一种老年人摔倒报警器的制作方法

本实用新型涉及智能穿戴设备技术领域，尤其涉及一种老年人摔倒报警器，以及一种报警器外壳。

背景技术：

21世纪是人口老龄化的时代，人口老龄化是人口总数的增加，由于人口数量的减少，老年人口比例的增加以及人口比例的相应增加。六十岁的老年人的数量占全国总人数的比例的百分之十或者六十五岁以上老年人占全国总人数的比例的百分之七则表明该国家进入老龄化社会，2040年，我国老年人人口将达到四亿，占总人口1/4。人口老龄化产生的原因有很多，但这些原因并不复杂，每年新出生的人人数减少、而大部分人的寿命提高了是原因之一。但是由于存在社会发展的客观因素影响，不同国家或地区造成人口老龄化背景的原因也不同。我国人口老龄化的进程既受到人口转变的一般因素影响，也受到计划生育的特殊因素影响。老年人的安全问题也将成为了社会一大棘手问题，老年人安全问题也将受到国人重视。以老年人为设计对象的产品设计无疑将会对社会及老年人产生极大的影响。随着当今社会智能科技的发展，也逐渐出现一些专门服务于老年人的科技产品，例如老年人手机，老年人紧急呼救报警器等等。而随着老龄化逐步加重，以老年人为主的服务型科技电子产品将会占领很大的市场。

老龄化的严重加深，导致人们都关心起了老龄人日常生活的安全问题，社会也推出了一系列方便老年人的举措，目的就是为了给老龄人提供方便，降低安全风险。老年人作为一个弱势群体，身体机能已经逐渐的退化，在日常生活中存在着一些不便，他们的认知能力、学 习能力也不及年轻人，在心理上，他们惧怕孤独、自尊心强、渴望独立生活，不愿成为子女负担。所以要结合老年人的生理及心理特点，设计出操作简单方便且具有互动性的产品，为老年人的服务。为了应对逐步加深的老龄化社会和更好为老年人的安全服务，近年来社会上已逐步推出了一些面向老年人的智能电子产品，这些电子产品都拥有专门服务于老年人的特殊功能；例如测量心跳血压，定位报警等。但已专门检测老年人是否摔倒作为依据而做出反应的电子产品目前还没有很普及，网上有关这种电子产品更是少之又少，在老龄化加深的社会，服务老年人系列的电子产品肯定会继续发展，将产品设计中的易学易用性原则，更好的融入到老年人产品设计当中，主要包括对产品使用方式，产品操作界面，以及人与产品的互动性上进行设计，从而解决老年人对于现如今产品在操作上的迷惑与不便，让他们可以轻松自如，简单高效，安全便捷的使用产品。进而达到老年人与现代产品之间的和谐共处，让产品完全服务于老年人。

再加上近年来“碰瓷风”的频繁出现，社会上人心惶惶，大多数人都不会主动扶起半路突然摔倒的老年人，对摔倒的老年人抱着观望的态度，很少人会主动伸出援手提供帮助。这又提高了老年人在路上的安全风险。

综上所述，有必要提供一种老年人摔倒时进行报警的装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术之不足而提供一种老年人摔倒报警器，本设计的目的就是较少老年人在路上的安全隐患，当摔倒时即可发送短信给家人，可以让家人及时了解老人的情况。

