基于51單片機(jī)的老人防摔GPS定位報(bào)警 物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)

基于51單片機(jī)的老人防摔GPS定位報(bào)警摘要本產(chǎn)品設(shè)計(jì)了一種基于51單片機(jī)，利用ADXL345加速度傳感器的跌倒實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)來人摔倒后的報(bào)警。用以完成老人跌倒后可以被及時(shí)發(fā)現(xiàn)并救助；它運(yùn)用基于ＳＶＭ閾值法的三次判別算法；精準(zhǔn)判斷老人是否摔倒。設(shè)計(jì)還使用了ＧＰＳ衛(wèi)星定位模塊；對(duì)老人摔倒后進(jìn)行準(zhǔn)確定位。大量實(shí)踐數(shù)據(jù)表明，設(shè)計(jì)產(chǎn)品對(duì)大多數(shù)情況都能正確判斷，誤報(bào)率較低，可有效的區(qū)分日常生活行為和跌倒行為，對(duì)老人摔倒檢查正確率達(dá)到９0％，穩(wěn)定性，識(shí)別率很高。關(guān)鍵詞：加速度傳感器；閾值法；跌倒檢測

AbstractThedesignofthisproductisbasedon51single-chipcomputer,usingADXL345accelerometerreal-timefalldetectionsystem,toachievethealarmafterpeoplefall.Itcanbefoundandrescuedintimeaftertheelderlyfall.Itusesthethree-timediscriminantalgorithmbasedonSVMthresholdmethodtoaccuratelyjudgewhethertheelderlyfallornot.GPSsatellitepositioningmoduleisalsousedinthedesign,whichcanaccuratelylocatetheelderlyafterfallingdown.Alargenumberofpracticaldatashowthatthedesignproductcancorrectlyjudgemostcases,andtherateoffalsealarmislow.Itcaneffectivelydistinguishdailylifebehaviorandfallbehavior.Thecorrectrateoffalldetectionfortheelderlyis90%,stabilityandrecognitionrateishigh.Keywords:accelerationsensor;thresholdmethod;falldetection

TOC\o"1-3"\h\u27366摘要 2238881概述 541151.1研究背景及意義 5143241.2研究現(xiàn)狀 595391.3應(yīng)用前景 5323082線路設(shè)計(jì) 6250102.1設(shè)計(jì)思路 6147092.2模塊分析 610002.2.1GSM模塊： 6261172.2.2GPS模塊： 759482.2.3ADXL345模塊： 7269132.2.4單片機(jī)STC12C5A60S2的功能及最小系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) 8159443硬件簡述： 11112603.1GPS模塊VK2828U7G5LF部分 11292683.2ADXL345簡要介紹 18112933.3GSM模塊簡介 2050094軟件設(shè)計(jì) 22309484.1keil應(yīng)用 22163214.2AltiumDesigner應(yīng)用 2261714.3程序流程 2351025.系統(tǒng)分析與調(diào)試 25119666設(shè)計(jì)心得體會(huì) 277333參考文獻(xiàn) 2829603附錄 304735原理圖 304095源程序 30

1概述1.1研究背景及意義隨著社會(huì)人口比例的變化老年人占比越來越高，大多數(shù)家庭都出現(xiàn)了老人多，年輕人少的情況，老人的照顧不到位，那么老人的安全問題往往成為了每個(gè)家庭的安全隱患。老年人摔倒現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，摔倒本身大多數(shù)情況下沒多大問題，問題往往出現(xiàn)在摔倒后的處理不當(dāng)，造成嚴(yán)重的后果。因此，準(zhǔn)確判斷老年人單獨(dú)上街的行為狀態(tài)，設(shè)計(jì)老年人跌倒GPS定位報(bào)警器顯得十分有意義。