本實用新型涉及智能穿戴設備技術領域，尤其涉及一種老年人摔倒報警手環，以及一種報警手環結構。

背景技術：

21世紀是人口老齡化的時代，人口老齡化是人口總數的增加，由于人口數量的減少，老年人口比例的增加以及人口比例的相應增加。六十歲的老年人的數量占全國總人數的比例的百分之十或者六十五歲以上老年人占全國總人數的比例的百分之七則表明該國家進入老齡化社會，2040年，我國老年人人口將達到四億，占總人口1/4。人口老齡化產生的原因有很多，但這些原因并不復雜，每年新出生的人人數減少、而大部分人的壽命提高了是原因之一。但是由于存在社會發展的客觀因素影響，不同國家或地區造成人口老齡化背景的原因也不同。我國人口老齡化的進程既受到人口轉變的一般因素影響，也受到計劃生育的特殊因素影響。老年人的安全問題也將成為了社會一大棘手問題，老年人安全問題也將受到國人重視。以老年人為設計對象的產品設計無疑將會對社會及老年人產生極大的影響。隨著當今社會智能科技的發展，也逐漸出現一些專門服務于老年人的科技產品，例如老年人手機，老年人緊急呼救報警器等等。而隨著老齡化逐步加重，以老年人為主的服務型科技電子產品將會占領很大的市場。

老齡化的嚴重加深，導致人們都關心起了老齡人日常生活的安全問題，社會也推出了一系列方便老年人的舉措，目的就是為了給老齡人提供方便，降低安全風險。老年人作為一個弱勢群體，身體機能已經逐漸的退化，在日常生活中存在著一些不便，他們的認知能力、學習能力也不及年輕人，在心理上，他們懼怕孤獨、自尊心強、渴望獨立生活，不愿成為子女負擔。所以要結合老年人的生理及心理特點，設計出操作簡單方便且具有互動性的產品，為老年人的服務。為了應對逐步加深的老齡化社會和更好為老年人的安全服務，近年來社會上已逐步推出了一些面向老年人的智能電子產品，這些電子產品都擁有專門服務于老年人的特殊功能；例如測量心跳血壓，定位報警等。但已專門檢測老年人是否摔倒作為依據而做出反應的電子產品目前還沒有很普及，網上有關這種電子產品更是少之又少，在老齡化加深的社會，服務老年人系列的電子產品肯定會繼續發展，將產品設計中的易學易用性原則，更好的融入到老年人產品設計當中，主要包括對產品使用方式，產品操作界面，以及人與產品的互動性上進行設計，從而解決老年人對于現如今產品在操作上的迷惑與不便，讓他們可以輕松自如，簡單高效，安全便捷的使用產品。進而達到老年人與現代產品之間的和諧共處，讓產品完全服務于老年人。

再加上近年來“碰瓷風”的頻繁出現，社會上人心惶惶，大多數人都不會主動扶起半路突然摔倒的老年人，對摔倒的老年人抱著觀望的態度，很少人會主動伸出援手提供幫助。這又提高了老年人在路上的安全風險。

綜上所述，有必要提供一種老年人摔倒時進行報警的裝置。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于克服上述現有技術之不足而提供一種老年人摔倒報警手環，本設計的目的就是較少老年人在路上的安全隱患，當摔倒時即可發送短信給家人，可以讓家人及時了解老人的情況。

