项目说明
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资料主要包含项目完整的全部源码、完整设计文档、原理图、用到的软件工具。
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那可以先看完这个讲解0基础做出单片机项目实物的视频【0基础必看】
https://www.bilibili.com/video/BV1DCmgYgEo9/
下面是本项目资源包内包含的内容。
一、前言
1.1 项目介绍
【基于STM32设计的老人摔倒检测报警系统(升级版)(258)-项目视频】
https://www.bilibili.com/video/BV1zhsoeLEiT
【1】项目开发背景
随着社会老龄化的加剧，老年人的健康与安全问题日益受到家庭和社会的关注。老年人由于身体机能下降，容易发生跌倒等意外情况，而这些突发状况往往需要迅速响应以减少伤害和提供及时救助。因此，开发一种能够监测老人状态，并在紧急情况下发出警报的系统显得尤为重要。
本项目基于STM32设计了一款老人摔倒检测报警系统，通过现代科技手段为老年人的生活提供安全保障。该系统集成了GPS定位、摔倒检测、紧急求助等功能，可以实时监控老人的位置和身体状态。一旦检测到老人摔倒或老人主动请求帮助，系统将立即启动警报机制，通过蜂鸣器提醒周围人群注意，同时利用4G网络向预设的联系人发送短信通知，确保能够在第一时间得到救援。此外，系统的数据会上传至OneNet云平台，使得家人或看护者可以通过互联网远程查看老人的状态信息，增强了对老人的安全监护能力。
考虑到老年人可能存在的视力不佳等问题，本项目还配备了易于读取的OLED显示屏，用于显示时间、位置以及当前的身体监测数据如心率、血氧饱和度及体温等重要生理参数，方便老人自己或是看护人员快速获取相关信息。通过采用低功耗的硬件配置和优化软件算法，整个系统被设计成小巧便携且具有较长续航时间的形式，非常适合老年人随身携带使用。综上所述，此项目的实施不仅有助于提升老年群体的生活质量，也为构建智慧养老社区提供了技术支撑。
【2】设计实现的功能
本项目基于STM32微控制器设计的老人摔倒检测报警系统，为老年人提供一种安全监护解决方案。
该系统整合了多种传感器和技术，以实现以下几个核心功能：
（1）GPS定位：系统内嵌ATGM336H-5N-GPS模块，能够实时接收卫星信号并计算出老人的具体位置。这一功能对于在紧急情况下快速找到老人至关重要。
（2）摔倒检测与警报：通过集成MPU6050陀螺仪加速度计模块，系统可以监测到老人的身体姿态变化。一旦算法判断发生摔倒事件，将立即触发蜂鸣器发出声响警告，并且自动向预先设定好的联系人发送短信通知，确保及时响应。
（3）主动求助机制：设备上设有一个易于操作的按键，当老人感到不适或遇到危险时，可以通过按下这个按钮来手动触发警报，系统同样会向指定联系人发送求救信息。
（4）数据上传至云平台：利用Air724UG 4G模块并通过MQTT协议连接OneNet物联网云平台，所有收集到的数据包括但不限于摔倒状态、当前位置等都会被实时传输到云端服务器上。这使得远端的家庭成员或其他关心者能够随时查看老人的状态。
（5）本地信息展示：系统配备了一块0.96寸SPI OLED显示屏，用于直观地显示当前时间、GPS定位状态以及是否处于摔倒状态等重要信息，便于用户即时了解自身情况。
（6）生理参数监测：除了基本的安全保障功能外，该系统还支持心率、血氧饱和度及体温的测量，分别通过MAX30102和LU90614传感器完成。这些健康指标的数据同样会被记录下来，并可选择性地上传至云平台供后续分析使用。
这款基于STM32开发的老人摔倒检测报警系统不仅具备了基础的安全预警能力，同时也兼顾到了健康管理方面的需求，为提高老年人生活质量提供了有力的技术支撑。
【3】项目硬件模块组成
本项目基于STM32微控制器设计的老人摔倒检测报警系统，其硬件模块组成如下：
（1）主控芯片：
• STM32F103RCT6：作为整个系统的控制核心，负责数据处理、逻辑运算及协调各个外设的工作。这款微控制器具有较高的性能和丰富的外设接口，非常适合嵌入式应用。
（2）摔倒检测模块：
• MPU6050：这是一个集成了三轴加速度计和三轴陀螺仪的运动处理单元，能够提供准确的姿态信息。通过分析这些数据，可以判断佩戴者是否发生了跌倒事件。
