一、设计需求
1.1 项目背景
【1】项目开发背景
【2】设计实现的功能
【3】项目硬件模块组成
【4】设计意义
【5】国内外研究现状
【6】摘要
【7】设计思路
【8】系统功能总结
【9】参考文献
1.2 功能需求
1.3 需求总结
二、硬件选型
2.1 SIM800C
2.2 STM32F103RCT6开发板
2.3 GPS模块
2.4 MPU6050陀螺仪
2.5 蜂鸣器
2.6 USB下载线
2.7 杜邦线(母对母)
2.8 洞洞板（13x25）
2.11 心率脉搏检测
2.12 温度检测模块
三、部署OenNet云平台
3.1 创建产品
3.2 创建设备
3.3 添加数据流模板
3.4 模拟数据上传到OneNet
3.5 查看上传的数据
3.6 可视化界面设计
（1）新建项目
（2）地图控件
（3）新增数据源
（4）地图控件绑定数据源
（5）设计界面
（6）设计手机页面
（7）发布页面
四、STM32单片机代码设计
4.1 硬件接线
4.2 keil工程
4.3 代码运行效果
4.4 硬件模块技术
（1）三轴加速度传感器如何检测摔倒？
（2）MPU6050芯片
（3）SIM800C芯片
（4）GPS模块
（5）MAX30102 模块
4.5 核心代码
一、设计需求
1.1 项目背景
21世纪以来，随着科技的发展，在人们的生活水平不断的提升的同时中国老龄化人口问题日益严重，再加上社
会经济的发展。许多子女外出打工，使得越来越多的空巢老人得不到及时有效的关心与治疗。因此，本系统以老
人为中心，并设定出许多相关的功能监护老人，让老人的生活变得更加的安全和方便。
本项目视频：https:www.bilibili.com/video/BV1xz4y1H7Tw
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【1】基于STM32设计的老人摔倒检测报警系统(OneNet+MQTT)(235)
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【1】项目开发背景
随着社会老龄化的加剧，老人的健康和安全问题逐渐成为家庭和社会关注的焦点。尤其是老年人在日常生活中的
意外摔倒、健康状况突变等突发事件，往往因为反应迟缓或身体条件限制，未能及时得到有效的救助，造成了不
小的伤害和悲剧。因此，如何利用现代技术有效地监护老年人的健康状况和安全，已成为亟待解决的社会问题。
针对这一需求，基于STM32的老人监护系统应运而生。该系统结合了心率、血氧、体温、GPS定位等多项健康监
测功能，能够实时监控老人的生理状态，并通过智能检测摔倒等突发情况，及时向指定联系人发送报警信息，确
保老人能够在最短时间内获得救助。通过系统内嵌的LCD显示屏，老人或照护者可以随时查看相关健康数据，提
升了监护的即时性与可靠性。
此外，随着物联网技术的快速发展，传统的本地监控方式逐渐无法满足数据传输和远程管理的需求。本项目设计
了数据上云的功能，通过GSM模块与OneNet平台的结合，能够将实时采集的数据上传至云端，供家庭成员或医疗
人员远程查看。这不仅实现了远程健康监控，也为大数据分析、健康预警等应用提供了基础，进一步提升了老人
的安全保障水平。
本项目的设计灵感源自于当前老年人健康监护领域中存在的诸多痛点，结合了现有成熟的硬件模块与先进的通信
技术，力求为老人提供一个智能化、综合化的健康监测和安全防护解决方案。这不仅是一项技术创新，更是对老
年人群体健康和生活质量的关爱与提升。
【2】设计实现的功能
（1）实时健康监测
系统能够实时监测老人的心率、血氧、体温等健康数据。通过使用MAX30102模块检测心率和血氧，通过
DS18B20传感器测量体温，确保老人健康状况能够被实时跟踪和记录。
（2）摔倒检测与报警
利用MPU6050陀螺仪模块对老人的动作进行监测，当检测到异常的跌倒行为时，系统会自动触发报警，发送短
信通知指定的联系人。摔倒检测算法结合了陀螺仪的加速度和角速度数据，可以精确识别老人摔倒的情况。
（3）手动报警功能