為實現上述目的，本實用新型提供一種老年人摔倒報警手環，包括：

單片機；

復位電路，所述復位電路與所述單片機相連；

加速度傳感器，所述加速度傳感器通過IIC總線與所述單片機相連；

GSM模塊，所述GSM模塊與單片機電連接；

錄音模塊，所述錄音模塊與單片機電連接；

GPS定位模塊，所述GPS定位模塊與單片機電連接；

電源，所述電源與轉壓模塊相連，轉壓模塊與單片機電連接，電源還與GSM模塊電連接。

優選的，所述單片機是32位單片機stm32f103rct6。

優選的，所述加速度傳感器是測量六軸運動的加速度傳感器MPU6050。

優選的，還包括一LED指示模塊，所述LED指示模塊與所述單片機相連。

優選的，還包括有接收器，所述接收器與GSM模塊無線通訊連接。

優選的，所述電源是聚合物電池。

優選的，所述聚合物電池是鋰電池。

本實用新型還提供一種報警手環結構，包括：

套設于用戶手臂處的環體；

所述環體的外輪廓設有一外凸的電池倉，所述電池倉內設有電源；

所述電池倉向外設有一多功能板；所述多功能板上設有一顯示屏，所述顯示屏的右側設有用于容納SIM卡的SIM卡槽和用于容納SD卡的SD卡槽；

所述顯示屏的下方設有急救藥丸倉。

優選的，所述多功能板內設有單片機，所述單片機與電源電連接；

所述單片機還分別與顯示屏、SIM卡槽中的SIM卡、SD卡槽中的SD卡電連接。

本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型是針對目前老齡化嚴重帶來的人身安全快速反應機制的產品，實現了對快速位移診斷并及時發出報警信號的功能。采用了32位單片機stm32f103rct6為控制核心模塊，利用IIC總線采集傳感器MPU6050得到的瞬時加速度數據，通過老年人跌倒時產生的加速度突變進而算出瞬時位移差，利用算出的瞬時位移差作為依據判斷出老年人是否處于摔倒狀態，如果判斷為摔倒狀態則通過串口連接的GSM模塊發送短信到聯系人手機里。

2、通過性能測試，本設計實現35度/每秒的監測診斷，同時在2秒內就可以將報警信息發送出去。本實用新型與實際相結合，具有很強的現實意義和發展前景。

3、通過定位模塊用以確定摔倒老人的位置，確保使老人快速獲取救援；

4、通過設置SD卡用以存儲老人的摔倒的次數，用以做統計，同時，也有利于將數據導出、備份；

5、本實用新型的手環結構，還具有急救藥丸倉，可以存放急救藥丸，非常方便。

附圖說明

圖1是本實用新型所述的一種老年人摔倒報警手環的一實施例的整體結構示意圖；

圖2是本實用新型所述的一種報警手環結構的結構示意圖；

附圖標記：

環體10；

電池倉20；

多功能板30；

顯示屏301；

急救藥丸倉302；

SIM卡槽303；

SD卡槽304；

單片機91；

復位電路92；

加速度傳感器93；

轉壓模塊94；

電源95；

GSM模塊96。

本實用新型目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。

參照圖1，本實用新型提供一種老年人摔倒報警手環，包括單片機91；復位電路92，所述復位電路92與所述單片機91相連；加速度傳感器93，所述加速度傳感器93通過IIC總線與所述單片機91相連；GSM模塊96，所述GSM模塊96與單片機91電連接；錄音模塊，所述錄音模塊與單片機91電連接；GPS定位模塊，所述GPS定位模塊與單片機91電連接；電源95，所述電源95與轉壓模塊94相連，轉壓模塊94與單片機91電連接，電源95還與GSM模塊96電連接。

本實用新型的一個實施例，所述單片機91是32位單片機91stm32f103rct6。

本實用新型的一個實施例，所述加速度傳感器93是測量六軸運動的加速度傳感器93MPU6050。

本實用新型的一個實施例，還包括一LED指示模塊，所述LED指示模塊與所述單片機91相連。

本實用新型的一個實施例，還包括有接收器，所述接收器與GSM模塊96無線通訊連接。

本實用新型的一個實施例，所述電源95是聚合物電池。

本實用新型的一個實施例，所述聚合物電池是鋰電池。

請參閱圖2，本實用新型還提供一種報警手環結構，包括套設于用戶手臂處的環體10；所述環體10的外輪廓設有一外凸的電池倉20，所述電池倉20內設有電源95；所述電池倉20向外設有一多功能板30；所述多功能板30上設有一顯示屏301，所述顯示屏301的右側設有用于容納SIM卡的SIM卡槽303和用于容納SD卡的SD卡槽304；所述顯示屏301的下方設有急救藥丸倉302。

