CN104778816A - 一种独居老人安全报警器 - Google Patents

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官洪运
张慧
章文康
路昊
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Abstract

本发明涉及一种独居老人安全报警器，包括人体感应器、单片机和GSM短信发送端，所述人体感应器安置在老人经常出入的通道中用于检测老人在家的活动情况；所述单片机在人体感应器检测到信号时重置计时器，当人体感应器检测不到信号且计时器到达预设时间时要求所述GSM短信发送端对指定的终端发送求救短信。本发明能够及时发现独居老人的问题并保证独居老人的生命安全。

Description

一种独居老人安全报警器
技术领域
本发明涉及居家安全报警技术领域，特别是涉及一种独居老人安全报警器。
背景技术
随着20世纪计划生育的推行，我国人口出生率下降，使得我国进入老龄化社会。我国进入老龄化社会以来，呈现出老年人口基数大、增速快、高龄化、失能化、空巢化趋势明显的态势，再加上我国未富先老的国情和家庭小型化的结构叠加在一起，养老问题异常严峻。在大多数家庭都是独生子女的大环境下，独居老人的安全问题成为了一个社会关注的热点。目前我国独居老人的安全问题主要是由进入养老院来解决。但大多数老人并不愿意进养老院，宁愿一个人呆在家中，这对独居老人安全问题的解决造成了阻碍。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种独居老人安全报警器，能够及时发现独居老人的问题并保证独居老人的生命安全。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种独居老人安全报警器，包括人体感应器、单片机和GSM短信发送端，所述人体感应器安置在老人经常出入的通道中用于检测老人在家的活动情况；所述单片机在人体感应器检测到信号时重置计时器，当人体感应器检测不到信号且计时器到达预设时间时要求所述GSM短信发送端对指定的终端发送求救短信。
所述人体感应器为热释电人体感应模块HC--SR501，当热释电人体感应模块HC--SR501检测到信号时输出高电平，向单片机发送信号，使单片机重置计时器。
所述单片机为意法半导体公司生产的STM8S105K4，PA1/OSCIN端和PA2/OSCOUT端接地，PA3/TIM2_CH3[SPI_NSS]作为I/O输入口与人体感应器输出端相连，当收到高电平时重置计时器，当收到低电平时计时器开始计时；两个计时器端口接DIP-2位拨动开关，由DIP-2控制设定时间；PC7(HS)/SPI_MISO[TIM1_CH2]端作为输出与GSM短信发送端输入端相连，当计时器计时完成时输出高电平。
所述单片机的NRST引脚接按键复位电路。
所述单片机的VCC前端加一个稳压器。
所述稳压器为AMS1175.0稳压器。
所述GSM短信发送端由西门子公司的TC35i实现。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明成本低廉，整个***无需联网，报警通过一条短信即可实现，在无需报警时，并不会产生费用。由于人体感应器安装简单，且不会出现误报，能够及时发现独居老人的问题并保证独居老人的生命安全，并且在自然守护老人安全的同时为身在异地的子女送去放心。
附图说明
图1是本发明的***总体框图；
图2是人体感应模块内部电路图；
图3是人体感应模块与单片机STM8105K4连接的原理图；
图4是STM8S105K4内部结构图；
图5是单片机与传感器、复位开关和DIP-2拨动开关的连接原理图；
图6是AMS11175.0的原理图；
图7是AMS11175.0的内部电路图；
图8是TC35i短信/发射***框图；
图9是TC35i外部电路原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种独居老人安全报警器，如图1所示，包括人体感应器、单片机和GSM短信发送端，所述人体感应器安置在老人经常出入的通道中用于检测老人在家的活动情况；所述单片机在人体感应器检测到信号时重置计时器，当人体感应器检测不到信号且计时器到达预设时间时要求所述GSM短信发送端对指定的终端发送求救短信。
存在于自然界的物体，如人体、火焰、冰块等物都会发射红外线，但波长各不相同。人体温度为36～37℃，所发射的红外线波长为9～10μm，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10μm左右的红外线而进行工作的。人体发射的10μm左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。
热释电红外传感器主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2*1mm的探测元件。在每个探测器内装入一个或两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。为了提高探测器的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有特殊光学***的透镜，它和放大电路相配合，可将信号放大70分贝以上，这样就可以测出10～20米范围内人的行动。
本发明中的人体感应器采用高可靠性的，性价比较高的热释电人体感应模块HC--SR501。HC-SR501是基于红外线技术的自动控制模块，采用德国原装进口LHI778探头设计，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，广泛应用于各类自动感应电器设备，尤其是干电池供电的自动控制产品。其人体感应模块的内部电路图如附图2所示。当感应到人体活动时，红外传感器中的探测元件将探测并接收到的人体红外辐射转变为微弱的电压信号，经过装在探头里的场效应管放大后向外输出。电压信号经由传感器的OUT口向单片机的PA3口输出高电平。其人体感应模块与单片机STM8105K4连接的原理图如图3所示。当人体经过时，由HC--SR501的OUT口输出高电平，向单片机发送信号，使单片机重置计时器，即单片机不会向GSM发出报警信号；当单片机计时10个小时之内感应器任未感应到信号来重置计数器，则单片机会向GSM发送报警信号。再由GSM发出求救短信。