为实现上述目的，本实用新型提供一种老年人摔倒报警器，包括：

单片机；

复位电路，所述复位电路与所述单片机相连；

加速度传感器，所述加速度传感器通过IIC总线与所述单片机相连；

GSM模块，所述GSM模块与单片机电连接；

电源，所述电源与转压模块相连，转压模块与单片机电连接，电源还与GSM模块电连接；

所述单片机是32位单片机；所述单片机是stm32f103rct6；

所述加速度传感器是测量六轴运动的加速度传感器；所述加速度传感器是MPU6050；

还包括一LED指示模块，所述LED指示模块与所述单片机相连；

还包括有接收器，所述接收器与GSM模块无线通讯连接；所述电源是聚合物电池，所述聚合物电池是锂电池；

还包括有报警器外壳，所述报警器外壳包括：长方形壳体，所述壳体内设有空腔，空腔内设置所述的老年人摔倒报警器，所述长方形壳体的上方设有开口；还包括有封盖，所述封盖与长方形壳体的上方开口密封连接；所述封盖上设有一照明装置；所述封盖的周缘设有密封圈；所述长方形壳体的内壁上设有珍珠棉缓冲层；所述长方形壳体的侧壁上设有数个微孔。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型是针对目前老龄化严重带来的人身安全快速反应机制的产品，实现了对快速位移诊断并及时发出报警信号的功能。采用了32位单片机stm32f103rct6为控制核心模块，利用IIC总线采集传感器MPU6050得到的瞬时加速度数据，通过老年人跌倒时产生的 加速度突变进而算出瞬时位移差，利用算出的瞬时位移差作为依据判断出老年人是否处于摔倒状态，如果判断为摔倒状态则通过串口连接的GSM模块发送短信到联系人手机里。

2、通过性能测试，本设计实现35度/每秒的监测诊断，同时在2秒内就可以将报警信息发送出去。本实用新型与实际相结合，具有很强的现实意义和发展前景。

附图说明

图1是本实用新型所述的一种老年人摔倒报警器的一实施例的整体结构示意图；

图2是本实用新型所述的一种报警器外壳的结构示意图；

附图标记：

单片机 10；

复位电路 20；

加速度传感器 30；

转压模块 40；

电源 50；

GSM模块 60；

长方形壳体 91；

空腔 911；

微孔 92。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中 示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

参照图1，本实用新型提供一种老年人摔倒报警器，包括单片机10；复位电路20，所述复位电路20与所述单片机10相连；加速度传感器30，所述加速度传感器30通过IIC总线与所述单片机10相连；GSM模块60，所述GSM模块60与单片机10电连接；电源50，所述电源50与转压模块40相连，转压模块40与单片机10电连接，电源50还与GSM模块60电连接。

本实用新型的一个实施例，所述单片机10是32位单片机10。

本实用新型的一个实施例，所述单片机10是stm32f103rct6。

本实用新型的一个实施例，所述加速度传感器30是测量六轴运动的加速度传感器30。

本实用新型的一个实施例，所述加速度传感器30是MPU6050。

本实用新型的一个实施例，还包括一LED指示模块，所述LED指示模块与所述单片机10相连。

本实用新型的一个实施例，还包括有接收器，所述接收器与GSM模块60无线通讯连接。

本实用新型的一个实施例，所述电源50是聚合物电池。

本实用新型的一个实施例，所述聚合物电池是锂电池。

请参阅图2，本发明还提供一种报警器外壳，包括长方形壳体91，所述壳体内设有空腔911，空腔911内设置所述的老年人摔倒报警器，所述长方形壳体91的上方设有开口；还包括有封盖，所述封盖与长方形壳体91的上方开口密封连接；所述封盖上设有一照明装置；所述封盖的周缘设有密封圈；所述长方形壳体91的内壁上设有珍珠棉 缓冲层；所述长方形壳体91的侧壁上设有数个微孔92。

本实用新型在硬件设计上主要分为核心控制模块，转压模块40，传感器模块，指示模块，复位电路20模块，通讯模块和电源50模块。控制核心模块采用32位单片机10stm32f103rct6，传感器模块采用MPU6050六轴运动处理组件，通讯模块采用GSM模块60。传感器模块采集数据返回到控制核心模块，根据采集到的数据控制核心模块再决定是否发送命令给通讯模块。

本设计采用单片机10stm32f103rct6作为核心控制模块，stm32系列基于专门为较低成本、高等性能、功耗比相对芯片低的关于专门设计嵌入式应用的内部嵌有名为Cortex-M3内核。它是基于ARM的32位微控制器，f表示通用类型；103代表增强型，该系列可以满足很多频率时钟，最高可升到72MHz，在同类产品中，指标性能相对来说是比较高的产品；r表示该控制器有64个引脚；c代表该控制器含有256K字节的闪存存储器；t代表LQFP封装；6这一项代表工作温度范围，其中6代表-40至85℃。stm32功耗是36mA，在市场上的32位芯片里的功耗指标中相对较低的一种产品，相等于0.5mA/MHz。stm32f103rct6内部含有64K字节的SRAM、两个高级定时器，四个通用定时器、二个DMA通道(总共十二个通道)、三个SPI总线、二个IIC总线、5个串口、1个USB、1个CAN、3个12位ADC、1个12位DAC、1个SDIO接口及51个通用IO口；该芯片性价比极高。stm32的内存组织程序存储器、数据存储器、登记和输入输出端口被组织在一个线性的4GB地址空间。数据字节以小端格式(指数据的高位保存在内存的高地址中，而数据的低位保存在内存的低地址)存储在内存中。在一个词中的最低地址字节被认为是该词的最小意义上的一个字节，而最高的地址字节是最高的有效字节。stm32架 构除了附加功能增强的外围接口的优点，stm32互联系列还提供了与其他stm2微控制器相同的标准接口，本周的普遍使用，提高在整个产品系列的应用灵活性。跟大多数单片机10一样，stm32也拥有低功耗模式。在系统或电源50复位以后，微控制器处于运行状态。为CPU提供时钟HCLK操作条件，内核的代码实现。当MCU不需要长期处于正常运行的状态时，可以对内部相关寄存器进行设置，把MCU的工作方式改变成低功耗的模式，这样有利于节省功耗不在成不必要的电压电流浪费。

