基于STM32的养老呼叫系统设计

樊海红 武琰 李一峰

摘 要 人口老龄化和政府对民生问题的关注，对健全养老机构的设施提出更高的要求。基于单片机的养老无线呼叫系统由无线nRF905发送模块、LCD显示程序、声光报警程序、呼叫接收端无线nRF905接收模块组成。该系统的应用有助于养老机构工作人员更方便、及时关照老年人，老年人得到更好的照顾，使老人安享晚年，让子女放心。

关键词 单片机;老年人;STM32;养老呼叫系统

中图分类号：TP315 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2019）08-0039-03

Design of Old-age Call System based on Single-chip Microcom-puter//FAN Haihong， WU Yan， LI Yifeng

Abstract Aging of population and the governments attention to the

livelihood issues have placed higher demands on the facilities of sound old-age care institutions. The wireless calling system for the

old-age based on single-chip microcomputer is composed of wireless

nRF905 transmitting module， LCD display program， sound and light

alarm program， and call receiving wireless nRF905 receiving module.

The application of the system helps the staff of the aged care institu-tions to be more convenient and timely to care for the elderly， and the

elderly are better taken care of， so that the elderly can enjoy their old-age and reassure their children.

Key words single-chip microcomputer; elderly; STM32; old-age call system

1 引言

20世紀70年代开始实行的计划生育政策，使我国人口生育率不断降低。而随着科学技术的高速发展，以及现代医学水平的不断进步，老年人的平均寿命有了很大提高。因此，我国老年人口比例不断上升，人口老龄化已经成为我国一个极为严峻的社会问题。面对老龄化社会，应该做好准备[1-2]。

孝敬老人是中华民族的传统美德，是社会主义核心价值观的体现。20世纪七八十年代出生的独生子女面对工作竞争、抚养孩子、赡养老人等问题，着实感到力不从心。为此，老年公寓、养老院、社区养老等养老模式越来越受到大众青睐。社会经济的快速发展，人民生活水平不断提高，对老年人的养老条件提出更高的要求。

基于单片机的养老呼叫系统使用简单方便，当老人遇到困难或危机情况时，可快速按下求助按钮，在终端的呼叫设备发出呼叫声;同时，液晶显示屏显示呼叫求助的位置，工作人员接收到这些信息后可以马上赶到求助点处理。这样可以有效地保证老年人能够及时得到工作人员的帮助、看护，同时为养老机构的管理带来极大便利，从而提高养老服务质量。

基于单片机的养老呼叫系统是以nRF905芯片为核心器件的无线呼叫系统，老年人无论是在房间、阅览室、棋牌室，还是在花园，只要有需要，就可以随时随地按求助按钮，发出求助信息;工作人员可以在第一时间赶到现场，采取相应的服务或抢救措施。这样既方便了老人，也减少了医护人员的麻烦，更减少了因时间耽误而引起的不可挽救的后果。

2 系统结构

本设计是以STM32F103C8T6单片机为核心的无线养老呼叫求助系统，系统由呼叫发送端和呼叫接收终端两部分构成[3]。

呼叫发出端 呼叫发送端由求助按键模块、nRF905无线发送模块组成。老年人按下所处位置呼叫发送端的求助按键，无线模块nRF905对传输的信号进行编码，在尽可能大的抗干扰的情况下发送求助信号。呼叫发送端的结构框图如图1所示。

呼叫接收端 呼叫接收终端由nRF905无线接收模块、LCD显示模块和声光报警模块组成。呼叫接收端的无线模块监测空中信号、接收信号并对接收到的信号进行译码，声光报警模块的蜂鸣器发出鸣叫，同时LED灯闪烁，告知工作人员有人发出求助，LCD显示模块显示呼叫地点、日期、时间等信息，直到工作人员按下应答键。配置一个取消报警的按键作为应答信号。呼叫接收端的结构框图如图2所示[4]。

3 系统程序

本系统采用模块化程序设计，整个程序设计包含呼叫发送端程序、呼叫接收端程序、nRF905无线模块程序、LCD显示程序、声光报警程序和按键扫描程序。

呼叫发送端程序流程 老年人在房间、花园等地需要工作人员服务，或是忽感不适，本人或同伴按下呼叫发送端按键，这时呼叫发送端的nRF905被设置为发送模式，并且初始化输入输出引脚;系统接着判断求助按键功能，读取EEPROM中的求助地ID数据，并对求助地的ID数据进行编码处理，处理后发射数据给呼叫接收端。nRF905发送数据完成后，再次配置I/O引脚，进入待机状态，准备下次数据的发送。呼叫发送端主程序流程图如图3所示。

呼叫发送端无线模块nRF905的接收工作模式是由MCU电路通过控制PWR_UP、PWR_UP和TX_EN的三个接口的高低电平来决定的。无线模块nRF905在待机模式下，MCU将数据和地址分别传送到nRF905的TX_payload寄存器和TX_address寄存器，传送完成后，主函数中的MCU将PWR_UP