本實用新型的一個實施例，所述多功能板30內設有單片機91，所述單片機91與電源95電連接；

所述單片機91還分別與顯示屏301、SIM卡槽303中的SIM卡、SD卡槽304中的SD卡電連接。

本實用新型在硬件設計上主要分為核心控制模塊，轉壓模塊94，傳感器模塊，指示模塊，復位電路92模塊，通訊模塊和電源95模塊。控制核心模塊采用32位單片機91stm32f103rct6，傳感器模塊采用MPU6050六軸運動處理組件，通訊模塊采用GSM模塊96。傳感器模塊采集數據返回到控制核心模塊，根據采集到的數據控制核心模塊再決定是否發送命令給通訊模塊。

本設計采用單片機91stm32f103rct6作為核心控制模塊，stm32系列基于專門為較低成本、高等性能、功耗比相對芯片低的關于專門設計嵌入式應用的內部嵌有名為Cortex-M3內核。它是基于ARM的32位微控制器，f表示通用類型；103代表增強型，該系列可以滿足很多頻率時鐘，最高可升到72MHz，在同類產品中，指標性能相對來說是比較高的產品；r表示該控制器有64個引腳；c代表該控制器含有256K字節的閃存存儲器；t代表LQFP封裝；6這一項代表工作溫度范圍，其中6代表-40至85℃。stm32功耗是36mA，在市場上的32位芯片里的功耗指標中相對較低的一種產品，相等于0.5mA/MHz。stm32f103rct6內部含有64K字節的SRAM、兩個高級定時器，四個通用定時器、二個DMA通道（總共十二個通道）、三個SPI總線、二個IIC總線、5個串口、1個USB、1個CAN、3個12位ADC、1個12位DAC、1個SDIO接口及51個通用IO口；該芯片性價比極高。stm32的內存組織程序存儲器、數據存儲器、登記和輸入輸出端口被組織在一個線性的4GB地址空間。數據字節以小端格式（指數據的高位保存在內存的高地址中，而數 據的低位保存在內存的低地址）存儲在內存中。在一個詞中的最低地址字節被認為是該詞的最小意義上的一個字節，而最高的地址字節是最高的有效字節。stm32架構除了附加功能增強的外圍接口的優點，stm32互聯系列還提供了與其他stm2微控制器相同的標準接口，本周的普遍使用，提高在整個產品系列的應用靈活性。跟大多數單片機91一樣，stm32也擁有低功耗模式。在系統或電源95復位以后，微控制器處于運行狀態。為CPU提供時鐘HCLK操作條件，內核的代碼實現。當MCU不需要長期處于正常運行的狀態時，可以對內部相關寄存器進行設置，把MCU的工作方式改變成低功耗的模式，這樣有利于節省功耗不在成不必要的電壓電流浪費。

復位電路92，恢復MCU的初始狀態的操作稱為復位，它的主要功能是初始化0000H到PC，所以從0000H單元開始執行程序的單片機91。為了系統的正常初始化，當系統處于死鎖狀態時、系統是在一個死鎖狀態或由于程序操作或操作錯誤的錯誤導致系統的死機時，也需要操作復位系統把MCU恢復到初始狀態。利用外部的復位電路92可以實現stm32單片機91的系統復位。復位電路92通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種方式。單片機91是屬于數字電路，數字電路就只有“0”低電平和“1”高電平兩個已知狀態。但在電路剛上電時候或電壓波動不穩定的時候上電那一瞬間，電壓在短時間內不是直接跳變到5V而是一個直線上升的階段，而這時候單片機91不能正常工作，需要上電復位的復位電路92給它延時以等到電壓穩定。采用外部復位電路92的電容充電實現了最簡單的復位電路92的自動復位。除了上電復位能復位MCU外，把MCU恢復到初始狀態，在大多數情況下還需要利用按鍵人為進行系統初始化復位。本設計采用人為手動按按鍵實現系統的初始化，當按鍵按下時則產生復位初始化系統。按鍵手動復位有兩種方式，分別是脈沖觸發方式和電平改變觸發方式。通過RST端口經過一千歐電阻和104型號電容與電源95端Vcc相連，當按鍵按下時，則RST端從高電平轉變成低電平從而實現系統初始化復位。