复位电路20，恢复MCU的初始状态的操作称为复位，它的主要功能是初始化0000H到PC，所以从0000H单元开始执行程序的单片机10。为了系统的正常初始化，当系统处于死锁状态时、系统是在一个死锁状态或由于程序操作或操作错误的错误导致系统的死机时，也需要操作复位系统把MCU恢复到初始状态。利用外部的复位电路20可以实现stm32单片机10的系统复位。复位电路20通常采用上电自动复位和按钮复位两种方式。单片机10是属于数字电路，数字电路就只有“0”低电平和“1”高电平两个已知状态。但在电路刚上电时候或电压波动不稳定的时候上电那一瞬间，电压在短时间内不是直接跳变到5V而是一个直线上升的阶段，而这时候单片机10不能正常工作，需要上电复位的复位电路20给它延时以等到电压稳定。采用外部复位电路20的电容充电实现了最简单的复位电路20的自动复位。除了上电复位能复位MCU外，把MCU恢复到初始状态，在大多数情况下还需要利用按键人为进行系统初始化复位。本设计采用人为手动按按键实现系统的初始化，当按键按下时则产生复位初始化系统。按键手动复位有两种方式，分别是脉冲触发方式和电平改变触发方式。通过RST端口经过一千欧电阻和104型号电容与电源50端 Vcc相连，当按键按下时，则RST端从高电平转变成低电平从而实现系统初始化复位。

本设计用的检测加速度传感器30是MPU6050，MPU6050是InvenSense公司推出的世界上第一个集成的6轴运动的处理组件，相比于多组分程序，陀螺仪和轴之间的轴的差分的问题，减少安装空间。三轴陀螺仪和三轴加速度传感器30都集成在MPU6050内部，并且含有一个第二IIC接口，可用于连接外部磁场传感器兼数字运动处理器DMP的使用：(数字运动处理器)通过主IIC接口，向应用端输出完整的9轴融合演算数据。有了DMP，我们可以使用InvenSense公司提供的运动处理资料库，非常方便的实现姿态解算，降低了运动处理运算对操作系统的负荷，同时大大降低了开发难度。该接口被连接到三分之一方数字传感器，如磁力计。扩建后可通过I2C或SPI接口输出9轴信号。mpu-60x0也可通过I2C接口连接到非惯性数字传感器，如压力传感器。陀螺仪和加速度计的MPU6050使用16的三位ADC，被转换成数字输出模拟输出量。传感器的测量范围是用户可已控制的以获得快速和慢速运动的精确跟踪，陀螺的测量范围是250+，+500，+1000，+2000度/秒(DPS)，加速度计的测量范围为±2，±4，±8，±16g芯片。1024字节的FIFO可以大大的降低系统功耗。所有的设备寄存器和设备之间的通信是通过I2C接口和SPI接口为400kHz(SPI只MPU-6000可用)。对于需要高速传输的应用，读中断寄存器可以通过SPI和20MHz的读。此外，该芯片还嵌入在温度传感器和在工作环境中，只有1％的振荡器的变化。数字输出的6或9轴的旋转矩阵，四元(四元数)，角形式的数据融合算法的特点。去除加速器和陀螺仪轴的灵敏度，降低设置和传感器漂移的影响。数字运动处理发动机可以减少数据融合算法，传感器同步， 姿势感应的复杂性，等等。运动处理数据库支持安卓系统，在运行时建立的窗口和窗口的偏差和磁传感器的校准算法，从而消除了需要对客户进行纠正。数字输出温度传感器；输入数字同步引脚(SYNC引脚支持视频电子相位稳定技术与GPS控制程序中断(中断)的支持姿态识别、锅、图片缩放、滚动、快速下跌的中断，和中断，零动作感应，短打感应，振动传感功能。

