（西北民族大学电气工程学院 甘肃兰州 730124）
摘要：我们经常在新闻上见到的媒体报道，孩子出门在外打工，家里老人生病、住院、乃至去世。本课题设计了一种基于单片机的老年人跌倒检测报警系统，依托51单片机，利用角度检测模块，对角度进行检测，来判断老人为何种状态，如果检测得出老人处于跌倒状态，系统会及时向亲友发出报警信息，
关键词：单片机；报警系统；角度检测；GSM；
1、引言
现在市场上投入的老人跌倒检测报警系统，主要是被动式系统，是依靠老人按动报警器实现求救，性价比低、实时性弱、缺乏网络化和智能化。为此，研制一种跌倒检测报警系统，以单片机为核心，角度检测模块、信号指示模块、GSM信号发送模块、按键控制模块、报警系统，可实现老人跌倒状态的实时检测和报警。
2、系统总体设计
基于单片机的老人防跌倒报警设计【1】的主要工作原理和工作方式如下：在老人摔倒的时候，系统的中控系统就会通过角度检测模块来进行判断老人是否摔倒，如果老人确实摔倒，那么系统控制报警模块进行报警。信号指示模块亮；如果老人是以不小心摔倒的，在老人自主站起来之后报警模块取消报警；如果老人不能自主的站立。那么就会通过GSM信号发送模块给孩子发送信息通知他们老人出现状况及时治疗。整个系统的结构图如图1所示：
图1 系统结构图
3、系统软硬件设计
3.1 GSM报警模块【2】
系统采用AT89C51单片机通过串口通讯来控制JB35G模块。JB35G模块与单片机以9600bit/s，B，N，1的数据格式传递数据。JB35G模块是借助GSM短信平台来收发数据的，一次从串口接收或发送的数据量不能超过140个字节。通过JB35G专用软件的设置，可输入接收方手机号码，当危险发生时，可自动将报警信息发送至预先设置好的手机号码。
3.2 跌倒检测模块【3】
工作原理如下：如果各边与水平方向有一些夹角，则其图像如图2.3（b）所示，X轴方向的加速度大小为Ax，其与水平线的夹角为α1，与重力加速度的夹角α；同理，Y轴方向的加速度为Ay，与水平线的加速度为β1，与重力加速度g的夹角为β；Z轴方向的加速度为Az，与水平线的加速度为 γ1，与重力加速度g的夹角为γ。
基于图2.3（b）中的夹角概念，它们的关系为α = 90度- α1，β = 90度- β1，γ = 90度- γ1。g在各轴方向上的分量为：Ax = gcosα，Ay = gcosβ，Az = gcosγ；将3中数据代入得：Ax = gcosα = gcos（90度- α1）=gsinα1，同理 Ay = gsinβ1，Az = gsin γ1。如图（c）所示。
4、结语
基于单片机的老人防跌倒报警设计具有自主跌倒角度检测、老人跌倒信号处理、远程报警等功能。系统利用角度检测模块监测老人跌倒时状态变化，采用单片机作为主控制器，接收检测模块检测跌倒的异常信号，将其处理后，发送数据到GSM短信模块，驱动其发送短信到软件中已设定的号码，实现远程报警。
参考文献：
[1]陈晓娥，李宗瑛，罗康.单片机控制的老人防跌倒系统硬件设计探讨[J].信息与电脑（理论版），2019（02）：76-77.
[2]许超，闫袁琳，徐文想，龙跃.基于GSM模块的单片机创新实验设计与实现[J].实验室科学，2018，21（06）：61-63.
[3]汤引生，谢楠，何建强.基于三轴加速度传感器的老年人摔倒检测算法的设计与实现[J].微型电脑应用，2019，35（02）：42-44.
论文作者:蒋剑芳1,高源2,孙馨茹3
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/8
标签：模块论文; 单片机论文; 老人论文; 夹角论文; 系统论文; 加速度论文; 角度论文; 《电力设备》2019年第4期论文;