老人跌倒求救系统设计(附件)【字数：14727】
摘 要摘 要跌倒是危害老年人健康的重要因素之一，如果得不到及时的救助甚至是致命的。因此，设计出一款跌倒检测系统，在不影响老人日常生活的情况下，可以检测到跌倒并且能够及时报警，准确向救护人员发送跌倒位置，对于保障老人的生命安全具有重要意义。本课题研究了一款老人跌倒检测系统，此系统以美国德州仪器MSP430F149为控制器，利用ADXL345加速度传感器采集人体三轴加速度信息，设置了蜂鸣器报警功能。利用GPS模块定位，通过GSM模块将坐标发送到指定人手机上。另外，本系统还设计了跌倒误报功能，通过按键可以取消报警。通过加速度传感器、GSM无线通信模块、GPS定位模块、复位按键与蜂鸣器，完成了对老人跌倒检测系统的设计。本系统实用性强，能够检测出老人跌倒，可以使得跌倒的老人得到及时的救援，在老年人日常生活当中可以起到重要的保驾护航的作用。关键词跌倒检测；传感器；GSM模块；GPS定位；可穿戴设备
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 国内外研究现状分析 1
1.2.1 跌倒检测系统分类 1
1.2.2 基于穿戴式的跌倒检测系统的研究现状 2
1.3 论文主要研究内容 5
1.4 本文的组织结构 6
第二章 系统硬件设计 8
2.1 系统硬件架构 8
2.2 主控制器选型与设计 9
2.2.1 主控制器的选型 9
2.2.2 主控制器的硬件设计 10
2.3 加速度传感器模块相关电路设计 11
2.3.1 加速度传感器的选型与简介 11
2.3.2 加速度传感器的硬件设计 13
2.4 GSM无线通信模块的电路设计 14
2.4.1 GSM模块选型与简介 14
2.4.2 GSM模块的硬件设计 15
2.5 GPS定位模块相关电路设计 17
2.5.1 GPS模块的选型与简介 17
2.5.2 GPS模块的硬件设计 17
2.6 报警模块电路设计 18
2.7 本章小结 19
第三章 系统软件设计 20 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 国内外研究现状分析 1
1.2.1 跌倒检测系统分类 1
1.2.2 基于穿戴式的跌倒检测系统的研究现状 2
1.3 论文主要研究内容 5
1.4 本文的组织结构 6
第二章 系统硬件设计 8
2.1 系统硬件架构 8
2.2 主控制器选型与设计 9
2.2.1 主控制器的选型 9
2.2.2 主控制器的硬件设计 10
2.3 加速度传感器模块相关电路设计 11
2.3.1 加速度传感器的选型与简介 11
2.3.2 加速度传感器的硬件设计 13
2.4 GSM无线通信模块的电路设计 14
2.4.1 GSM模块选型与简介 14
2.4.2 GSM模块的硬件设计 15
2.5 GPS定位模块相关电路设计 17
2.5.1 GPS模块的选型与简介 17
2.5.2 GPS模块的硬件设计 17
2.6 报警模块电路设计 18
2.7 本章小结 19
第三章 系统软件设计 20 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
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3.1 单片机初始化 21
3.2 加速度传感器程序设计 22
3.2.1 I2C数据传输 22
3.2.2 模块程序设计 23
3.3 GSM无线通信模块程序设计 26
3.3.1 AT命令 26
3.3.2 模块程序设计 27
3.4 GPS定位模块程序设计 28
3.4.1 GPS通信协议 28
3.4.2 模块程序设计 30
3.5 本章小结 31
第四章 系统测试及结果分析 32
4.1 系统测试 32
4.2 结果分析 32
4.3 本章小结 34
第五章 结论 36