通讯模块，本设计采用的通讯模块是sim900A的GSM模块60，GSM模块60，即全球移动通信系统。是使用最广的手机标准。超过200多个国家和地区的10亿人使用GSM手机。GSM移动通信技术标准起源于欧洲，发展的目标是让世界可以共同使用一个移动电话网络标准，让用户可以用手机将能够去世界各地。GSM模块60：GSM是Global System for Mobile Communications这些单词的缩写，其意义为全球移动通信系统，这也是世界上最主要的蜂窝系统的其中一个。GSM也同样是基于窄带的TDMA制式，同样也允许了在一个射频的同时能够进行8组的通话。GSM80年代地兴起在欧洲，现在已经成为欧洲和亚洲实际上的标准了，最后到了2001年，已经在全世界的162个国家内已经建设了400个GSM通信网络之多。可是GSM系统的容量是非常有限的，当在网络用户过载的时候，这也就不得不构建很多的网络设施。但值得宽慰的是GSM在其他的方面性能非常优异，其除了能够提供标准化的列表和信令系统以外的东西，而且还开放了一些非常智能的业务例如国的际漫游等等这些。还有就是GSM手机的方便之处就在于其能够提供一张名为SIM的智能卡，由于这张卡的特点是机卡还可以分离，大大方便了使用者在更换手机和定制个人信息。GSM网络经过这些年的发展与完善，所以现在已经非常地成熟了，还有就是盲区少和信号稳定跟自动漫游，而且其通的讯距离不 被周围的环境所影响。尤特别是GSM短信息，其非常灵活方便，还能够跨市和跨省、还有的甚至能跨国传送，另外每发送一条短信息仅仅只要1毛钱而已，而且可靠还廉价。另外，当前手机的SIM卡近些年来还可以0元申请办理，而且某些套餐的使用费用还能比固话的还低许多。所以使用手机短信来进行报警和超远程遥控工业的设备还能够传输数据这些都是一个非常不错的选择。对于GSM模块60，这是一个相似于手机的通讯模块，同时也集成了手机上的许多功能在一块小的电路板上，这个还可以发送短消息，通话等等功能，虽然模块小，但其具备了许多手机上的功能，同时拥有了它就等于拥有了手机上的核心的部分了，而且它还在很多的使用领域中都有着宽广的使用，还有就是GSM模块60是通过应用AT得指令后才能控制这个东西，这个模块还可以跟电脑RS232串口相连接，同时也还可以使用STM32来进行控制。对于GSM模块60，这是一个相似于手机的通讯模块，同时也集成了手机上的许多功能在一块小的电路板上，这个还可以发送短消息，通话等等功能，虽然模块小，但其具备了许多手机上的功能，同时拥有了它就等于拥有了手机上的核心的部分了，而且它还在很多的使用领域中都有着宽广的使用，还有就是GSM模块60是通过应用AT得指令后才能控制这个东西，这个模块还可以跟电脑RS232串口相连接，同时也还可以使用STM32来进行控制。GSM系统在全球流行的原因在与于它的防盗、防复制能力好，能提供的手机号资源和网络容量相比于其他通讯系统更丰富容量更大，使得使用者的选择更多元化。而使用手机功耗低使得在同等容量电池中有更长的通话时间和待机时间，使得设计者有更多方案选择。从使用者的角度上讲，有些人希望能有更高的数字语音质量，而有些人则希望有更低的短信和通话费用，GSM则能从两者中作出选择，可以让使用者 自己给自己的通讯系统制定标准。从网络运营商的角度上讲，GSM的开放性标准使运营商能根据不同的客户定制他们的设备配置，使得客户能够更好的使用和更好的操作性。在GSM网络基础上可分为四种结构、性能不同的蜂窝单元；分别为微蜂窝，巨蜂窝，伞蜂窝和微微蜂窝。在不同的地理环境，其能够覆盖的区域面积也不一样。微蜂窝一般设置与室内的那些天线高度低于平均建筑高度的天线基站。巨蜂窝则不同于微蜂窝，巨峰窝就是平时人们常见的那种设置在天线杆或较高建筑物上的一种基站天线。由于微蜂窝的覆盖区域范围较小，一般用于室内通讯。伞蜂窝则是用于配合覆盖微蜂窝覆盖区域造成的一些盲区，也就是说填补蜂窝与蜂窝之间的信号空白区域。GSM系统在使用的时候可以设定为共享密钥用户模式，这种认证方法可以加密用户与基站之间的通讯，但GSM也只能提供中等水平的安全等级，因为GSM系统只能验证网络到用户之间的可鉴别和保密的安全模块，而该安全模块可以被伪造所以GSM系统的安全系数不是非常高。本产品设计中使用的GSM模块60型号为sim900A，sim900A是一种新款紧凑型产品。它属于双频GSM模块60但是sim900A仅适用于中国市场，其性能稳定，性价比高，能满足各种需求。sim900A可以实现语音，数据和传真发送短信、低功耗的信息。此外，对sim900A的体积大小为24x24x3mm，可应用于各种M2M应用的设计要求紧凑型的产品设计。sim900A模块支持RS232串口标准并且内部带有硬件流控制，所以sim900A可在3.3V和5V系统上完美支持使用，且电压输入范围在5V～24V，可提供给用户一个广大的使用范围。sim900A可以通过串口助手发送AT指令进行调试。AT即Attention，AT指令集是指从某个系统串口终端发送指令或数据到接受数据或指令终端设备。使用者可以在系统终端发送AT指令集中的某些指令控 制GSM实现特定的功能，实现呼叫、短信、数据业务等方面的功能。发送指令集也需要严格遵守其规定的规范格式，指令发送成功后，会得到设备终端模块的响应。