本設計用的檢測加速度傳感器93是MPU6050，MPU6050是InvenSense公司推出的世界上第一個集成的6軸運動的處理組件，相比于多組分程序，陀螺儀和軸之間的軸的差分的問題，減少安裝空間。三軸陀螺儀和三軸加速度傳感器93都集成在MPU6050內部，并且含有一個第二IIC接口，可用于連接外部磁場傳感器兼數字運動處理器DMP的使用：（數字運動處理器）通過主IIC接口，向應用端輸出完整的9軸融合演算數據。有了DMP，我們可以使用InvenSense公司提供的運動處理資料庫，非常方便的實現姿態解算，降低了運動處理運算對操作系統的負荷，同時大大降低了開發難度。該接口被連接到三分之一方數字傳感器，如磁力計。擴建后可通過I2C或SPI接口輸出9軸信號。mpu-60x0也可通過I2C接口連接到非慣性數字傳感器，如壓力傳感器。陀螺儀和加速度計的MPU6050使用16的三位ADC，被轉換成數字輸出模擬輸出量。傳感器的測量范圍是用戶可已控制的以獲得快速和慢速運動的精確跟蹤，陀螺的測量范圍是250 +，+ 500，+ 1000，+ 2000度/秒（DPS），加速度計的測量范圍為±2，±4，±8，±16g芯片。1024字節的FIFO可以大大的降低系統功耗。所有的設備寄存器和設備之間的通信是通過I2C接口和SPI接口為400kHz（SPI只MPU-6000可用）。對于需要高速傳輸的應用，讀中斷寄存器可以通過SPI和20MHz的讀。此外，該芯片還嵌入在溫度傳感器和在工作環境中，只有1%的振蕩器的變化。數字輸出的6或9軸的旋轉矩陣，四元（四元數），角形式的數據融合算法的特點。去除加速器和陀螺儀軸的靈敏度，降低設置和傳感器漂移的影響。數字運動處理發動機可以減少數據融合算法，傳感器同步，姿勢感應的復雜性，等等。運動處理數據庫支持安卓系統，在運行時建立的窗口和窗口的偏差和磁傳感器的校準算法，從而消除了需要對客戶進行糾正。數字輸出溫度傳感器；輸入數字同步引腳（SYNC引腳支持視頻電子相位穩定技術與GPS控制程序中斷（中斷）的支持姿態識別、鍋、圖片縮放、滾動、快速下跌的中斷，和中斷，零動作感應，短打感應，振動傳感功能。