因此本設(shè)計(jì)針對(duì)相關(guān)問題開展研究，設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的跌倒報(bào)警器，主要以51單片機(jī)為設(shè)計(jì)系統(tǒng)的核心，其中包括可以檢測出跌倒信號(hào)的傳感器ADXL345可以進(jìn)行跌倒識(shí)別，GPS模塊VK2828U7G5LF部分可以實(shí)時(shí)檢查老人的位置信息，GSM模塊的SIM900能給監(jiān)護(hù)人發(fā)去老人摔倒的位置信息，使摔倒老人及時(shí)得到救助，治療。盡可能的降低摔倒后造成的不利后果1.2研究現(xiàn)狀現(xiàn)有的老年人防跌倒報(bào)警裝置大多是通過無線對(duì)講系統(tǒng)或者基于android智能手機(jī)APP研發(fā)的。它們自動(dòng)化程度高，有很強(qiáng)的專業(yè)性。但是這也成為了它們的缺陷，因?yàn)榇蠖鄶?shù)老年人使用現(xiàn)代化產(chǎn)品不熟練，或許并不會(huì)用，使用起來有很大困難。況且老年人在跌倒以后，身體受到了沖擊，更沒有能力去操作APP了，本設(shè)計(jì)操作簡單易懂，自動(dòng)化程度高，設(shè)施簡單，原件成本較低，所以一款基于51單片機(jī)的老人防摔設(shè)計(jì)的研究勢如破竹。

2線路設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)思路本次設(shè)計(jì)的老人防摔設(shè)計(jì)主要是基于51單片機(jī)作為主控芯片、ADXL345電容式微機(jī)械三軸加速度計(jì)作為檢測老人摔倒的檢測傳感器、還有GPS模塊做為老人摔倒地址定位的傳感器以及一塊GSM模塊進(jìn)行通知親友。考慮到擴(kuò)展的可能性，額外增加了一個(gè)繼電器控制，可以自己外接認(rèn)為摔倒減少傷害的模塊。詳細(xì)的硬件框圖如下：2.2模塊分析2.2.1GSM模塊：SIM900A是通過串口發(fā)送AT指令來完成控制的，所以我們需要一塊多串口的51單片機(jī)STC12C5A，檢查好電源和接地后，SIM900A的TXD和RXD分別連接到STC12C5A的P3.0和P3.1即可。當(dāng)ADXL345檢查到老人摔倒數(shù)據(jù)后，通過單片機(jī)指令實(shí)現(xiàn)老人摔倒后位置信息的發(fā)送。2.2.2GPS模塊：通過串口通信與單片機(jī)相連接，當(dāng)它工作的時(shí)候，就開始定位了，它將定位數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī)，數(shù)據(jù)遵守NMEA0183協(xié)議，里面有地面速度、時(shí)間、位置信息等，24小時(shí)檢查老人位置信息。我們可以直接對(duì)送過來的數(shù)據(jù)用C語言進(jìn)行處理，讓GSM模塊把信息發(fā)送到指定手機(jī)號(hào)上。例如多個(gè)監(jiān)護(hù)人電話號(hào)碼、醫(yī)院急救車電話等。2.2.3ADXL345模塊：ADXL345是一款三軸、數(shù)字化的加速度傳感器，它能測X、Y、Z三個(gè)方向軸上的對(duì)應(yīng)的速度信號(hào)。該模塊能夠?qū)Ω鞣N條件下的加速度進(jìn)行檢測。第一步主要通過其自帶的感應(yīng)器檢測出加速度信號(hào)，然后進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為可識(shí)別的模擬信號(hào)，從模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的定義可知，模擬量和數(shù)字量有著本質(zhì)的差異。模擬信號(hào)具有幅度和時(shí)間上連續(xù)的特點(diǎn)；而數(shù)字量在表達(dá)幅度大小的數(shù)字域和時(shí)間域上均是離散的。當(dāng)檢查到老人摔倒時(shí)，通過單片機(jī)里的程序指令，讓GSM模塊發(fā)出求救信息，并使蜂鳴器報(bào)警。2.2.4單片機(jī)STC12C5A60S2的功能及最小系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)STC12C5A60S2的主要功能有許多，下面將詳細(xì)的介紹一下它的主要功能：(1)字節(jié)。(2)字節(jié)。(3)位口線，個(gè)指針地址，3個(gè)位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)向量級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振控制電路和時(shí)鐘電路。(4)能夠減少到靜態(tài)邏輯模式。作為核心控制模塊可以很好的通過I/O口對(duì)傳感器，ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器，LCD1602液晶顯示器進(jìn)行控制。