（3）GPS定位模块：
• ATGM336H-5N-GPS：用于获取精确的位置信息。该模块支持多种卫星导航系统，如GPS、GLONASS等，确保在不同环境下的定位精度和稳定性。
（4）显示模块：
• 0.96寸OLED显示屏：采用SPI通信协议，功耗低且对比度高，适合用来显示时间、位置信息以及当前状态（如是否发生摔倒）等重要数据。
（5）蜂鸣器：
• 有源蜂鸣器：当检测到摔倒或其他紧急情况时，由主控芯片驱动发出警报声，以引起周围人的注意并寻求帮助。
（6）无线通信模块：
• Air724UG 4G模块：支持4G网络连接，用于将收集的数据上传至OneNet云平台，并实现短信发送功能。它通过MQTT协议与云端进行高效可靠的通信。
（7）电源管理：
• 14500锂电池：为整个设备供电，考虑到便携性和续航需求，选择了这种体积小容量适中的电池类型。
（8）生理参数监测模块：
• MAX30102：用于非侵入式测量心率和血氧饱和度。
• LU90614：红外体温传感器，用于无接触式的体温测量。
（9）按键输入：
• 设备上配备了物理按键，供用户手动触发求助信号。
1.2 设计思路
（1）需求分析阶段：首先，明确项目需求，识别出老人摔倒检测报警系统的主要功能，包括GPS定位、摔倒检测、求助按键、数据实时上传至云平台、本地报警及显示等。
（2）硬件选型与设计：根据需求，选定合适的硬件组件。STM32F103RCT6作为主控芯片，利用其强大的处理能力和丰富的接口资源；MPU6050陀螺仪模块用于检测人体姿态，实现实时摔倒检测；ATGM336H-5N GPS模块完成定位功能；OLED显示屏展现各类实时信息；有源蜂鸣器用作本地报警装置；Air724UG 4G模块确保数据的快速稳定上传；14500锂电池提供持久电力供应。
（3）系统架构设计：设计系统架构，主控芯片通过I2C接口读取陀螺仪数据，通过串口与GPS模块交互获取定位信息，通过SPI接口控制OLED显示屏显示内容，通过GPIO触发蜂鸣器报警，通过4G模块与OneNet物联网云平台进行双向通信。
（4）软件开发与算法设计：开发嵌入式软件，编写陀螺仪数据解析算法，实现姿态分析与摔倒判断逻辑；配置GPS模块以获取并解析GPS NMEA协议数据；编写与OneNet云平台对接的MQTT协议程序，实现实时数据上报和短信发送功能；编写按键处理程序，响应老人主动求助操作。
（5）系统整合与调试：将各个硬件模块按照设计方案进行物理连接和软件集成，进行功能测试和性能优化，确保各个模块间的协同工作，系统稳定可靠。
1.3 项目开发背景
【1】选题的意义
在当前社会老龄化趋势加剧的背景下，老年人的安全问题已经成为社会关注的重点。老年人由于身体机能下降，容易发生摔倒等意外事件，而摔倒往往会导致骨折、脑损伤等严重后果，甚至危及生命。因此，开发一种能够实时监测老人身体状态、及时发现摔倒并快速报警的系统，对于保障老年人的生命安全具有至关重要的作用。
基于STM32设计的老人摔倒检测报警系统，通过集成多种先进传感器和通信技术，能够实现精准的摔倒检测、快速的报警响应和实时的位置定位，为老年人提供全方位的安全保障。这种系统不仅能够帮助老年人在遇到意外时及时获得救助，减轻家庭和社会的负担，还能够提升老年人的生活质量和幸福感。
此外，该选题还具有重要的技术意义。通过研究和开发这一系统，可以推动相关传感器技术、嵌入式系统技术、通信技术以及云平台技术的融合应用，促进相关产业的发展和创新。同时，该系统也为类似的安全监测和报警系统的设计提供了有益的参考和借鉴，具有重要的推广和应用价值。
【2】可行性分析
技术可行性分析：
（1）硬件技术：本项目采用的STM32F103RCT6微处理器具有强大的计算能力和丰富的接口资源，足以支撑GPS定位、陀螺仪姿态检测、OLED显示屏驱动、蜂鸣器控制以及4G通信等功能模块的需求。MPU6050陀螺仪能够实现对人体动态的高精度捕捉，ATGM336H-5N GPS模块则提供了准确的定位服务，Air724UG 4G模块确保了与物联网云平台的稳定数据交换。
（2）软件技术：现有的物联网通信技术（如MQTT协议）已经成熟，可以实现实时数据上传与指令下发。同时，陀螺仪数据处理算法已广泛应用于姿态检测领域，可用于实现摔倒检测功能。另外，目前市面上有成熟的GPS数据解析库和4G通信SDK，大大降低了软件开发难度。
