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项目介绍
该系统是一款专门为老年人设计的多功能监护设备，主要由屏幕显示、CPU主控器、GSM、PM2.5传感器、ADXL345加速度模块、MP3、脉搏检测电路和时钟芯片部分组成。加速度模块测得老人加速度的变化，通过算法判断老人是否摔倒并通过GSM模块发短信通知监护人。MP3模块可以进行音乐的切换和音量的调整，为老人提供娱乐。通过PM2.5模块检测出空气中PM2.5浓度，脉搏检测电路检测出老年人的脉搏，时钟芯片电路计算出时间和日期，然后统一在2.2寸的TFT液晶彩屏上显示出来。以上所有电路和模块都是通过STC12C5A60S2单片机组成的CPU模块的控制和计算，具有很大的实用性。
主要功能
1）摔倒检测功能，能够检测到老人意外摔倒，并通过发信息告知监护人；
2）脉搏检测功能，可以检测老人的脉搏，并通过屏幕显示出来；
3）GSM发短信功能，老人跌倒时，通过此装置发短信给监护人；
4）PM2.5检测功能，检测老人周围环境的空气质量，空气差时提醒老人；
5）MP3音乐功能，老人感到无聊的时候可以用来听乐曲；
6）液晶屏显示功能，能够显示当前时间日期、老人脉搏以及环境空气质量；
7）充当电话功能，可以但电话给固定用户。
系统框图
该系统主要有彩色液晶显示、脉搏检测电路、GSM发信息、PM2.5测量、摔倒检测、MP3电路、按键电路和时钟电路等模块。采用光电式红外对管采集脉搏信号，GSM模块采用的是SIM900A芯片集成的模块，测量PM2.5浓度用的是夏普二代粉尘传感器GP2Y1050AU0F，用ADXL345加速度传感器采集加速度来判断是否摔倒，采用DS1302时钟芯片进行计时。脉搏次数、PM2.5浓度以及时间均在液晶显示屏显示出来，可以按键播放音乐和切换音乐，摔倒报警经过GSM模块发信息出去。
脉搏检测部分
主要有前端脉搏采集电路、一级放大电路、电压比较电路。红外对管采集脉搏信号，脉搏每跳动一下，人手指组织的半透明度数值会发生相应的变化，红外发射管能透过手指的光线强弱也跟着变化。当透过手指的光线比较强时，红外接收管输出低电平；当透过手指的光线比较弱时，红外接收管输出高电平。而且，红外接收管输出端输出的信号的频率和心跳的频率一样，是一种类似于正弦波的波形。
当脉搏每分钟达四十次时，检测到的信号的频率大约为0.78Hz，当脉搏每分钟达一百二十次时，检测到的频率是3.33Hz，此信号是低频信号。初级采集的信号先通过滤波器滤掉高频，再进入放大电路放大。放大器的功能是将输入信号放大一百倍，而且与其他电路接在一起将信号再次进行滤波。接下来通过整形电路整形成方波，再输出到单片机的中断输如端进行检测、计算等进一步处理。
摔倒检测部分
本设计中ADXL345与单片机之间是通过IO口模拟I2C来进行通信，所以只需要两根线进行连接。单片机通过不停地检测该模块，检测老年人加速度的变化，再结合一些跌倒算法，判断老人是否跌倒。
ADXL345能够检测出三个方向的加速度变化量，能够检测的加速度范围很高，分辨率也能达到很高。通过检测到加速度，还能根据公式算出角度变化量，所以也可以当作角度传感器来使用。它还能检测一些振荡动作以及检测摔倒，并且该传感器还带有中断输出引脚，使用非常方便。ADXL345的灵敏度很高，所以可以应用到一些比较精密的设备上。ADXL345与单片机之间可以通过I2C或者SPI通信，程序简单便捷，上手快，使用简单并且速度快，很具有实用价值。并且ADXL345的功耗非常低，节能省电。
程序流程图
系统操作说明
1）开启电源，看到GSM模块信号灯闪烁，直到信号灯按照亮100ms灭750ms的频率闪烁时表示GSM模块已接入网络；
2）给MP3模块插上一张存有音乐的TF卡，按“播放键”播放音乐，按“左键”和“右键”切换音乐；
3）按“时间键”进入时间修改状态，然后按“上键”，“下键”，“左键”，“右键”修改时间，修改完毕时再按“改时间键退出修改时间界面；
4）按下“脉搏测量键”，脉搏测量指示灯亮，把手指放到红外对管之间，脉搏测量开始，直到听到一声响声，表示脉搏测量完毕，脉搏次数在屏幕上有显示；
5）按下“摔倒检测键”，摔倒检测指示灯亮，摔倒检测功能开启，再按一下，指示灯灭，摔倒检测功能关闭；
6）在主界面，按“上键”拨打电话给固定的电话号码，按“下键”结束通话。
系统总结
整形电路中已把脉搏信号转换成方波信号，用示波器来检测这个方波信号作为对比。以上脉搏测量的数据是在手指没有剧烈抖动、没有其他强烈光源影响的前提下测的。从表格的数据可以看出所测数据基本和示波器所测的数据基本一样，有且只是相差1次左右。虽然没有专业的脉搏测量仪作比较，但在设计中最后脉搏信号输出的地方加了一个LED灯电路，随着脉搏的跳动，LED灯也跟着闪烁，闪烁频率和脉搏跳动一致。所以，排除其他强烈的外界因素外，脉搏测量是比较准的。
跌倒检测实验中，把本设计绑在人的腰间，人向多个方向的下方突然运动来模仿跌倒。程序中跌倒检测是根据加速度的变化量来判断的，从上面表格的数据中可以看出测量值跟真实值也是很相近的，有且只是相差1次左右。所以，本方案检测摔倒比较准确。
PM2.5浓度测试的时候，正常情况下PM2.5的值为40左右。对着传感器喷一口烟，数值会上升，烟的浓度越高，PM2.5的值越高。由于没有一个比较正规的仪器作为比较，所以不敢说本设计所测得的PM2.5数值很准确，但是经过多次试验，本设计测得的值还是比较准确的。
ADXL345介绍
ADXL345是一款小而薄的低功耗3轴加速度计，分辨率高（13位），测量范围达±16g。数字输出数据为16位二进制补码格式，可通过SPI（3线或4线）或I2C数字接口访问。
ADXL345非常适合移动设备应用。它可以在倾斜检测应用中测量静态重力加速度，还可以测量运动或冲击导致的动态加速度。其高分辨率(4 mg/LSB)，能够测量不到1.0°的倾斜角度变化。
该器件提供多种特殊检测功能。活动和非活动检测功能检测有无运动发生，以及任意轴上的加速度是否超过用户设置的限值。敲击检测功能可以检测单击和双击动作。自由落体检测功能可以检测器件是否正在掉落。这些功能可以映射到两个中断输出引脚中的一个。正在申请专利的32级先进先出(FIFO)缓冲器可用于存储数据，最大程度地减少主机处理器的干预。
低功耗模式支持基于运动的智能电源管理，从而以极低的功耗进行阈值感测和运动加速度测量。
