基于MSP430单片机手环老人跌倒GSM短信GPS北斗定位地图设计

摘 要

目前，随着当今社会老龄化进程的逐步加剧，我们在新闻中经常能看到老人跌倒了，无人扶，进而导致老人的死亡。对于这种悲剧，我们也很无奈，因为怕扶了老人，可能会被讹，老年人跌倒造成的致病、住院率和死亡率急速提高，带来了严重的社会经济负担。因此，在不影响老年人正常活动的前提下，通过科学的手段监测老年人的活动，在检测到跌倒后迅速报警求助，可以有效地减少老年人跌倒带来的健康伤害和医疗开支。在分析比较国内外跌倒检测相关技术研究后，本文提出了一种基于ADXL345倾角传感器的跌倒检测与报警系统。
本系统通过ADXL345倾角传感器实时采集老人在日常活动中产生的倾角数据，然后将数据送到单片机MSP430F149进行处理，并判断老年人的运动状态。当系统检测到跌倒发生时，发出报警声音提醒老人和周围的人，并且能够将报警短信将老人的位置信息和报警信息发送到相关人员手机上。

关键词： 老人防跌倒；ADXL345；MSP430F149；GSM；GPS；LCD1602

2.方案的设计与论证

2.1 单片机芯片的选择
方案一
采用可编程逻辑器件CPLD作为控制器，CPLD可以实现各种复杂的功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、I/O资源丰富、易于进行功能扩展。采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。但本系统不需要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是非常高。且从使用及经济的角度考虑，最终放弃了此方案。
方案二
采用ST公司的STC89C52单片机作为主控制器，STC89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程 Flash 存储器。该单片机功耗低、接口丰富，成本低廉，然而是8位的单片机，不能完全能满足本设计要求故舍弃。
方案三
采用单片机芯片控制MSP430单片机是美国德州仪器（TI）推出的一种16位超低功 耗的混合信号处理器（Mixed Signal Processor），主要是针对实际应用需求，把许多模拟电路、数字电路和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片”混合信号处理的解决方案。MSP430F149是一个16位的、具有精简指令集的、超低功耗的混合型单片机，具有可靠性高、功耗低、扩展灵活、体积小、价格低和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表、专用设备智能化管理及过程控制等领域，有效地提高了控制质量与经济效益，已成为众多单片机系列中一颗耀眼的新星。
故选择方案三。

3.硬件电路的设计

3.1 系统功能分析和硬件框图
本系统由MSP430F149单片机核心、GSM模块SIM800、GPS模块、加速度模块ADXL345、蜂鸣器报警、LED指示灯及电源组成。
1、板子正常情况下是竖直装在口袋里的（adxl345模块在下角竖直立着），一旦倾角传感器检测到平放即摔倒，蜂鸣器报警,且摔倒的时间持续超过15秒短信上报（15秒是为了确定老人已经跌倒且15秒钟都没有自行爬起来，需要报警提醒周围的人帮忙）。如果老人没有跌倒，而是弯腰等等，这属于误报警，则老人可以自己用按键取消键取消警报。
2、触发GSM模块实现短信的发送， 设备将会向人员发送信息！内容包括所在位置经纬度信息。
3、短信处理及初始化有状态指示灯指示。
注意：GSM上电有几秒初始化，系统供电电源至少要支持5V/2A，GPS天线必须放到漏天位置。
搭配APP地图板本功能：
【1】APP打开后，填写设备插入的移动卡。APP能够显示硬件设备上报的数据信息短信，如果定位成功，APP地图显示对应位置。
【2】APP能够通过按钮将本手机设置为接收短信手机号，也可以通过获取定位按钮获取当前经纬度信息。
注意：APP地图版本经纬度为硬件原始经纬度数据，没有经过加密库，地图组件是修正的，所以具体地图位置有偏移属于正常状态。介意勿拍！

图3-1系统框图

4 主函数程序流程图

本系统设计主要采用keil软件编写与调试程序，程序语言采取易读性和移植性更高的C语言编写。系统运行主程序流程图如下图所示。

主函数流程图

5.系统调试

5.1 电路焊接
手工焊接是常用原始的焊接方法，目前大量工厂焊接的生产基本上不采用原始方法了，但是普通元器件的修理、系统测试中经常使用原始的手工焊接。重要的是如焊接本质上出现问题，则会影响到整个控制系统的，可以这么说，焊接的会导致这个控制系统可不可以用的。手工焊接主要有如下四步组成的：
第一步开始焊接：
需要把需要焊接的地方打扫干净，主要去处油迹和灰尘,然后把需要焊接的元器件的两个角向一定的方向掰一掰,注意不能把元器件的脚相交在一起了，这样会影响焊接的。接下来让电烙铁头碰到需要焊接的元器件脚下，放上焊锡丝。此处需要注意的是，不能让烙铁头碰到其它元器件的脚了，要不然会把两个元器件焊接在一起了。
第二步给焊接升温：
当在完成第一步以后，接下来就是加热焊锡丝了，主要是将烧热的电烙铁放在器件管脚旁边，慢慢融化焊锡丝，需要注意电洛铁的温度和加热时间，若时间过长，很有可能焊坏面包板焊盘的，一般建议电洛铁温度调整在400。C左右，加热2秒钟左右，例外也要根据器件种类作出具体区别的。在焊接过程中，当需要把焊接好的元器件卸下来，则也需要给焊接处进行加热的，主要操作是首先在焊接处补好焊锡丝，使焊点是圆润的，然后用电洛铁在焊接处进行加热，在加热的过程中就可以直接把元器件卸下来了，此时一定要主要时间，要不然也会损坏焊盘的
第三部清理焊接面：
当在完成第二步时，有的时候会观察到焊接的不完美或者担心出现虚焊情况，这时候需要进行修改的。主要是两种情况的，第一种是焊锡不够，焊接点不圆润，这时需要给焊接处补焊锡，此时需要注意的是焊锡量不能补多，要不然容易连接到其它期间的引脚的。第二种是焊锡过多，这时候可以用电洛铁放在焊接处来回的滑动，会把多余的焊锡带走的，若不行，只能使用吸锡器了。
第四部检查焊点：
当完成以上三步了，最后就需要整体观察了，主要是观看焊接点是不是圆满、亮度好、紧固，有没有与其它管脚相连在一起了。

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