经济可行性分析：
（1）成本预算：虽然采用了STM32高端系列MCU以及4G通信模块，但随着电子元器件价格下降和技术普及，整体硬件成本相比过去已大幅降低。并且考虑到老人生命安全的重要性，合理的投入是必要的。
（2）市场前景：随着老龄化社会进程加快，老人安全监护市场需求旺盛，本产品凭借其实用性强、功能全面的特点，有望在市场中取得较好反响，因此具有较高的经济效益预期。
操作可行性分析：
（1）用户友好性：系统设计考虑到了老年人的实际需求和操作习惯，如一键求助功能、OLED显示屏的直观显示以及设备体积小巧便于携带等特性，确保了用户友好性。
（2）维护便利性：采用可更换的14500锂电池，易于维护和更换。同时，依托物联网云平台，可实现远程监控与故障诊断，提高产品的运维效率。
【3】参考文献
参考文献可以在知网、百度学术、或者在其他学术搜索引擎中搜索相关的关键词,可以获取最多的相关文献。
1. 基于穿戴式平台的老人摔倒监测系统设计 [J] . 蔡靖 ,樊毅尧 ,董子健 . 传感器与微系统 . 2017,第007期
2. 基于智能手表的老人摔倒及其生理监测系统设计 [J] . 江进宝 ,王富城 ,赵永祥 . 福建电脑 . 2018,第003期
3. 基于智能型老人摔倒检测定位系统设计 [J] . 王思奇 ,王致杰 . 新一代信息技术 . 2021,第021期
4. 基于Android平台的老人摔倒检测系统设计 [J] . 石婷 ,贺志楠 ,姜宁 . 电子科技 . 2014,第009期
5. 基于STM32的远程老人健康检测椅控制系统设计 [J] . 张笑彤 ,刘忠富 . 智能计算机与应用 . 2021,第002期
6. 基于可穿戴式设备的老人跌倒检测算法研究与分析 [C] . Ying Wang ,王英 ,Dongyi Chen . 第四届全国可穿戴计算学术会议暨首届“中国（国际）智能可穿戴技术与产业”论坛 . 2014
7. 基于NB-IoT技术的可穿戴式老人摔倒监测系统的设计与开发 [A] . 王亚玲 . 2019
8. 基于STM32的智能家居检测控制系统设计 [J] . 赵静雅 ,刘涌 ,胡晓红 . 电脑知识与技术 . 2019,第012期
9. 基于STM32智能家居的燃气检测系统设计与实现 [J] . 王东 ,莫先 . 重庆理工大学学报 . 2016,第004期
10. 基于 STM32智能家居的燃气检测系统设计与实现 [J] . 王东 ,莫先 . 重庆理工大学学报（自然科学版） . 2016,第004期
11. 基于STM32的远程老人健康检测椅控制系统设计 [J] . 张笑彤 ,刘忠富 . 智能计算机与应用 . 2021,第002期
12. 基于STM32的远程老人健康检测椅控制系统设计 [J] . 张笑彤 ,刘忠富 . 智能计算机与应用 . 2021,第002期
13. 基于STM32芯片与MPU6050运动传感器对人体姿态检测与跌倒判定的研究与实现 [C] . 周旭虎 ,张华伟 . 中国医学装备大会暨2021医学装备展览会 . 2018
14. 基于视觉的老人跌倒检测系统设计与研究 [A] . 袁杰 . 2018
15. A Posture Recognition-Based Fall Detection System for Monitoring an Elderly Person in a Smart Home Environment [J] . Yu M., Rhuma A., Naqvi S. M., Information Technology in Biomedicine, IEEE Transactions on . 2012,第6期
机译：基于姿势识别的跌倒检测系统，用于在智能家居环境中监控老年人
16. A videoâbased human fall detection system for smart homes [J] . YieâTarng Chena* YuâChing Linb amp, WenâHsien Fangb Journal of the Chinese Institute of Engineers . 2010,第5期【4】项目背景
