stm32的老人防护系统设计(附件)【字数：6201】
近年来，随着中国人口老龄化的加重，并且大多数家庭子女都不在父母身边，越来越多的老人成为了家中的独处者。受现阶段我国人口老龄化的影响，越来越多的老人处于独居状态，老人的安全问题成为一大难题。系统的目的就是帮助监护人保护老人安全，在老人遇见险情的时候能及时地带来帮助和救治。系统应用了多种传感器技术利用火焰传感器检测当前环境是否有火焰；利用烟雾传感器检测空气中的烟雾浓度，进而判断是否有火灾的发生；利用姿态传感器判断老人是否摔倒；利用GPS全球定位系统实时监测老人位置。采集上述数据后，通过无线通信方式将所有数据打包发至服务器，以便监护人查看。经验证，本文设计的老人防护系统性能高、成本低、可用简单的传感器模块达到预期的效果，不需要大量的人力监测，让监护人放心、独处老人安心。
目录
引言 1
一、系统的结构与特征 2
二、STM32的系统电路设计 3
（一）晶振电路 3
（二）复位电路 3
三、姿态传感器检测方案的选择 5
（一）陀螺仪配置寄存器 6
（二）加速度计配置寄存器 6
（三）陀螺仪采样率分频寄存器 6
（四）配置寄存器 6
（五）欧拉角的转换 7
四、系统各个传感器的电路 7
（一）烟雾传感器的电路 7
（二）报警模块的电路 8
（三）GSM模块的接口电路 8
（四）GPS模块的接口电路 10
五、系统硬件的检测 11
总结 13
参考文献 14
谢 辞 15
引言
中国是世界人口最多的国家，这些年面临着人口老龄化十分严重的问题，中国大概将在2024年至2026年前后进入老龄社会。随着社会的不断发展，很多年轻人都在各自不同的城市奋斗，不在父母身边，一年与父母见面的时间寥寥无几，见面的机会更是少之又少，从而导致独居老人的现象再次加重，独居老人的人身安全问题也成了一道难题。目前有很多研究者致力于研究如何保障独居老人的人身安全问 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
题也有了很大的进展。
专家指出，意外摔倒已成为高龄老人致死的第一杀手，老人因意外摔倒不能及时救助会造成严重的后果，发生意外时若能及时发现报警，可大幅减少摔倒后的危险程度，除此之外，受现阶段我国人口老龄化的影响，越来越多的老人处于独居状态，导致他们的健康状态不能及时反馈给监护人，如遭遇险情监护人也不知道则会很容易错过老人最佳的救助时机从而造成遗憾；老年人行动迟缓，没有快速的危急意识也是也是导致老人受到意外伤害的一个原因。
独居老人在火灾中丧生：2017年1月7日，西安北郊泰和居小区一住户家着火，一名独居老太太身亡。身亡的老人87岁，属五保户家庭，独居，平时以捡拾破烂为生。
独居老人大多存在这样或那样的不便之处，行动困难、记性差。比如跌倒，又或者是煤气的使用不当从而导致的火灾，太多太多的真实事例发生在我们的身边，所以这些独居老人的人身安全也是当今社会特别重视的问题之一。
在此背景下，我们便运用传感器，设计一套适合独居老人使用的一套设备，其优点便是操作简单，实现对老人独处的地理位置和身体指标的实时监护。 一、系统的结构与特征
整个系统基于STM32，在其基础上辅以GPS模块、MPU6050、烟雾传感器、火焰传感器、报警模块、GSM模块等实现对独居老人生活的防护。
数据的采集：通过多个传感器可以采集老人独处环境的相关参数。利用了GPS全球定位系统，定位老人的位置，并且可以根据情况展开下一步行动，避免老人失踪的情况。
如图11为系统模块的结构：
/
图11 系统设计结构
1．GPS模块：能准确地获取独居老人的实时地理位置。
2．GSM模块：用于发送消息，通话等，通过使用AT指令进行控制。实现老人遇险及时通知监护人的功能。
3．MPU6050模块：MPU6050模块带有三个陀螺仪，每个陀螺仪负责检测相应轴的转动速度，从而监测老人姿态，进而判断老人是否有摔倒情况。
4．火焰传感器：火焰传感器可以用来探测火源，利用火焰传感器能准确地监测老人周围是否有火源威胁老人安全。