致 谢 38
参 考 文 献 39
第一章 绪论
研究背景及意义
现在，国际社会的共同关注的问题就是人口的老龄化问题。在一般情况下，当一个国家或地区总人口中有10%的人在60岁以上，或者一个国家或地区总人口中有7%的人在65岁以上，那么说明那里已经进入老龄化了的社会。在我国，由2010年第六次人口普查表明，总人口中有13.26%是60岁以上的老人，大约1.78亿人，8.87%是65岁以上的老人，大约1.19亿[1]。从这些数据我们知道，我国已经处于老龄化社会。除中国外的许多国家也已进入到老龄化社会，国际社会越来越关注老年人的医疗保健问题。
摔倒在老年人中是一种非常常见的现象，但是摔倒对老人造成的伤害比对年轻人的大得多。根据国内外专家的研究表明，每年有大约1/3的老年人会受到跌倒的伤害。而且，有证据显示，发生跌倒的概率会随着年龄的增长而增大，更可怕的是，在一年中，80岁以上的老年人有50%的可能性会跌倒[2]。在美国，每年需要花费超过200亿美元的医疗费去处理跌倒造成的伤亡，与此同时，摔倒是70岁以上老年人死亡的重要原因之一[3]。在英国，跌倒是75岁以上老年人死亡的主要原因[4]。据统计，每年我国有两千万以上的老人发生跌倒，而且由此所要花费的医疗费用极其昂贵。在英国，65岁以上老人死亡的首要原因就是跌倒[5]。因此，研究跌倒并预防跌倒是十分必要的，关于怎样减少因跌倒造成的伤害已成为国内外学者的研究热点。
国内外研究现状分析
1.2.1 跌倒检测系统分类
近年来，有很多的科研机构和公司在老年人跌倒识别检测上进行了大量研究和实验，并有的研究成果转化成了产品。根据不同的方式来获取跌倒信息，目前的跌倒识别技术主要分为以下几类：
（1）用户自主启动型报警系统
用户自主启动型跌倒报警系统，即通过用户跌倒后按按键向相关医疗单位发出报警信号，以便可以得到及时的救援。类似的系统有使用便捷、物美价廉的特点，经常被放置在类似手镯，手表，吊坠装置之上。一般情况下，用户只要按动一个按钮就可以完成报警操作[6]。由Philips公司生产的Life Line系统有能够迅速报警的功能，该系统和手表模样十分相似，如图11所示。
图11 Philips Lifeline报警系统
虽然有可操作性和价格优势，但是用户自主报警系统的仍然有一些缺点，这一点是不可避免的。例如，系统要求用户在跌倒后不能失去意识，也不能失去活动能力，并且用户决不能是老年性痴呆或其他精神障碍患者。显然，这限制了使用该系统的范围。因此在许多情况下，该装置可能检测或识别不出跌倒的发生[7]。
（2）基于视频装置的跌倒探测系统
人体跌倒检测系统是一种基于视频设备的系统，它可以利用视频监测技术来监控人体的姿态，从而实现有效的识别人体跌倒。通常将该系统放置在用户经常活动的地方，而且不必携带，操作方便，生活不受影响[8]。国外的研究越来越多，结果也更为突出。英国邓迪大学的研究人员研究了类似的系统，希望能在跌倒检测的同时实现无隐私侵犯。在国内高校中也深入地研究了关于视频监控系统的检测算法，取得了良好的应用效果[9]。基于视频装置的跌倒检测系统还不能充分保证用户的隐私，而且视频设备的范围往往有一些限制，它只能在用户经常活动的范围，以及存在一些视频的死角等问题[10]。
（3）基于穿戴式的跌倒探测系统
所谓的基于可穿戴的跌倒检测系统，指的是可穿戴设备中嵌入了微型传感器，如衣服，帽子，鞋子，饰品等。该系统能够检测人体的实时活动，当人体的运动参数变化时，通过算法判断是否有跌倒发生[11]。这种方法适用于用户跌倒后失去意识的情况，有精神疾病和老年痴呆症的老人也可以得到保护。除了用户的隐私得到最大程度的保护，应用范围也得到了扩大，因此这是一种比较理想的跌倒检测系统。该设计旨在开发一种可穿戴式的跌倒检测系统，下面将详细介绍该检测系统有关的特点和研究现状。
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