在全球范围内，人口老龄化问题日益凸显，老年人群体的数量和比例逐年增长。随着年龄的增长，老年人的身体机能逐渐衰退，行动不便，反应能力下降，生活中面临各种安全风险，其中，意外跌倒是老年人最常见的安全事故之一，不仅可能导致骨折、脑部损伤等严重健康问题，甚至威胁到生命安全。
在此背景下，智能养老和健康管理成为社会发展的重要议题。为了及时发现并处理老年人在家中或外出时发生的摔倒事故，保障老年人的生活安全，提出了基于STM32设计的老人摔倒检测报警系统项目。
本项目研发一款集GPS定位、实时姿态检测、紧急求助和远程报警于一体的智能穿戴设备。通过先进的传感器技术（如MPU6050陀螺仪）、物联网通信技术（4G模块与OneNet云平台）、以及人性化交互设计（OLED显示屏和一键求助按键），实时监测老人的活动状态，一旦检测到老人出现摔倒情况，立即启动本地与远程的双重报警机制，并同步传送位置信息，以便家属、医护人员或其他救援人员能够迅速到达现场施救。
【5】摘要
本项目设计并实现一款基于STM32的老人摔倒检测报警系统，通过多种传感器实现对老年人健康和位置状态的实时监控。系统采用MPU6050陀螺仪模块检测摔倒，通过GPS模块定位老人的实时位置，并在摔倒时通过蜂鸣器报警，同时发送警示短信至指定联系人，便于紧急救援。系统还支持老年人手动按键求助功能，提供即时报警。通过Air724UG 4G模块连接OneNet云平台，设备端实时上传包括摔倒状态、GPS定位、心率、血氧和体温数据，供家属在云平台上远程查看。OLED显示屏用于本地显示位置状态、时间和摔倒情况。本项目具有良好的便携性和续航能力，可广泛应用于独居老人的日常安全监护。
关键字：
老人摔倒检测，STM32，MPU6050，GPS定位，OLED显示屏，蜂鸣器报警，4G通信，OneNet云平台，物联网，智能监护，应急响应
1.4 开发工具的选择
【1】设备端开发
STM32的编程语言选择C语言，C语言执行效率高，大学里主学的C语言，C语言编译出来的可执行文件最接近于机器码，汇编语言执行效率最高，但是汇编的移植性比较差，目前在一些操作系统内核里还有一些低配的单片机使用的较多，平常的单片机编程还是以C语言为主。C语言的执行效率仅次于汇编，语法理解简单、代码通用性强，也支持跨平台，在嵌入式底层、单片机编程里用的非常多，当前的设计就是采用C语言开发。
开发工具选择Keil，keil是一家世界领先的嵌入式微控制器软件开发商，在2015年，keil被ARM公司收购。因为当前芯片选择的是STM32F103系列，STMF103是属于ARM公司的芯片构架、Cortex-M3内核系列的芯片，所以使用Kile来开发STM32是有先天优势的，而keil在各大高校使用的也非常多，很多教科书里都是以keil来教学，开发51单片机、STM32单片机等等。目前作为MCU芯片开发的软件也不只是keil一家独大，IAR在MCU微处理器开发领域里也使用的非常多，IAR扩展性更强，也支持STM32开发，也支持其他芯片，比如：CC2530,51单片机的开发。从软件的使用上来讲，IAR比keil更加简洁，功能相对少一些。如果之前使用过keil，而且使用频率较多，已经习惯再使用IAR是有点不适应界面的。
【2】上位机开发
上位机可视化页面的开发选择OneNet提供的网页可视化页面框架设计，后台服务器采用OneNet的IOT物联网平台。在文档下面第三章会详细讲解如何搭建OneNet的IOT物联网服务器，设计可视化页面。
1.5 系统功能总结
| 序号 | 功能模块 | 功能描述 |
| 1 | GPS定位 | 通过ATGM336H-5N-GPS模块提供老人当前位置信息，便于紧急情况下快速定位。 |
| 2 | 摔倒检测与警报 | 利用MPU6050陀螺仪加速度计监测人体姿态变化，自动检测摔倒事件并触发蜂鸣器警报。同时向预设联系人发送短信通知。 |
| 3 | 主动求助 | 设备上设有物理按键，老人在感到不适或遇到危险时可手动按下按钮发送求助短信。 |
| 4 | 数据上传至云平台 | 通过Air724UG 4G模块及MQTT协议将数据（包括摔倒状态、GPS位置等）实时上传至OneNet物联网云平台。 |
| 5 | 本地信息显示 | 采用0.96寸OLED显示屏，实时显示当前时间、GPS定位状态以及是否发生摔倒等信息。 |
| 6 | 生理参数监测 | - MAX30102传感器用于测量心率和血氧饱和度。 - LU90614红外体温传感器用于无接触式的体温测量。 |