該單片機(jī)是51單片機(jī)的分支，可以對(duì)51單片機(jī)旗下的所有單片機(jī)進(jìn)行兼容。現(xiàn)如今市面上流通的單片機(jī)大多數(shù)為CPLD和C51，這兩種單片機(jī)所針對(duì)的系統(tǒng)不同。CPLD所針對(duì)的系統(tǒng)為功能復(fù)雜多樣，所需控制模塊較多的系統(tǒng)，性價(jià)比較低。C51單片機(jī)所針對(duì)的系統(tǒng)功能比較簡單，所需控制模塊較少的系統(tǒng)，性價(jià)比較高，使用性比較強(qiáng)。該單片機(jī)的部分引腳功能特點(diǎn)為端口是I/O端口的一種。I/O端口是一個(gè)雙工接口，有in口和out口。端口需要在外部添加一個(gè)上拉電阻以改善阻抗。一個(gè)更特殊的端口是和。這兩個(gè)定時(shí)器可用作微控制器中的定時(shí)器。在編程過程中，該接口主要接受低位地址字符?？梢暂敵鏊膫€(gè)邏輯電平，但內(nèi)部有一個(gè)上拉電阻和一個(gè)雙向輸入接口。用于系統(tǒng)編程。端口和端口之間存在一些明顯的差異。當(dāng)作為輸出口時(shí)，在連接外部系統(tǒng)是默認(rèn)作為低電平。此外，內(nèi)含有一個(gè)上拉電阻。這個(gè)電阻可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)四個(gè)低電平。訪問外部程序寄存器或存儲(chǔ)器時(shí)，輸出高位?？诤推渌涌谶€不一樣，其中有一個(gè)特殊的功能，也即是第二接口。這個(gè)接口同樣也具有內(nèi)部上拉電阻，但是他在用C語言編程的時(shí)候，一些不被其他接口檢測到的控制信號(hào)它也能接受。口同時(shí)具有位雙向I/O接口。一些閃存也可以被口接收，并接受一些控制信號(hào)。端口為重置輸入。當(dāng)振蕩器運(yùn)行工作時(shí)，按下復(fù)位按鈕可以復(fù)位引腳。端口可以作為地址鎖存器或編程脈沖。當(dāng)端口作為編程脈沖，工作時(shí)要對(duì)進(jìn)行編程。當(dāng)端口用作地址鎖存器時(shí)，問外部程序存儲(chǔ)器或正確訪問存儲(chǔ)器時(shí)，仍然是固定脈沖信號(hào)，是時(shí)鐘振蕩周期的6倍。是否允許控制程序的存儲(chǔ)是它的功能,每個(gè)運(yùn)行周期允許兩次的時(shí)候有效。是允許外部訪問的開關(guān)。如果要想連接外部存儲(chǔ)器，就保持EA低電平。在寄存器中有一些地址不可以被定義,而且沒被定義過的地址是不可以直接拿來使用。所以要想利用該數(shù)據(jù)時(shí),即在寫入這些數(shù)據(jù)時(shí)，地址將無效。除此之外，還在此過程中包括總控制中斷定時(shí)。寄存器中的和的可觸發(fā)，定時(shí)器與定時(shí)器當(dāng)檢測溢出時(shí)置。中斷允許控制寄存器為（IE）（MSB）（LSB）。單片機(jī)的引腳圖如圖3.3所示。圖3.3STC12C5A60S2單片機(jī)引腳圖CPU的最小系統(tǒng)是各種功能集與一起，并且可以完成基本操作的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可正常工作并正常運(yùn)行。是一個(gè)小型計(jì)算機(jī)控制的核心。單片機(jī)最小系統(tǒng)還有許多用來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的接口，把接收到的數(shù)字信號(hào)都存到這個(gè)小小的芯片中，然后經(jīng)過一系列的工作再把這些數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為需要的數(shù)據(jù)傳送出去，用定時(shí)器來控制時(shí)間。由此看出這個(gè)小芯片還有輸出設(shè)備。單片機(jī)的接口電路主要用來連接計(jì)算機(jī)和其他外部設(shè)備，且各功能模塊之間相互聯(lián)系性能良好。CS-51單片機(jī)通常采用自動(dòng)復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種方式。這里采用按鍵復(fù)位和上電復(fù)位兩種電路結(jié)合。通常STC12C5A60S2單片機(jī)在5V的電壓下進(jìn)行工作。接5V電壓，接地。CPU最小系統(tǒng)中主要有晶振電路、時(shí)鐘電路、連接外界的串口和電源[6]。復(fù)位電路在所有的電路中都是尤為重要的。當(dāng)電路出現(xiàn)問題時(shí)，按下復(fù)位鍵就可以重啟電路。統(tǒng)框圖如圖2所示。圖單片機(jī)最小系統(tǒng)框時(shí)鐘電路在該系統(tǒng)中也特別的重要，時(shí)鐘電路控制著單片機(jī)的節(jié)奏，是該系統(tǒng)最的核心構(gòu)成部分。