5．烟雾传感器：通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的，离子式烟雾传感器是一种先进技术，工作稳定可靠的传感器。
6．WEB终端：显示从传感器接收到的实时数据。
二、STM32的系统电路设计
STM32具有12路DMA、3路12位AD、2路12位da、11路定时器等功能强大的外设，可通过can、I2C、SPI、UART、USB等与外部设备连接，广泛应用于智能控制领域，而在开发产品中，功能半导体公司所具有的功能所描述的代码是同一类型的单片机系列strmf3203，可以直接调用IBRI。互换性大大提高了开发速度。在这里，STM32最小系统的设计可以主要是设计了晶振和复位电路。
（一）晶振电路
STM32最小系统中的芯片电路用的是8MHz大小的无源芯片，该芯片两端分别为1M大小的电阻和两个22pF大小的接地电容并且互相并联，并与STM32上的TXAL_IN和TXAL_OUT这两个引脚相连接，该晶振在经过STM32内部倍频之后工作频率最高可达72MHz，原则上，在这整个系统中，数据的处理都基本由它来处理，系统的晶振电路如21下图所示。
/
图21 晶振电路图
（二）复位电路
STM32上的NRST引脚上端与接有3.3V的10K电阻连接，下端与10000欧姆大小的接地电容相连，由于电容两端的电压值不会突然变大或变小，而且STM32上的NRST引脚是低电平有效的，所以，当上电复位时，C2电容两端的电压值由0逐渐升高，当这个电压值升高到一定程度时，STM32上的NRST引脚会被拉高，此时系统复位就完成了，系统的复位电路如下22图所示。
/
图22 复位电路图
如下图23所示。图中黑色线条为STM32发出的控制信号，灰色表示DHT11返回的数据信号。单总线在上拉电阻的作用下，持续保持高电平。如果STM32想要读取SHT11传感器的温湿度数据必须先发送开始信号，否者DHT11保持在低功耗模式，不会主动发送。STM32首先将单总线下拉并至少保持，然后将释放单总线，单总线有上拉电阻拉回高电平状态。当DHT11检测到开始信号后首先会响应一个在线信号，及将总线拉低并保持，然后将总线拉高后就开始传输温湿度数据。根据如上分析，给出如下DHT11的初始化子程序。
/
图23 DHT初始化子程序
//
在DHT11与STM32单片机之间传输的数据中，是利用DHT11输出的高电平时间长短来决定数据表示“1”还是表示“0”。
目录
引言 1
一、系统的结构与特征 2
二、STM32的系统电路设计 3
（一）晶振电路 3
（二）复位电路 3
三、姿态传感器检测方案的选择 5
（一）陀螺仪配置寄存器 6
（二）加速度计配置寄存器 6
（三）陀螺仪采样率分频寄存器 6
（四）配置寄存器 6
（五）欧拉角的转换 7
四、系统各个传感器的电路 7
（一）烟雾传感器的电路 7
（二）报警模块的电路 8
（三）GSM模块的接口电路 8
（四）GPS模块的接口电路 10
五、系统硬件的检测 11
总结 13
参考文献 14
谢 辞 15
引言
中国是世界人口最多的国家，这些年面临着人口老龄化十分严重的问题，中国大概将在2024年至2026年前后进入老龄社会。随着社会的不断发展，很多年轻人都在各自不同的城市奋斗，不在父母身边，一年与父母见面的时间寥寥无几，见面的机会更是少之又少，从而导致独居老人的现象再次加重，独居老人的人身安全问题也成了一道难题。目前有很多研究者致力于研究如何保障独居老人的人身安全问 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
题也有了很大的进展。
专家指出，意外摔倒已成为高龄老人致死的第一杀手，老人因意外摔倒不能及时救助会造成严重的后果，发生意外时若能及时发现报警，可大幅减少摔倒后的危险程度，除此之外，受现阶段我国人口老龄化的影响，越来越多的老人处于独居状态，导致他们的健康状态不能及时反馈给监护人，如遭遇险情监护人也不知道则会很容易错过老人最佳的救助时机从而造成遗憾；老年人行动迟缓，没有快速的危急意识也是也是导致老人受到意外伤害的一个原因。
