器或者发送短信给手机。1.3本文的安排第1章. 介绍本设计所针对的具体现实场景和主要内容,以及国内外研究状况;第2章. 介绍本设计所需要的相关技术的工作原理; 第3章. 首先,介绍整个系统的方案设计,并分析、比较和确定方案;接着,介绍该系统的具

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