是反相放大器的輸入，是反相放大器的輸出。該系統(tǒng)的震蕩周期是12，放大節(jié)奏是利用石英晶體來實(shí)現(xiàn)的。晶振電路為典型的晶振取11.0592M，晶振越大，則單片機(jī)的處理速度越快。單片機(jī)最初用作微控制器，應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的許多方面。是最核心的裝置，有許多用來發(fā)送和接收的接口，用來控制單片機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)。單片機(jī)的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)為如圖3.4所示。圖3.4單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)電路3硬件簡述：3.1GPS模塊VK2828U7G5LF部分在本次設(shè)計(jì)采用了設(shè)計(jì)要求的VK2828U7G5LF模塊，這個(gè)模塊主芯片是UBX-G7020-KT，通過串口通信與單片機(jī)相連接，當(dāng)使他工作的時(shí)候，就會(huì)開始定位，并將數(shù)據(jù)通過串口送給單片機(jī)，數(shù)據(jù)遵守NMEA0183協(xié)議，里面有時(shí)間、位置、地面速度信息等，我們可以直接對(duì)送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行解讀，就可以獲取我們所先要的時(shí)間信息。1.正常工作條件：RF射頻屬性:NMEA0183協(xié)議NMEA0183輸出GGA：時(shí)間、位置、定位類型GLL：經(jīng)度、緯度、UTC時(shí)間GSA：GPS接收機(jī)操作模式，定位使用癿衛(wèi)星，DOP值GSV：可見GPS衛(wèi)星信息、仰角、方位角、信噪比（SNR）RMC：時(shí)間、日期、位置、速度VTG：地面速度信息MSS：信號(hào)強(qiáng)度等注意：輸出癿信息、頻率不設(shè)置有關(guān)樣例數(shù)據(jù):$GPGGA,060826.00,2236.91284,N,11403.24705,E,2,08,1.03,107.8,M,-2.4,M,,0000*4A$GPGSA,A,3,24,22,14,12,15,25,18,42,,,,,2.20,1.03,1.95*01$GPGSV,3,1,11,12,31,117,47,14,30,290,46,15,19,060,42,18,70,010,45*78$GPGSV,3,2,11,21,47,207,,22,40,326,43,24,44,036,43,25,24,159,42*70$GPGSV,3,3,11,31,03,218,,42,51,128,35,50,46,122,45*4E$GPGLL,2236.91284,N,11403.24705,E,060826.00,A,D*66$GPRMC,060827.00,A,2236.91267,N,11403.24701,E,0.001,,130214,,,D*79$GPVTG,,T,,M,0.029,N,0.054,K,D*2C4.樣例數(shù)據(jù)詳解本次設(shè)計(jì)在軟件編程時(shí)所處理的數(shù)據(jù)GGA樣例數(shù)據(jù)，詳細(xì)會(huì)在軟件部分介紹。GGA樣例數(shù)據(jù)：

$GPGGA,060826.00,2236.91284,N,11403.24705,E,2,08,1.03,107.8,M,-2.4,M,,0000*4A序號(hào)名稱樣例單位描述0消息ID$GPGGAGGA協(xié)議頭1UTC時(shí)間060826.00hhmmss.ss2緯度2236.91284ddmm.mmmmm3N/S指示NN=北，S=南4經(jīng)度11403.24705dddmm.mmmmm5E/W指示EW=西，E=東6定位指示20:未定位1:SPS模式，定位有效2:差分，SPS模式，定位有效3:PPS模式，定位有效7衛(wèi)星數(shù)目08范圍0到128HDOP1.03水平精度9MSL幅度107.8米平均海平面高度10單位M米單位：米11大地-2.4米平均海平面12單位M單位：米13差分時(shí)間秒當(dāng)沒有DGPS時(shí)，無效14差分ID0000當(dāng)沒有DGPS時(shí)，無效15校驗(yàn)和*4A$不*之間所有字符ASCII碼癿校驗(yàn)和16<CR><LF>消息結(jié)束GSA樣例數(shù)據(jù)：

