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摘 要

本文对老人跌倒检测报警系统的研究意义、研究现状进行了介绍，通过对人体日常运动和跌倒情况的研究，分析出能够最具代表老人跌倒的特征数据，通过传感器把这些数据采集后发送到控制器进行处理。在检测到跌倒信号后发送报警信息实现报警功能。根据设计需求本实验中需要用到能同时采集三轴加速度值和三轴陀螺仪的传感器，需要使用无线通信模块来以发送短信的方式实现报警功能。本文将对控制器、传感器和通信模块的性能进行介绍，研究控制器分别各模块之间的通信协议、传感器的数据采集、报警方式的实现以及整个系统功能的实现，最后再对本设计进行实验，分析实验数据优化设计算法。本实验在仿真和实物中都验证是正确的，满足设计的要求。

关键词：控制器 传感器 通信模块 数据采集 通信协议

Detection of fall alarm system for the elderly based on Wireless Detection

Abstract

In this paper, the research significance and present situation of the detection and alarm system of the fall of the old man are introduced, and the characteristic data which can represent the fall of the old man can be analyzed through the study of the daily movement and the fall condition of the human body. These data are collected by the sensor and sent to the controller for processing. And sending the alarm information after the falling signal is detected to realize the alarm function. According to the design requirements, it is necessary to use a sensor capable of simultaneously acquiring a three-axis acceleration value and a three-axis gyroscope, and a wireless communication module is required to realize the alarm function in a way of sending a short message. This paper introduces the performance of the controller, the sensor and the communication module, the communication protocol between the modules, the data collection of the sensor, the realization of the alarm mode and the realization of the whole system function, The experiment data optimization design algorithm is analyzed. The experiment is proved to be correct in the simulation and in-kind, and the requirements of the design are met.

Key words: controller；sensor；communication module； data acquisition； communication protocol

目录

摘要.............................................................................................................I

ABSTRACT...............................................................................................II

第一章 绪论 1

1.1课题背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 基于视频检测跌倒报警系统 1

1.2.2 基于穿戴式的跌倒报警系统 2

1.3本课题研究的意义 3

1.4本课题的要求 3

1.5本次设计的结构安排 3

第二章 老人跌倒报警系统方案的设计 5

2.1 老人跌到报警系统方案的总体设计 5

2.2 主控单元的设计 5

2.3 运动特征数据检测元件的设计 6

2.4 无线通信元件的设计 7

2.5 老人跌倒的姿态研究及其跌倒算法设计 7

2.5.1 人体运动模式分析 7

2.5.2 老人运动加速度分析 8

2.5.3 老人运动姿态量分析 9

2.5.4 老人跌倒算法设计 9

2.6 小结 10

第三章 老人跌倒报警系统的硬件设计 11

3.1 主控芯片外围电路设计 11

3.1.1 复位电路 11

3.1.2 时钟电路 12

3.2 姿态检测传感器电路设计 13

3.3 无线通信报警电路设计 13

3.4 小结 14

第四章 老人跌到检测报警系统软件设计 15

4.1 STM32F103的开发环境 15

4.2 跌到检测报警系统软件设计 15

4.3 运动特征数据读取软件设计 15

4.4 IIC通信协议软件设计 17

4.5 报警信息发送软件设计 18

4.6 小结 19

第五章 调试结果分析 20

5.1 硬件连接检查 20

5.2实物调试及测试结果分析 21

5.3 实物调试时出现的问题及解决 23

5.4 小结 24

结语 25

参考文献 26

致谢 28

1. 绪论

1.1课题背景

近年来，老龄人口加剧逐渐称为人们经常议论的话题。根据联合国公布的年龄构成标准，老龄化社会指60岁及以上老人占总人口的10%以上，或65岁以上占总人口7%以上。我国从1999年开始就进入老龄化社会，老龄人口数量逐年增多，老龄人口比重逐年增大。由于计划生育政策的影响，国家在严格控制人口出生率的情况下，老龄人口将会占据中国总人口的一大部分。我国这几年在经济迅速发展的情况下医疗水平也逐渐提高，使得我国的养老体系更加完善，所以老龄人口的比重将会越来越大。

此外，随着社会的发展年轻人的工作压力越来越大，在快节奏生活方式下年轻人的生活风格发生了巨大变化，“空巢家庭”问题逐渐出现在现代化国家里。“空巢家庭”指老龄人不跟其子女一起而独自居住的家庭。在我国，独居老人和空巢老人同样非常严重。对独居老人和空巢老人的安全问题尤为突出，并且意外跌倒是这类老人的一大高危害。

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