一种基于MPU6050的老年人跌倒检测装置的制作方法

本实用新型涉及报警器领域，尤其涉及一种基于MPU6050的老年人跌倒检测装置。

背景技术：

随着人口老龄化和延长退休，越来越多老人独居家中，独居家中的老人越来越随着年龄的增长，由于身体不好，容易出现跌倒的现象，目前国内外市场上保护老人跌倒报警装置主要是手动式的，其缺点显而易见，当跌倒时，很有可能使老人失去意识，此时老人根本不能通过手动式报警装置完成救助。国内外学者已经提出很多种自动化跌倒情形检测方法，大致可以分为图像跌倒检测法、声音跌倒检测法、多传感器融合跌倒检测法，其中图像跌倒检测法只有在摄像头能够采集到的区域内发挥作用，并且价格昂贵，声音跌倒检测法存在准确度低，仅仅通过老人跌倒时的音频变化来检测跌倒情况是非常不准确的，多传感器融合跌倒检测法相对于图像跌倒检测法、声音跌倒检测法准确性相对较高，但是其结果误报率在15％左右，在老人跌倒时也同样会威胁到老人的生命，因此设计一款检测灵敏度高检测装置是非常有必要的。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于MPU6050的老年人跌倒检测装置，主要解决现有技术中存在的用于检测老人跌倒的装置灵敏度低的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种基于MPU6050的老年人跌倒检测装置，包括壳体，安装在壳体内的控制器，安装在壳体内并与控制器连接且用于监测老人跌倒的MPU6050传感器模块，安装在壳体内并与控制器连接的报警模块，安装在壳体上并与控制器连接的按键开关，安装在壳体内并为控制器供电的纽扣电池，开设在壳体内侧且用于方便更换纽扣电池的后盖，以及至少两根竖直设置在壳体内侧并与壳体构成用于穿过腰带空隙的框架。

进一步地，所述MPU6050传感器模块包括芯片MPU6050，一端与芯片MPU6050第8号引脚连接、另一端接VCC的电阻R49，并联后一端与芯片MPU6050第8号引脚连接、另一端接地的电容C73和电容C74，一端与芯片MPU6050第10号引脚连接、另一端接地的电容C77，一端与芯片MPU6050第20号引脚连接、另一端接地的电容C76，一端与芯片MPU6050第12引脚连接的电阻R45，其中，芯片MPU6050 13引脚与第8引脚连接，芯片MPU6050第1、9、11、18引脚接地，同时芯片MPU6050第23、24引脚与控制器连接。

进一步地，所述控制器选用STM32F103C8T6单片机，其中，芯片MPU6050第23引脚与STM32F103C8T6单片机第33引脚连接，芯片MPU6050第24引脚与STM32F103C8T6单片机第32引脚连接。

进一步地，所述报警模块包括蜂鸣器LS1，集电极与蜂鸣器LS1一引脚连接的三极管Q1，一端以三极管Q1基极连接、另一端与STM32F103C8T6单片机第25引脚连接的电阻R2，其中蜂鸣器LS1另一引脚接5V电源，三极管Q1发射极接地。

具体地，所述VCC为3.3V。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型通过将MPU6050传感器模块安装在壳体内，并且在壳体的内侧设置框架以穿过腰带，将检测装置安装在人体的腰部，可以很好的对人体的各种弯曲幅度进行检测，稳定性更高，灵敏度更高，并且设置的报警模块可以发出报警声以获取救助，安全性更高，同时设置的按键开关可以关闭报警，设计更合理。

(2)本实用新型通过使用数字式陀螺仪MPU6050，芯片MPU6050是全球首例集成了3轴MEMS陀螺仪、3轴MEMS加速度计的6轴运动处理传感器，并带有数字运动处理器DMP，可减少复杂的数据融合、感应姿势等的负荷，能够根据老人身体的偏转及加速度准确的判断出老师是否跌倒，当判断为跌倒时，控制器收到采集信息后，触发报警模块发出报警声，以提示周围的人群，使得跌倒的老人不会出现安全问题，检测准确性高且具有呼救功能。

(3)本实用新型控制器采用STM32F103C8T6单片机，其采用的是ARM-Cortex M3内核32位处理器，具有出色的处理速度和寻址能力，可以支持多种RTOS，在高速实时处理多任务是明显的优势。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1旋转后的结构示意图。

图3为本实用新型的结构框图。

图4为本实用新型MPU6050传感器模块的电路原理图。

图5为本实用新型报警模块的电路原理图。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

1-壳体，2-控制器，3-MPU6050传感器模块，4-报警模块，5-按键开关，6-纽扣电池，7-后盖，8-框架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1至图5所示的一种基于MPU6050的老年人跌倒检测装置，使用前，应当考虑将检测装置安装身体的那个部位，由于手部和上肢活动范围较大，如果将检测装置安装在手部或上肢上，会造成检测装置误报，综合考虑应该将检测装置安装在腰部，因为腰部活动范围和频率比较小，并且本实用新型检测装置框架8与外壳1构成的间隙可以满足现有各种款式的腰带，当没有腰带时，可以通过魔术贴或绳子穿过框架8与外壳1构成的间隙，然后系在腰间，本检测装置大小适宜，因此佩戴在腰间不会对人体造成不适。

正常状态下，人有6种基本的行动状态，分别是“走”、“跑”、“跳”、“上下楼/坡”、“坐下”、“躺下”，然后经过大规模模拟日常行为实验，测得日常行为总加速度最值和跌倒总加速度最值分别如表1与表2所示，

表1日常行为总加速度最值

表2跌倒总加速度最值

然后根据表2中的最小值和最大值在控制器中设置人体跌倒的加速度范围，当人体跌倒时，MPU6050传感器采集到人体的加速度时，当检测到的加速度未在控制器2设定的范围内时，控制器2不触发报警模块4，当检测到的加速度在控制器2设定的范围内时，控制器2触发报警模块4，然后蜂鸣器发出报警声，当跌倒的老人失去知觉时，蜂鸣器发出的报警声可以向外传播，以达到求救的作用，当跌倒的老人未失去知觉时，尚能自救的情况下，可以自动通过按下按键开关5关掉蜂鸣器，本实用新型相对与现有技术能够准确的检测到跌倒状态，并能及时呼救，以克服了现有技术中检测精确度不高的问题。

其中控制器采用STM32F103C8T6单片机，本实用新型并为对其结构、功能进行改进，同时采用常规的按键开关，其工作原理和电路连接关系为本领域技术人员所熟知的，故在本实用新型申请文件中不再赘述，并且本实用新型中提到的内侧是指检测装置贴合在腰带的一侧。

上述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非对本实用新型保护范围的限制，但凡采用本实用新型的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而做出的变化，均应属于本实用新型的保护范围之内。