$GPGSA,A,3,24,22,14,12,15,25,18,42,,,,,2.20,1.03,1.95*01序號(hào)名稱樣例單位描述0消息ID$GPGSAGSA協(xié)議頭1模式1AM=手勱（強(qiáng)制操作在2D或3D模式），A=自動(dòng)2模式231:定位無效2:2D定位3:3D定位3衛(wèi)星使用24通道14衛(wèi)星使用22通道25衛(wèi)星使用14通道36衛(wèi)星使用12通道47衛(wèi)星使用15通道58衛(wèi)星使用25通道69衛(wèi)星使用18通道710衛(wèi)星使用42通道811,,,,,,,,,,,,12衛(wèi)星使用通道1213PDOP2.20位置精度14HDOP1.03水平精度15VDOP1.95垂直精度16校驗(yàn)和*01$不*之間所有字符ASCII碼癿校驗(yàn)和17<CR><LF>消息結(jié)束GSV樣例數(shù)據(jù)：$GPGSV,3,1,11,12,31,117,47,14,30,290,46,15,19,060,42,18,70,010,45*78$GPGSV,3,2,11,21,47,207,,22,40,326,43,24,44,036,43,25,24,159,42*70$GPGSV,3,3,11,31,03,218,,42,51,128,35,50,46,122,45*4E序號(hào)名稱樣例單位描述0消息ID$GPGSVGSV協(xié)議頭1消息數(shù)目3范圍1到32消息編號(hào)1范圍1到33衛(wèi)星數(shù)目11衛(wèi)星的數(shù)目4衛(wèi)星ID12衛(wèi)星ID5仰角31度仰角(范圍0°到90°)6方位角117度方位角(范圍0°到359°)7載噪比（C/No）47dBHz信號(hào)強(qiáng)度(范圍0到99)沒有跟蹤時(shí)為空8衛(wèi)星ID14衛(wèi)星ID9仰角30度仰角(范圍0°到90°)10方位角290度方位角(范圍0°到359°)11載噪比（C/No）46dBHz信號(hào)強(qiáng)度(范圍0到99)沒有跟蹤時(shí)為空12衛(wèi)星ID15衛(wèi)星ID13仰角19度仰角(范圍0°到90°)14方位角060度方位角(范圍0°到359°)15載噪比（C/No）42dBHz信號(hào)強(qiáng)度(范圍0到99)沒有跟蹤時(shí)為空16,,,,,,,,,,,,17校驗(yàn)和*78$不*之間所有字符ASCII碼癿校驗(yàn)和18<CR><LF>消息結(jié)束GLL樣例數(shù)據(jù)：$GPGLL,2236.91284,N,11403.24705,E,060826.00,A,D*66序號(hào)名稱樣例單位描述0消息ID$GPGLLGLL協(xié)議頭1緯度2236.91284ddmm.mmmmm2N/S指示NN=北，S=南3經(jīng)度11403.24705dddmm.mmmm4E/W指示EW=西，E=東5UTC位置060826.00hhmm.mmmm6狀態(tài)AA=數(shù)據(jù)有效；V=數(shù)據(jù)無效7模式指示DA=自主定位，D=差分，E=估算，N=數(shù)據(jù)無效8校驗(yàn)和*18$不*之間所有字符ASCII碼癿校驗(yàn)和9<CR><LF>消息結(jié)束RMC樣例數(shù)據(jù)：$GPRMC,060827.00,A,2236.91267,N,11403.24701,E,0.001,,130214,,,D*79序號(hào)名稱樣例單位描述0消息ID$GPRMCRMC協(xié)議頭1UTC時(shí)間060827.00hhmmss.ss2狀態(tài)AA=數(shù)據(jù)有效；V=數(shù)據(jù)無效3緯度2236.91267ddmm.mmmmm4N/S指示NN=北，S=南5經(jīng)度11403.24701dddmm.mmmmm6E/W指示EW=西，E=東7地面速度0.001Knot（節(jié)）地面速度8方位度地面航線9日期130214日,月,年癿格式日期10磁變量磁場變化值（空白-丌支持）11模式指示DA=自主定位，D=差分，E=估算，N=數(shù)據(jù)無效12校驗(yàn)和*79$不*之間所有字符ASCII碼癿校驗(yàn)和13<CR><LF>消息結(jié)束VTG樣例數(shù)據(jù)：$GPVTG,,T,,M,0.029,N,0.001,K,D*2C序號(hào)名稱樣例單位描述0消息ID$GPVTGVTG協(xié)議頭1方位度地面航線2參考T真北3參考-地面航線（磁癿），丌輸出4參考M磁5速度0.029Knots（節(jié)）地面速度6單位N固定字節(jié)7速度0.001公里/小時(shí)地面速度8單位K公里/小時(shí)9模式指示DA=自主定位，D=差分，E=估算，N=數(shù)據(jù)無效10校驗(yàn)和*2C$不*之間所有字符ASCII碼癿校驗(yàn)和11<CR><LF>消息結(jié)束3.2ADXL345簡要介紹ADXL345最初是由美國一家研發(fā)公司于上個(gè)世紀(jì)研發(fā)的在iMEMS技術(shù)之上的加速度傳感器對(duì)應(yīng)的特點(diǎn)有：①分辨率高。最高13位分辨率。②量程可變。具有+/-2g，+/-4g，+/-8g，+/-16g可變的測量范圍。