通訊模塊，本設計采用的通訊模塊是sim900A的GSM模塊96，GSM模塊96，即全球移動通信系統。是使用最廣的手機標準。超過200多個國家和地區的10億人使用GSM手機。GSM移動通信技術標準起源于歐洲，發展的目標是讓世界可以共同使用一個移動電話網絡標準，讓用戶可以用手機將能夠去世界各地。GSM模塊96：GSM是Global System for Mobile Communications這些單詞的縮寫，其意義為全球移動通信系統，這也是世界上最主要的蜂窩系統的其中一個。GSM也同樣是基于窄帶的TDMA制式，同樣也允許了在一個射頻的同時能夠進行8組的通話。GSM80年代地興起在歐洲，現在已經成為歐洲和亞洲實際上的標準了，最后到了2001年，已經在全世界的162個國家內已經建設了400個GSM通信網絡之多。可是GSM系統的容量是非常有限的，當在網絡用戶過載的時候，這也就不得不構建很多的網絡設施。但值得寬慰的是GSM在其他的方面性能非常優異，其除了能夠提供標準化的列表和信令系統以外的東西，而且還開放了一些非常智能的業務例如國的際漫游等等這些。還有就是GSM手機的方便之處就在于其能夠提供一張名為SIM的智能卡，由于這張卡的特點是機卡還可以分離，大大方便了使用者在更換手機和定制個人信息。GSM網絡經過這些年的發展與完善，所以現在已經非常地成熟了，還有就是盲區少和信號穩定跟自動漫游，而且其通的訊距離不被周圍的環境所影響。尤特別是GSM短信息，其非常靈活方便，還能夠跨市和跨省、還有的甚至能跨國傳送，另外每發送一條短信息僅僅只要1毛錢而已，而且可靠還廉價。另外，當前手機的SIM卡近些年來還可以0元申請辦理，而且某些套餐的使用費用還能比固話的還低許多。所以使用手機短信來進行報警和超遠程遙控工業的設備還能夠傳輸數據這些都是一個非常不錯的選擇。對于 GSM模塊96，這是一個相似于手機的通訊模塊，同時也集成了手機上的許多功能在一塊小的電路板上，這個還可以發送短消息，通話等等功能，雖然模塊小，但其具備了許多手機上的功能，同時擁有了它就等于擁有了手機上的核心的部分了，而且它還在很多的使用領域中都有著寬廣的使用，還有就是GSM模塊96是通過應用AT得指令后才能控制這個東西，這個模塊還可以跟電腦RS232串口相連接，同時也還可以使用STM32來進行控制。對于GSM模塊96，這是一個相似于手機的通訊模塊，同時也集成了手機上的許多功能在一塊小的電路板上，這個還可以發送短消息，通話等等功能，雖然模塊小，但其具備了許多手機上的功能，同時擁有了它就等于擁有了手機上的核心的部分了，而且它還在很多的使用領域中都有著寬廣的使用，還有就是GSM模塊96是通過應用AT得指令后才能控制這個東西，這個模塊還可以跟電腦RS232串口相連接，同時也還可以使用STM32來進行控制。GSM系統在全球流行的原因在與于它的防盜、防復制能力好，能提供的手機號資源和網絡容量相比于其他通訊系統更豐富容量更大，使得使用者的選擇更多元化。而使用手機功耗低使得在同等容量電池中有更長的通話時間和待機時間，使得設計者有更多方案選擇。從使用者的角度上講，有些人希望能有更高的數字語音質量，而有些人則希望有更低的短信和通話費用，GSM則能從兩者中作出選擇，可以讓使用者自己給自己的通訊系統制定標準。從網絡運營商的角度上講，GSM的開放性標準使運營商能根據不同的客戶定制他們的設備配置，使得客戶能夠更好的使用和更好的操作性。在GSM網絡基礎上可分為四種結構、性能不同的蜂窩單元；分別為微蜂窩，巨蜂窩，傘蜂窩和微微蜂窩。在不同的地理環境，其能夠覆蓋的區域面積也不一樣。微蜂窩一般設置與室內的那些天線高度低于平均建筑高度的天線基站。巨蜂窩則不同于微蜂窩，巨峰窩就是平時人們常見的那種設置在天線桿或較高建筑物上的一種基站天線。由于微蜂窩的覆蓋區域范圍較小，一般用于室內通訊。傘蜂窩則是用于配合覆蓋微蜂窩覆蓋區域造成的一些盲區，也就是說填補蜂窩與蜂窩之間的信號空白區域。GSM系統在使用的時候可以設定為共享密鑰用戶模式，這種認證方法可以加密用戶與基站之間的通訊，但GSM也只能提供中等水平的安全等級，因為GSM系統只能驗證網絡到用戶之間的可鑒別和保密的安全模塊，而該安全模塊可以被偽造所以GSM系統的安全系數不是非常高。本產品設計中使用的GSM模塊96型號為sim900A，sim900A是一種新款緊湊型產品。它屬于雙頻GSM模塊96但是sim900A僅適用于中國市場，其性能穩定，性價比高，能滿足各種需求。sim900A可以實現語音，數據和傳真發送短信、低功耗的信息。此外，對sim900A的體積大小為24x24x3mm，可應用于各種M2M應用的設計要求緊湊型的產品設計。sim900A模塊支持RS232串口標準并且內部帶有硬件流控制，所以sim900A可在3.3V和5V系統上完美支持使用，且電壓輸入范圍在5V~24V，可提供給用戶一個廣大的使用范圍。sim900A可以通過串口助手發送AT指令進行調試。AT 即Attention，AT指令集是指從某個系統串口終端發送指令或數據到接受數據或指令終端設備。使用者可以在系統終端發送AT指令集中的某些指令控制GSM實現特定的功能，實現呼叫、短信、數據業務等方面的功能。發送指令集也需要嚴格遵守其規定的規范格式，指令發送成功后，會得到設備終端模塊的響應。