单片机经过30多年的发展，目前己经渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。因此我们选用单片机作为该独居老人安全报警***的各个控制单元的核心控制部件，整个***由单片机主控模块和各个功能子模块构成。从经济实用方面考虑，***选用STM8S105K4作为本***的主控部件。STM8S105K4是一种价格低廉、低功耗、高性能的片内含有16KB快闪可编程/擦除只读存储器的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存储技术制造，芯片上的FPEROM允许在线编程或采用通用的非易失存储编程器对程序存储器重复编程。单片机的主要功能是接收红外传感器的信号，并承担着对GSM发送和接收短信息的任务。当红外传感器感应人体时，PA3口接收到高电平，此时重置计时器；当10个小时未收到传感器信号，则单片机PC7口输出高电平，控制GSM发送报警短信。
本发明选用的单片机可以为意法半导体公司生产的STM8S105K4。STM8S105K4单片机是与INTEL MSC-51系列单片机完全兼容的一种高性能低功耗的8位微控制器，它采用CMOS工艺制造，具有32个引脚，片内带16K的可编程闪存作为程序存储器；片内带2024字节RAM,提供12条I/O引脚，大部分引脚都可以作为数字和脉冲输入或输出；25个GPIO，23个中断引脚，3个16位定时计数器，1个8位定时计数器，其中高级控制定时器(TIM1)，通用定时器(TIM2和TIM3)，基本定时器(TIM4)；外扩SWIM接口，RST、SWM2个全双工接口可实现程序的下载和调试；外设SPI，I2C，UART窗口看门狗，独立看门狗ADC；CPU时钟频率可达16MHz。STM8S105K4的内部结构如图4所示。
除上述性能外，它还有价格低廉，功耗低保密性强，应用方便、灵活等特点。
STM8S105K4为很多控制***提供了一种高效的灵活的解决方案。用ST LINK V2来仿真、调试和烧写非常方便。故采用STM8S105K4单片机作为应用***的核心是较佳的选择。
STM8S105K4单片机采用20只引脚的双列直插封装方式。下面阐述所用引脚及其功能。
(1)PA1/OSCIN和PA2/OSCOUT接地，因为这两个I/O不能作为高电平输入口。所以用PA3/TIM2_CH3[SPI_NSS]作为I/O输入口，当高电平时重置计时器，当低电平是，计时器开始计时。
(2)PC3(HS)/TIM1_CH3[TL1][TIM1_CH1N]为定时器1通道1，反相输出[AFR7]，PC4(HS)/TIM1_CH4/CLK_CCO[AIN2][TIM1_CH2N]为定时器1通道2反相输出[AFR7]。这两个计时器端口接DIP-2位拨动开关，由DIP-2控制设定时间。
(3)PC7(HS)/SPI_MISO[TIM1_CH2]作为输出，当计时器计时完成时，由PC7口输出高电平。
(4)NRST引脚接按键电路。当复位按键按下时，NRST引脚接地，此时单片机复位，当复位按键释放后，NRST引脚与地断开，单片机恢复正常运行。
(5)VCC接电源，VSS接地。
DIP-2拨动开关连接单片机的两个计时器引脚PC3和PC4，控制单片机的计时阈值。图5是单片机与传感器、复位开关电路和DIP-2拨动开关的连接原理图。
由于电源变压器流进单片机的电压不稳定，所以在单片机STM8S105K4的VCC前端加一个稳压器来稳定流进单片机的电压。这里本发明选用的是AMS1175.0稳压器。AMS1117内部集成过热保护和限流电路，是电池供电和便携式计算机的最佳选择。
AMS1117是一个正向低压降稳压器，在1A电流下压降为1.2V。AMS11175.0固定输出电压5V，具有1％的精度。AMS11175.0有3个端口，其中OUT端口接单片机STM8S105K4的VCC口，GND端接地，IN端连接电源。图6为AMS11175.0的原理图，图7为AMS11175.0的内部电路图。
当前已建成的覆盖全国的GSM数字蜂窝移动通信网络，是我国公众移动通信网的主要方式。GSM网络可以在全球范围内实现了联网和漫游，具有网络能力强的特点，用户无需另外组网，在极大提高网络覆盖范围的同时为客户节省了昂贵的建网费用和维护费用。加上GSM的短消息本身具备的数据传送功能，因此，短消息业务在远程智能控制***中得到了广泛的应用。本发明中的GSM无线通信模块选用的是西门子公司生产的TC35i模块，本发明主要通过它来向外发出报警短信。当单片机发来报警信号时，GSM就会对指定的手机号码发出报警短信。
本发明采用性价比较高的西门子公司的TC35i来作为整个***的短信发送模块。TC35i是西门子为适应各个专业领域对无线数据传输、语音传输及可开发性的需求推出的基于GSM900移动通信网络***的OEM模块，功能上与TC35兼容，设计紧凑，大大缩小了用户产品的体积。TC35i是一个支持中文短信的工业级GSM模块。它通过接口连接器和天线连接器分别连接SIM卡读卡器和天线。TC35i的数据接口通过AT命令可双向传输指令和数据。图8是TC35i短信/发射***框图，图9是TC35i外部电路原理图。
本发明主要是为了满足独居老人的安全报警的需求。将热释电人体感应器的感应探头放置于老人经常出入的家中卧室或客厅等每天必经的通道，用以检测老人在家的活动情况，同时启动计时器(预设时间可根据家中老人的起居活动***，此时重置计时器，单片机不会向GSM发出报警信号；当计数器到达预设时间，即在预设时间内未收到高电平信号时，说明家中老人长时间没有经过红外传感器的感应区域，可能老人卧床不起，或意外跌倒不能活动，此时单片机PC7口输出高电平，控制GSM发送报警短信，***则会自动向老人子女手机发出短信警报。