③靈敏度高。最高達(dá)3.9mg/LSB，能測量不到1.0°的傾斜角度變化。④功耗低。40~145uA的超低功耗，待機(jī)模式只有0.1uA。⑤尺寸小。整個(gè)IC尺寸只有3mm*5mm*1mm，LGA封裝。ADXL支持標(biāo)準(zhǔn)的I2C或SPI數(shù)字接口，同時(shí)也可以進(jìn)行不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的檢測。其對(duì)應(yīng)的檢測軸，如下圖所示：該傳感器在進(jìn)行工作時(shí)，能夠?qū)Ω鞣N條件下的加速度進(jìn)行檢測。下圖為輸出對(duì)重力的響應(yīng)：ADXL345的引腳圖，如圖所示：ADXL345傳感器的初始化步驟在進(jìn)入程序之后，首先進(jìn)行該模塊進(jìn)行初始化。我們介紹一下其對(duì)應(yīng)的步驟分為：第一步上電，第二步先等待1.1ms,第三步進(jìn)行初始化命令序列，第四步：開始工作。進(jìn)行第三步時(shí)需要配置3個(gè)寄存器，如下：3.3GSM模塊簡介sim900a模塊引腳及功能SIMCom推出新款緊湊型產(chǎn)品—SIM900A.它屬于雙頻GSM/GPRS模塊，完全采用SMT封裝形式，SIM900A僅適用于中國市場，其性能穩(wěn)定，外觀精巧，性價(jià)比高，能滿足您的多種需求。主要的性能及特點(diǎn)：SMT的封裝結(jié)構(gòu)，在實(shí)際中的加工過程簡單。體積小，質(zhì)量輕耗電量低可接受的最低電壓為3.2V，最高電壓為4.8V頻率主要工作在900-1800MHZ內(nèi)可以進(jìn)行語音編碼能夠根據(jù)不同設(shè)備消除各種回音

4軟件設(shè)計(jì)4.1keil應(yīng)用KeilC51最早出現(xiàn)在上個(gè)世紀(jì)，最初是由美國的一家科研公司單位研發(fā)的，屬于51型號(hào)，主要可用于C語言程序的運(yùn)行并應(yīng)用在單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部。而且一般情況下，C語言編寫出的程序結(jié)構(gòu)簡單語句比較短，而且性能特點(diǎn)非常優(yōu)越，在實(shí)際應(yīng)用中的可實(shí)現(xiàn)與實(shí)用性好，而且一旦出現(xiàn)問題，后期在程序檢修上面也比較容易，具有很多使用匯編語言編寫程序無法實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。使用過匯編語言進(jìn)行編寫程序后，再使用C語言編寫程序，就會(huì)發(fā)現(xiàn)兩者之間存在的差距。KeilC51型號(hào)的軟件應(yīng)用在單片機(jī)上的應(yīng)用非常廣泛，因?yàn)槠湎到y(tǒng)完善，軟件庫里有各種不同類型的函數(shù)，而且相比同類的開發(fā)軟件要更全一些，除此之外還有功能完備的可用于集成的工具，及系統(tǒng)開發(fā)與檢修工具。軟件對(duì)應(yīng)所使用的界面也非常經(jīng)典簡單，而通過觀察其檢驗(yàn)程序后的代碼，可以發(fā)現(xiàn)該軟件的工作效率相比同類軟件高很多。使用該軟件編譯程序后出現(xiàn)的代碼結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，而且非常好懂，因此越是經(jīng)典的程序語言就越顯得簡短，接下來對(duì)該軟件的主要組成部分及其對(duì)應(yīng)的性能特點(diǎn)進(jìn)行一一的闡述，該軟件對(duì)應(yīng)的操作界面如下圖所示：圖17Keil_c軟件界面KeilC51型號(hào)的軟件不僅可以進(jìn)行匯編語言的程序編寫、C語言的程序編寫哈、一部分匯編語言與一部分C語言穿插編寫程序，還可以進(jìn)行仿真。4.2AltiumDesigner應(yīng)用AltiumDesigner是由美國一家研發(fā)公司在上個(gè)世紀(jì)八十年代研發(fā)出的一款EDA仿真軟件，而當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)主要為Windows9X/2000/NT，故該軟件也主要工作在此環(huán)境下，在進(jìn)行軟件開發(fā)時(shí)，使用的是設(shè)計(jì)庫管理模式，擁有功能非常完善的性能特點(diǎn)，比如其在進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、系統(tǒng)的開放性以及多維模擬等方面非常強(qiáng)大，軟件使用的是32位的處理系統(tǒng)，能夠進(jìn)行各種電路原理圖、各種印刷電路板以及多種邏輯編程器件的設(shè)計(jì)。