毕业设计开发

项目介绍

在全球老龄化进程加速的背景下，独居老人的安全问题日益成为社会关注的焦点。据统计，因意外摔倒导致的伤害已成为老年人健康与生命安全的重要威胁，而独居环境下老人摔倒后无法及时获得救助的情况更是屡见不鲜。为有效解决这一难题，本文设计并实现了一种基于 STM32F103RCT6 单片机的老人摔倒检测报警系统。​
该系统通过 MPU6050 传感器采集三轴加速度与角速度数据，结合阈值判别与动态时间规整（DTW）算法，实现高精度摔倒事件检测；利用 ATGM336H-5N GPS 模块获取地理位置信息，并通过 Air724UG 4G 通信模块将报警信息以短信形式通知家属，同时将数据上传至 OneNet 物联网平台，支持远程实时监控。硬件方面，采用 5V USB 与 16340 锂电池双电源供电，并设计低功耗管理电路，确保系统平均功耗低于 50mA、续航时间超 10 小时。软件层面，基于 STM32 HAL 库开发驱动程序，优化传感器数据处理与通信协议，并通过 MQTT 协议实现设备与云端的稳定交互。经测试，系统摔倒检测准确率达 92%，误报率低于 5% ，定位响应时间小于 30s，数据上传延迟仅 5s，为独居老人安全监护提供了可靠的智能化解决方案。​

方案设计

本研究设计的基于 STM32 基于STM32设计的老人摔倒检测报警系统，旨在实现对室内外环境温湿度的实时采集、智能报警及远程监控，具体功能如下：
多参数实时采集：通过 DS18B20 温度传感器与湿敏电阻传感器，实现环境温度（-55℃_{+125℃）与相对湿度（0%}100% RH）的高精度实时采集；
阈值报警机制：支持通过按键模块自定义温湿度报警上下限，当实测值超出预设范围时，触发蜂鸣器声光报警；
本地信息显示：利用 0.96 寸 OLED 液晶显示模块，实时动态显示当前血氧值、报警状态及设备运行参数；
远程数据交互：通过 ESP8266 WiFi 模块接入互联网，将采集数据上传至 MQTT 云平台（如 OneNet、阿里云 IoT），用户可通过手机 APP 或 Web 端实时查看历史数据与实时曲线；
低功耗优化：支持 USB 供电与锂电池供电双模式，通过休眠唤醒机制降低系统功耗，满足野外长期监测需求。

功能需求

老人摔倒检测报警系统主要涵盖了STM32主控芯片、MPU6050加速度计与陀螺仪、ATGM336H北斗/GPS定位模块、ESP8266 WiFi模块、蜂鸣器报警模块、LED指示灯模块、按键模块以及电源供应单元等核心部件。各模块之间通过STM32单片机进行协调工作，确保系统的稳定性和高效性。

总体主程序是基于 STM32 的老人摔倒检测报警系统的核心，负责协调传感器数据采集、姿态分析、报警触发及 4G 通信等关键功能。系统设计聚焦稳定性、实时性与可靠性，确保快速响应摔倒事件并实现远程告警。
（1）系统初始化
传感器校准：完成 MPU6050 加速度计 / 陀螺仪的校准与参数配置，补偿测量误差
定位模块：初始化 ATGM336H 北斗 / GPS 模块，建立卫星定位功能
通信链路：配置 Air724UG 4G 模块串口通信，检测 SIM 卡状态并连接 4G 网络
显示模块：初始化 OLED 显示屏，设置显示参数
（2）核心处理流程
数据采集：以设定频率读取 MPU6050 六轴数据
姿态分析：通过卡尔曼滤波融合算法处理加速度与角速度数据
摔倒检测：基于阈值判断与模式识别算法检测摔倒特征
报警触发：检测到摔倒后激活声光报警，并启动计时确认机制
位置上报：通过 Air724UG 模块封装 ATGM336H 定位数据，发送至 ONENET 平台
（3）ONENET 平台交互
设备注册：初始化时完成设备在平台的注册与鉴权
数据上传：按周期或事件驱动上传传感器数据与设备状态
指令响应：监听平台下发指令，支持远程参数配置与状态查询
远程管理：实现报警阈值调整、设备重启等远程控制功能
系统通过多模块协同工作，构建了集检测、报警、定位、远程管理于一体的老人安全监护解决方案。总体主设计图如下图所示。

图4-1 总体主设计图

原理图

效果图

目录

目 录
引言 1
1项目介绍 1
1.1研究背景与意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.1.1国外研究现状 1
1.1.2国内研究现状 2
1.3 论文结构安排 2
2 系统设计方案 4
2.1总体设计 4
2.2方案选择 5
2.2.1主控芯片方案选择 5
2.3.2 摔倒检测传感器方案选择 5
2.3.3 定位模块方案选择 6
2.3.4 通信模块方案选择 7
2.3.5 报警单元方案选择 7
2.3方案总结 8
3 系统硬件设计 9
3.1系统的功能分析 9
3.1.1 STM32主控芯片模块 9
3.1.2 STM32复位电路 9
3.1.3 STM32晶振电路 10
3.2 摔倒检测传感器模块 10
3.3 定位模块 11
3.4 通信模块 11
3.5 报警模块 12
3.6 电源模块 12
3.7 OLED显示屏模块 13
4软件设计 14
4.1总体主设计 14
4.2 ATGM336H北斗/GPS定位模块 15
4.3 Air724UG 4G通信模块 16
4.4 ONENET 平台交互 18
5系统调试 21
5.1实物焊接 21
5.2 MPU6050加速度计与陀螺仪模块数据采集 22
5.3 ATGM336H北斗/GPS定位模块信息显示 22
5.4 Air724UG 4G通信模块 23
6 总结与展望 24

源码获取

详细咨询，下方名片联系！