由于GSM模塊96需要的電壓為5V，而MCU供電電壓只有3.3V，所以本設計需要一個轉壓穩壓模塊把5V電壓轉化成3.3V電壓給MCU供電。本本設計采用的轉壓模塊94為AMS1117-3.3。AMS1117-3.3三端可調或固定電壓3.3V輸出電流為1A線路。工作結溫范圍：-40~125°C；輸入電壓：15V；存儲溫度：- 65~150°C。主要應用在高效率線性穩壓器、電池充電器和筆記本電腦的電源95管理等。電氣特性：輸出電壓：3.267~3.333V（0<= IOUT<=1A , 4.75V<=VIN<=12V）線路調整（最大）：10mV（4.75V<=VIN<=12V）負載調節（最大）：15mV（VIN=5V，0<= IOUT<=1A）電壓差（最大）：1.3V電流限制：900~1500mA靜態電流（最大）：10mA紋波抑制（最小）：60dB。

本設計采用的指示模塊為LED燈。LED，即Light Emitting Diode的縮寫，翻譯為發光二極管，它是一種能將電能轉換成光能的一種半導體二極管，發光二極管是由一個PN結組成所以它具有單向導電性的特點，注入正向電壓后根據內部化合物的不同會發出不同的光芒。因化學性質又分有機發光二極管OLED和無機發光二極管LED。LED只能往一個方向導通，稱作為正向偏置，當電流流過時，電子與空穴在其內復合而發出單色光，這叫電致發光效應。發光二極管具有效率高、壽命較長、開關速度高等傳統光源不及的優點。普通發光二極管體積比其它發光二極管小而壽命更長，在很多電子設計場合都起到了重要的作用，它的工作電流和工作電壓需求不高，低電壓小電流足以使它有均勻穩定的發光、可用各種直流、交流、脈沖等電源95驅動點亮且響應的速度快。但是使用時需要串接合適的限流電阻，不然會使發光二極管被擊穿而不能正常工作。本設計采用三個LED燈作為指示模塊，一個是電源95指示燈，判別核心電路板是否正常供電；另外兩個是程序運行指示燈，用來調試、查看程序運行情況。

綜上所述，本實用新型是針對目前老齡化嚴重帶來的人身安全快速反應機制的產品，實現了對快速位移診斷并及時發出報警信號的功能。采用了32位單片機91stm32f103rct6為控制核心模塊，利用IIC總線采集傳感器MPU6050得到的瞬時加速度數據，通過老年人跌倒時產生的加速度突變進而算出瞬時位移差，利用算出的瞬時位移差作為依據判斷出老年人是否處于摔倒狀態，如果判斷為摔倒狀態則通過串口連接的GSM模塊96發送短信到聯系人手機里。通過性能測試，本設計實現35度/每秒的監測診斷，同時在2秒內就可以將報警信息發送出去。本實用新型與實際相結合，具有很強的現實意義和發展前景。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、 或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

盡管上面已經示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下在本實用新型的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。