主要特點(diǎn)為：具有非常完善的編輯性能；能夠進(jìn)行各種格式的電路圖設(shè)計(jì)；PCB板內(nèi)對(duì)應(yīng)的元器件會(huì)隨電路原題圖內(nèi)相同元器件的變化而變化。在電路原理圖與PCB電路板可以在該軟件內(nèi)一起進(jìn)行工作，并且能夠任意對(duì)各種電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行搜索。不僅能夠從電路原理圖到PCB電路板對(duì)各種元器件進(jìn)行一一標(biāo)注，而且能夠從PCB電路板到電路原理圖進(jìn)行各元器件的一一標(biāo)注，使其對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)順序相同。能夠進(jìn)行多種語言的轉(zhuǎn)換，使其可以廣泛應(yīng)用，而且內(nèi)部的元器件型號(hào)都基本符合國際設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。PLD能夠使用CUPL語言進(jìn)行設(shè)計(jì)，也可以應(yīng)用原理圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后還可以生成可下載的文件。擁有非常完善的應(yīng)用環(huán)境條件，可以進(jìn)行各種設(shè)計(jì)，可以進(jìn)行不同規(guī)則的設(shè)計(jì)檢測。在進(jìn)行覆蓋銅線時(shí)，具有非常完善的性能。具有隨意輸入文字的功能能夠根據(jù)當(dāng)今社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)的要求進(jìn)行電路板的設(shè)計(jì)可以安裝導(dǎo)航系統(tǒng)，除此之外做好的東西還可以進(jìn)行打印前的預(yù)覽。4.3程序流程本次設(shè)計(jì)，通過ADXL345檢測老人是否摔倒，如果老人摔倒，蜂鳴器會(huì)報(bào)警，如果摔倒超過15S老人仍為站起來，單片機(jī)會(huì)通過GSM模塊給所綁定的手機(jī)號(hào)進(jìn)行發(fā)送提示短息，信息里有最近一次的GPS的定位信息。主程序流程圖如下：GSM模塊發(fā)送短信流程圖

5.系統(tǒng)分析與調(diào)試本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要用Keil軟件進(jìn)行C語言的編寫進(jìn)而控制單片機(jī)進(jìn)行工作，然后進(jìn)行程序的調(diào)試，看是否有任何異常或錯(cuò)誤。要把程序燒錄進(jìn)去,同時(shí)當(dāng)編寫程序時(shí)，由于系統(tǒng)本身的原因，會(huì)出現(xiàn)很多的問題。在軟件的調(diào)試過程中有些過程可能太短，有些過程可能延遲太長。例如按鈕的消抖動(dòng)過程中時(shí)間較短，就會(huì)導(dǎo)致連續(xù)值等，并將在此過程中不斷修改。在編寫完程序后檢查該程序的編寫是否存在錯(cuò)誤，以便為后續(xù)的硬件調(diào)試帶來不必要的麻煩。該軟件可以生成一個(gè)程序，允許刻錄到微控制器。此過程生成文件。此軟件在編譯,操作的時(shí)候都比較方便簡單。圖20程序燒錄運(yùn)行圖當(dāng)程序編譯成功后，再將程序燒錄進(jìn)去開發(fā)板內(nèi)，進(jìn)行與硬件電路板對(duì)應(yīng)的各種元器件相結(jié)合共同工作。最后，當(dāng)程序燒錄結(jié)束后，開始進(jìn)行對(duì)各部分元器件工作性能的檢測，并使用萬用表對(duì)線路中各部分元器件間的連接進(jìn)行檢測，看是否發(fā)生某元器件短路的現(xiàn)象。如果沒有則開始對(duì)硬件部分的主控制板進(jìn)行檢測，觀察當(dāng)對(duì)應(yīng)的按鍵接通時(shí)，數(shù)碼管的對(duì)應(yīng)的顯示情況。并檢驗(yàn)傳感器能否根據(jù)給出的觸發(fā)信號(hào)，發(fā)出相應(yīng)的指令給系統(tǒng)。在最后階段遇到的問題與相應(yīng)的處理方法：在使用萬用表檢測線路各部分的連接時(shí)發(fā)現(xiàn)有一個(gè)電阻發(fā)生短路，經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)，是在進(jìn)行焊接時(shí)，焊錫使用的太多導(dǎo)致的，最后又使用電烙鐵進(jìn)行加熱，并重新進(jìn)行焊接，之后再用萬用表進(jìn)行檢測時(shí)發(fā)現(xiàn)電路各處連接正常。在各部分裝置都安裝焊接完畢后，進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行操作時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)供給電源后，小喇叭一直不停的發(fā)出雜音，經(jīng)過認(rèn)真檢查，發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的三極管的引腳連接出錯(cuò)，經(jīng)過修改后，其可以正常工作。