独居老人在火灾中丧生：2017年1月7日，西安北郊泰和居小区一住户家着火，一名独居老太太身亡。身亡的老人87岁，属五保户家庭，独居，平时以捡拾破烂为生。
独居老人大多存在这样或那样的不便之处，行动困难、记性差。比如跌倒，又或者是煤气的使用不当从而导致的火灾，太多太多的真实事例发生在我们的身边，所以这些独居老人的人身安全也是当今社会特别重视的问题之一。
在此背景下，我们便运用传感器，设计一套适合独居老人使用的一套设备，其优点便是操作简单，实现对老人独处的地理位置和身体指标的实时监护。 一、系统的结构与特征
整个系统基于STM32，在其基础上辅以GPS模块、MPU6050、烟雾传感器、火焰传感器、报警模块、GSM模块等实现对独居老人生活的防护。
数据的采集：通过多个传感器可以采集老人独处环境的相关参数。利用了GPS全球定位系统，定位老人的位置，并且可以根据情况展开下一步行动，避免老人失踪的情况。
如图11为系统模块的结构：
/
图11 系统设计结构
1．GPS模块：能准确地获取独居老人的实时地理位置。
2．GSM模块：用于发送消息，通话等，通过使用AT指令进行控制。实现老人遇险及时通知监护人的功能。
3．MPU6050模块：MPU6050模块带有三个陀螺仪，每个陀螺仪负责检测相应轴的转动速度，从而监测老人姿态，进而判断老人是否有摔倒情况。
4．火焰传感器：火焰传感器可以用来探测火源，利用火焰传感器能准确地监测老人周围是否有火源威胁老人安全。
5．烟雾传感器：通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的，离子式烟雾传感器是一种先进技术，工作稳定可靠的传感器。
6．WEB终端：显示从传感器接收到的实时数据。
二、STM32的系统电路设计
STM32具有12路DMA、3路12位AD、2路12位da、11路定时器等功能强大的外设，可通过can、I2C、SPI、UART、USB等与外部设备连接，广泛应用于智能控制领域，而在开发产品中，功能半导体公司所具有的功能所描述的代码是同一类型的单片机系列strmf3203，可以直接调用IBRI。互换性大大提高了开发速度。在这里，STM32最小系统的设计可以主要是设计了晶振和复位电路。
（一）晶振电路
STM32最小系统中的芯片电路用的是8MHz大小的无源芯片，该芯片两端分别为1M大小的电阻和两个22pF大小的接地电容并且互相并联，并与STM32上的TXAL_IN和TXAL_OUT这两个引脚相连接，该晶振在经过STM32内部倍频之后工作频率最高可达72MHz，原则上，在这整个系统中，数据的处理都基本由它来处理，系统的晶振电路如21下图所示。
/
图21 晶振电路图
（二）复位电路
STM32上的NRST引脚上端与接有3.3V的10K电阻连接，下端与10000欧姆大小的接地电容相连，由于电容两端的电压值不会突然变大或变小，而且STM32上的NRST引脚是低电平有效的，所以，当上电复位时，C2电容两端的电压值由0逐渐升高，当这个电压值升高到一定程度时，STM32上的NRST引脚会被拉高，此时系统复位就完成了，系统的复位电路如下22图所示。
/
图22 复位电路图
如下图23所示。图中黑色线条为STM32发出的控制信号，灰色表示DHT11返回的数据信号。单总线在上拉电阻的作用下，持续保持高电平。如果STM32想要读取SHT11传感器的温湿度数据必须先发送开始信号，否者DHT11保持在低功耗模式，不会主动发送。STM32首先将单总线下拉并至少保持，然后将释放单总线，单总线有上拉电阻拉回高电平状态。当DHT11检测到开始信号后首先会响应一个在线信号，及将总线拉低并保持，然后将总线拉高后就开始传输温湿度数据。根据如上分析，给出如下DHT11的初始化子程序。
/
图23 DHT初始化子程序
//
在DHT11与STM32单片机之间传输的数据中，是利用DHT11输出的高电平时间长短来决定数据表示“1”还是表示“0”。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jsj/wlw/300.html
