老年人多功能智能拐杖的设计与实现.docx

老年人多功能智能拐杖的设计与实现* The elderly multi-functional intelligent crutches 景婷婷 天津中医药大学研究生院(天津 300073) 陆小左 傅琳洁 天津中医药大学中医药工程研究所(天津 300012) 摘要：现有市场上老年人使用的拐杖结构简单、功能单一，无法实现实时 监控、及时求救等功能，由于近年来老年人摔倒不能得到及时的帮助和老 年人走失的情况越来越多，为了保证老年人出行安全，在紧急情况能得到 及时帮助、便于监护人及时监控和寻找。本文以单片机89C52为主控件， 设计了一款具有GPS定位、呼叫电话、报警系统、LED照明灯、MP3等功 能的智能拐杖，该设计操作简单、成本较低，具有较强的实用性和市场价 HYPERLINK /article/276358.htm 值。本文网络版地址：/article/276358.htm 关键字：智能拐杖；GPS；报警 DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2015.6.011 *基金项目：中医四诊信息采集与集成研究（ 2012BAI25B05） 景婷婷（1986-），女，硕士研究生，研究方向：数据库应用程序。陆小左， 男，教授、博士生导师。 的人曾经摔倒。基于上诉这些问题， 本文设计了专门为老年人而设计的智 能 拐 杖 。 本 设 计 工 作 的 基 本 原 理 ： (1)利用GPS定位功能随时确定使用者 位置；(2)使用者可以调节灯光的远 近，方便夜间行走；(3)当使用者摔 倒时，报警系统开启报警功能，以便 使用者可以得到及时的帮助，同时向 监护人发送求救或者拨打相应的电话 求救，对老年人出现意外事故时提供 切实有效的帮助；(4)通过热释电红 外线测量拐杖与使用者之间的距离， 提醒使用者及时的使用拐杖或便于使 用者寻找。 1 概述 现阶段，我国已经进入老龄化社 会，按照国家规定，65周岁以上的人 确定为老年，2011年我国老年人口比 重达13.7%，2013年我国60岁以上老年 人口已突破2亿，预计未来20年我国 老年人口将进入快速增长期，到2050 年老年人口将达到全国人口的三分之 一。老龄化问题不仅给每个家庭带来 了困惑，也给予社会极大压力。老年 人随着年龄增长，记忆力、视力不断 下降，腿脚也越来越不灵活，反应逐 渐迟钝等，出行不便，最近几年老人 走失情况越来越严重，在网络和微博 上经常会看到寻找走失老人的新闻。 据调查，65岁以上老人中至少有30%  2 硬件设计 2.1 系统功能实现原理 多 功 能 智 能 拐 杖 主 要 利 用 单 片 54图1 硬件系统组成电路图 图2 硬件电路图 54 责任编辑：叶雷  图4 图4 呼叫设置界面 体都有37°左右的恒定体温，所以会 发出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 通过菲涅尔滤光镜增强后聚集到红外 感应源上，红外感应源采用热释电元 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。一旦人体进入探测区 图3 智能拐杖的功能框图 域内，人体红外辐射通过部分镜面聚 机技术，是一款具有红外线测距、报 电 磁 式 蜂 鸣 器 主 要 由 振 荡 器 、 焦，并被热释电元接受，经单片机处 警、倾斜等多功能的智能收缩拐杖。 电磁线圈、振动膜片、磁铁及外壳等 理后而产生报警。 智能拐杖硬件主要由角度传感器、热 组成。接通电源后，振荡器产生的音 释电传感器、蜂鸣器、89S52单片机 控制电路组成。系统硬件组成示意图 频信号电流通过电磁线圈，使电磁线 圈产生磁场，振动膜片在电磁线圈和 3 系统软件功能 智 能 拐 杖 软 件 部 分 主 要 包 括 ： 如图1所示。 磁铁的相互作用下，周期性地振动发 初始化设置、建立GPS定位、在线监 2.2 硬件电路设计 出声音。由于蜂鸣器的发声需要一定 控、电子围栏、亲情号设置、求助等 2.2.1 SCA60C角度传感器工作原理 电流才能驱动它，单片机I/O引脚输 功能。 本设计以89S52单片机为控制核 出电流较小，因此单片机输出TTL电 3.1 软件框图设计 心，用SCA60C单轴倾角传感器测量 压基本上驱动不了蜂鸣器，所以通过 智能拐杖的功能框如图3所示。 拐 杖 的 平 衡 状 态 。 角 度 传 感 器 的 连 添加一个三极管来驱动放大蜂鸣器。 监护人可以通过web端或手机客 接如图2所示，当拐杖处于平衡状态 如图2所示，蜂鸣器正极接到VCC，蜂 户端进入该软件界面，如果是初次使 时，角度传感器SCA60C与水平面成 鸣器的负极接到三极管的发射极E， 用，首先进行初始化的设置。 0 ° ， Vo u t 端 输 出 0 . 5 V 的