報(bào)警器在收到人體給出的正確的指令時(shí)，報(bào)警器沒有反應(yīng)，這個(gè)問題困擾了我很久，然后經(jīng)過檢查硬件電路的各元器件間對(duì)應(yīng)的外部連線時(shí)發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)線路的連接都是正確的，最后經(jīng)過對(duì)程序的重新整理時(shí)發(fā)現(xiàn)，報(bào)警器對(duì)應(yīng)的程序編寫少編寫了聲音檢測部分。最后通過對(duì)該程序的添加后，確保各部分都準(zhǔn)確無誤后，再重新給傳感器以正確的指令信號(hào)，這時(shí)報(bào)警器發(fā)出警報(bào)，整個(gè)裝置都可以成功運(yùn)行

6設(shè)計(jì)心得體會(huì)這次課程設(shè)計(jì)讓我受益匪淺，收獲的不僅僅是一個(gè)設(shè)計(jì)作品的完成，更是作品制作過程中的經(jīng)歷，不單單是作品本身所需要的知識(shí)，也間接的了解到了多方面的知識(shí)。在此之前，無論是課程設(shè)計(jì)還是結(jié)課作業(yè)都沒有此次畢業(yè)設(shè)計(jì)記憶猶新，因?yàn)橹皼]有哪次作業(yè)像畢業(yè)設(shè)計(jì)這樣竭盡所能，沒有方向的限制，沒有指定技術(shù)的約束。只要能把作品的功能做出來。就像在一個(gè)更大的舞臺(tái)，把大學(xué)階段乃至中學(xué)小學(xué)學(xué)到的所有東西盡可能多的發(fā)揮出來。這種感覺讓我感到自己已經(jīng)成長了，成長到要去創(chuàng)作出一個(gè)世上可能沒有的東西。我絞盡腦汁去思考我的知識(shí)能做出什么作品，我花了很多時(shí)間在前期立題，可行性分析，需求分析包括可能遇到的難題，解決辦法等。我仍記得當(dāng)我的了解到本次設(shè)計(jì)作品需要多個(gè)串口時(shí)，我意識(shí)到平時(shí)我們課上所熟悉的89C51單片機(jī)已經(jīng)不能滿足需求了，我開始去找一款我能駕馭的同樣兼容51內(nèi)核的多串口51單片機(jī)。最后我選定了STC12C5A。我通過網(wǎng)上資料，了解各模塊芯片的引腳排列，引腳介紹，分析電路，規(guī)劃電路。在老師的指導(dǎo)下，終于設(shè)計(jì)出了總原理圖。通過課程設(shè)計(jì)能夠理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)習(xí)，還記得我在連接實(shí)物芯片的時(shí)候遇到了很多問題，在萬用板焊接，由于焊接技術(shù)不好，我把萬用表焊粘糊，導(dǎo)致單片機(jī)插不進(jìn)排座里，最后還弄壞了單片機(jī)的兩個(gè)引腳，最后我只能直接把先接到了單片機(jī)的引腳上。實(shí)踐也提高了單片機(jī)知識(shí)的理解水平。在這次課程設(shè)計(jì)中我還體會(huì)到了合作與團(tuán)結(jié)的力量，當(dāng)我遇到問題，我就會(huì)在QQ群里討論或者是同學(xué)之間相互幫助。團(tuán)結(jié)就是力量，無論在現(xiàn)在的學(xué)習(xí)中還是在以后的工作中，團(tuán)結(jié)都是至關(guān)重要的，有了團(tuán)結(jié)就會(huì)有更多的理念、更多的思維、更多的情感。 單片機(jī)是一門很重要的課程。如果學(xué)好一門單片機(jī)，就能找到一份好的工作。經(jīng)過這幾個(gè)月時(shí)間以來的學(xué)習(xí)，我發(fā)現(xiàn)自己還有一部分知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容掌握和理解的還不深刻，可能由于以前學(xué)習(xí)比較拖拉馬虎，對(duì)其理解的深度還不夠，我會(huì)繼續(xù)學(xué)習(xí)該方面的知識(shí)，而且以后我會(huì)腳踏實(shí)地從事對(duì)應(yīng)的工作，為以后自己的科研之路做下準(zhǔn)備。最后感謝老師對(duì)我的精心指導(dǎo)和幫助，同時(shí)也感謝同學(xué)們對(duì)我的幫助。

參考文獻(xiàn)[1]郭天祥．新概念51單片機(jī)C語言教程：入門、提高、開發(fā)、拓展全攻略[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2009．[2]龍脈工作室．51單片機(jī)C語言應(yīng)用開發(fā)技術(shù)大全[M]．北京：人民郵電出版社，2008．[3]普拉塔．CPrimerPlus：第5版[