引脚、TX_EN引脚和TRX_CE引脚均设置为高电平，使nRF905

芯片进入发送数据的模式。无线通信会自动开启对数据进行加字头和CRC校验码打包处理，打包处理后以GFSK的形式将信号发送出去;如果信号发送完毕，nRF905会将DR引脚设置为高电平，就会通知主MCU可以为下次发送数据做准备[5]。

呼叫接收端程序流程 呼叫接收端通电后，首先对程序的相应功能模块进行初始化操作，然后进入循环程序流程，即实时读取时钟信号，刷新LCD显示，检测nRF905是否收到信息等。

1）若收到信息，则进入相应处理程序;否则，判断为没有收到呼叫求助信息。

2）若系统判断收到呼叫求助信息，则nRF905对接收的数据包开始解码，并且将系统中的ID号与求助地逐一映射检索，检索后存储对应的呼叫信息[5-6]。

3）系统把检索后的呼叫发送地信息送给LCD显示，同时驱动LED闪烁和蜂鸣器报警，以提示工作人员作出反应。

呼叫接收端的程序流程图如图4所示。

呼叫接收端无线模块nRF905在工作模式下，主MCU电路将PWR_UP口、TRX_CE口、TX_EN口均设置为高电平，经过650 ?s后，芯片则开启接收模式。

nRF905进入接收工作模式后，不断地监测环境中的无线信号，一旦发现周围环境中出现同一频段的信号，并且接收的数据地址与呼叫接收终端的地址匹配，则将CD接口设置为高电平。nRF905将收到的数据包进行CRC检查、校验、处理并保存，保存的数据通过SPI接口读出，等待所有的保存数据读取完毕之后就将AM引脚和DR引脚设置为低电平，准备下一次接收数据。

4 系统电源

本系统采用AMS1117-5.0三端式稳压芯片作为电源电路。AMS1117-5.0芯片输出电压为5 V的正向低压降稳压器，内部加入过热保护。在最大输出1 A电流的情况下，压降为1.2 V，并随负载电流的减小而逐渐降低。电源稳压的电路图如图5所示，电路中VDD给MCU供电。

本系统还采用一个按键加上一个电阻作为复位电路，当系统出现问题时按下复位键，可以恢复正常功能。

5 結语

老年人受到人体机能的客观影响，普遍行动不便。基于单片机的养老无线呼叫系统在养老机构的应用，可以方便老年人在需要帮助的时候不用跑来跑去寻求工作人员，避免老年人匆忙、焦急行走引起受伤。老年人身体的突发情况频频发生，本无线呼叫系统的应用有助于老年人任何时刻向工作人员求助，及时解决困难。基于单片机的养老无线呼叫系统方便了养老机构医护人员和老年人之间的信息交流，提高了养老机构的工作效率和服务质量，提高了老年人生活的幸福指数，实现让老年人满意、使亲属放心和替政府分忧[7-8]。

参考文献

[1]李志宏.新时代我国老龄工作的新使命：积极应对人口老龄化 构建理想老龄社会[J].老龄科学研究，2018（9）：3-11.

[2]刘霞.积极应对人口老龄化 加快养老服务业发展[J].江南论坛，2018（10）：15-17.

[3]刘火良，杨森.STM32库开发实战指南[M].北京：机械工业出版社，2013.

[4]戴圣伟，王林，张婷.基于STM32的GPRS无线通讯新型智能安防仪的研究与开发[J].湖南工业大学学报，2014（6）：76-80.

[5]孙英达，徐文琴，丁立新.nRF905无线收发芯片的应用[J].机械制造与自动化，2009，38（6）：115-116，123.

[6]邓安庆.基于RF的无线传感器网络在设备监控系统中的应用研究[D].武汉：武汉理工大学，2006.

[7]王莹.基于“智慧”养老的社区养老建设研究[J].劳动保障世界，2018（33）：20-21.

[8]于建伟.让老年人的生活更加美好[J].中国社会工作，2017（23）：12-13.

基金项目：广东省科技计划项目“高精度智能多界面液位传感器的研制”（项目编号：2011B010300016）;教育部高教司2017年第二批产学合作协同育人项目“校企合作电气自动化类专业协同设计育人实践方案”（项目编号：201702016010）;广东省大学生创新创业训练计划项目“汽车自动调光的前照灯的研究”（项目编号：CQ201410566094）。

作者：樊海红，广东海洋大学电子与信息工程学院，讲师，主要研究方向为电工电子;武琰，通讯作者，广东海洋大学电子与信息工程学院，讲师，研究方向为计算机与通信技术;李一峰，通讯作者，广东海洋大学电子与信息工程学院系主任，副教授，研究方向为电力系统继电保护（524088）。