Claims (7)

1.一种独居老人安全报警器，包括人体感应器、单片机和GSM短信发送端，其特征在于，所述人体感应器安置在老人经常出入的通道中用于检测老人在家的活动情况；所述单片机在人体感应器检测到信号时重置计时器，当人体感应器检测不到信号且计时器到达预设时间时要求所述GSM短信发送端对指定的终端发送求救短信。
2.根据权利要求1所述的独居老人安全报警器，其特征在于，所述人体感应器为热释电人体感应模块HC--SR501，当热释电人体感应模块HC--SR501检测到信号时输出高电平，向单片机发送信号，使单片机重置计时器。
3.根据权利要求1所述的独居老人安全报警器，其特征在于，所述单片机为意法半导体公司生产的STM8S105K4，PA1/OSCIN端和PA2/OSCOUT端接地，PA3/TIM2_CH3[SPI_NSS]作为I/O输入口与人体感应器输出端相连，当收到高电平时重置计时器，当收到低电平时计时器持续计时；两个计时器端口接DIP-2位拨动开关，由DIP-2控制设定时间；PC7(HS)/SPI_MISO[TIM1_CH2]端作为输出与GSM短信发送端输入端相连，当计时器达到预设时间时输出高电平。
4.根据权利要求3所述的独居老人安全报警器，其特征在于，所述单片机的NRST引脚接按键复位电路。
5.根据权利要求3所述的独居老人安全报警器，其特征在于，所述单片机的VCC前端加一个稳压器。
6.根据权利要求5所述的独居老人安全报警器，其特征在于，所述稳压器为AMS1175.0稳压器。
7.根据权利要求1所述的独居老人安全报警器，其特征在于，所述GSM短信发送端由西门子公司的TC35i实现。
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