由于GSM模块60需要的电压为5V，而MCU供电电压只有3.3V，所以本设计需要一个转压稳压模块把5V电压转化成3.3V电压给MCU供电。本本设计采用的转压模块40为AMS1117-3.3。AMS1117-3.3三端可调或固定电压3.3V输出电流为1A线路。工作结温范围：-40～125℃；输入电压：15V；存储温度：-65～150℃。主要应用在高效率线性稳压器、电池充电器和笔记本电脑的电源50管理等。电气特性：输出电压：3.267～3.333V(0<＝IOUT<＝1A,4.75V<＝VIN<＝12V)线路调整(最大)：10mV(4.75V<＝VIN<＝12V)负载调节(最大)：15mV(VIN＝5V，0<＝IOUT<＝1A)电压差(最大)：1.3V电流限制：900～1500mA静态电流(最大)：10mA纹波抑制(最小)：60dB。

本设计采用的指示模块为LED灯。LED，即Light Emitting Diode的缩写，翻译为发光二极管，它是一种能将电能转换成光能的一种半导体二极管，发光二极管是由一个PN结组成所以它具有单向导电性的特点，注入正向电压后根据内部化合物的不同会发出不同的光芒。因化学性质又分有机发光二极管OLED和无机发光二极管LED。LED只能往一个方向导通，称作为正向偏置，当电流流过时，电子与空穴在其内复合而发出单色光，这叫电致发光效应。发光二极管具有效率高、寿命较长、开关速度高等传统光源不及的优点。普通发光二极管体积比其它发光二极管小而寿命更长，在很多电子设计场合都起到了重要的作用，它的工作电流和工作电压需求不高，低电压小电流足以使它有均匀稳定的发光、可用各种直流、交流、脉冲等电源50驱动 点亮且响应的速度快。但是使用时需要串接合适的限流电阻，不然会使发光二极管被击穿而不能正常工作。本设计采用三个LED灯作为指示模块，一个是电源50指示灯，判别核心电路板是否正常供电；另外两个是程序运行指示灯，用来调试、查看程序运行情况。

综上所述，本实用新型是针对目前老龄化严重带来的人身安全快速反应机制的产品，实现了对快速位移诊断并及时发出报警信号的功能。采用了32位单片机10stm32f103rct6为控制核心模块，利用IIC总线采集传感器MPU6050得到的瞬时加速度数据，通过老年人跌倒时产生的加速度突变进而算出瞬时位移差，利用算出的瞬时位移差作为依据判断出老年人是否处于摔倒状态，如果判断为摔倒状态则通过串口连接的GSM模块60发送短信到联系人手机里。通过性能测试，本设计实现35度/每秒的监测诊断，同时在2秒内就可以将报警信息发送出去。本实用新型与实际相结合，具有很强的现实意义和发展前景。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。