系统提供手动报警功能，老人可以通过按键触发报警，发送短信给预设的紧急联系人。此功能为老人提供了在
没有摔倒的情况下，仍能主动求助的手段。
（4）LCD屏幕实时显示数据
系统内置1.44寸SPI协议LCD显示屏，实时显示心率、血氧、体温、GPS定位等健康数据。老人或照护者可以通
过显示屏快速查看健康状况，确保监护过程的透明性和即时性。
（5）GPS定位与位置追踪
通过ATGM336H-5N-GPS模块，系统能够实时获取老人的位置信息。当老人发生摔倒或出现紧急情况时，GPS模
块会提供精确的地理位置信息，帮助救援人员或家属尽快找到老人所在的位置。
（6）数据上传到云平台
系统通过SIM800C GSM模块，利用HTTP协议将健康数据（包括心率、血氧、体温和GPS位置）上传至OneNet
云平台。数据云端存储便于远程访问，家庭成员或医疗人员可以通过手机或电脑随时查看老人健康状况，实现远
程监护。
（7）可视化数据展示
在OneNet平台上，通过设计的可视化页面，健康数据和位置数据会以图表和地图的形式展示，提供直观的数据
分析与追踪功能，帮助用户更好地了解老人的健康趋势和活动轨迹。
【3】项目硬件模块组成
（1）STM32F103RCT6主控芯片
作为系统的核心控制单元，STM32F103RCT6负责所有模块的协调工作，包括数据采集、处理、控制指令的下发
及数据传输。其具备较高的性能和丰富的外设接口，能够满足本项目对处理能力和可靠性的要求。
（2）MPU6050陀螺仪模块
MPU6050是一款集成了三轴加速度计和三轴陀螺仪的传感器，负责监测老人的运动状态。通过采集加速度和角
速度数据，MPU6050能够识别摔倒事件，从而触发报警系统，保障老人的安全。
（3）ATGM336H-5N-GPS模块
该模块用于接收卫星信号并获取实时GPS定位信息。它能够提供精确的地理位置信息，尤其是在老人发生摔倒或
紧急情况时，帮助家属或救援人员迅速定位老人位置。
（4）SIM800C GSM模块
SIM800C GSM模块用于无线通信，支持GSM网络，并能通过短信（SMS）发送报警信息及上传数据到云平台。
它负责实现与OneNet平台的数据传输以及紧急联系人短信报警功能，确保老人遇到问题时能够及时通知家属。
（5）DS18B20体温传感器
DS18B20是一款数字式温度传感器，用于测量老人的体温。该传感器具有较高的精度和稳定性，可以帮助监控
老人是否存在发热或低体温等健康风险，及时预警异常情况。
（6）MAX30102心率与血氧传感器模块
MAX30102是一个集成了心率与血氧监测功能的模块，能够通过光电容积脉搏波描记法（PPG）实时检测老人的
心率和血氧饱和度。此模块为健康监测提供了必要的生理数据，帮助分析老人的健康状况。
（7）1.44寸SPI LCD显示屏
LCD显示屏用于本地数据显示，显示实时的心率、血氧、体温、GPS定位信息等数据，方便老人或照护者随时查
看。通过SPI协议与STM32连接，显示屏可以高效地展示数据，提升用户体验。
（8）蜂鸣器
有源蜂鸣器用于发出警告音。当老人发生摔倒、健康状况异常或系统检测到紧急情况时，蜂鸣器会自动响起，
提醒周围的人注意并采取及时的行动。蜂鸣器通过高电平触发，确保警报声音明显。
（9）5V电源模块与14500锂电池
为了确保系统在不同场合下的使用，系统支持双重供电方式。5V USB电源适用于日常充电和固定使用场景，而
14500锂电池可为设备提供便携式电力支持，确保设备在移动时也能正常工作，避免因电力不足导致监控中断。
【4】设计意义
随着全球老龄化问题的日益严重，老年人群体的健康和安全问题逐渐成为社会的主要关注点。老年人由于生理机
能退化，面临着较高的健康风险，特别是摔倒、急性病发作等突发情况，常常因为反应迟缓或无人照料，导致延
误最佳救治时机。因此，设计一个实时监测、自动报警、远程可视化的老人监护系统，能够显著提高老人的生活
质量和安全性，减少意外伤害的发生，具有重要的社会意义。
本项目结合了先进的传感器技术和物联网技术，提供了一种全面的健康监护解决方案。通过实时检测心率、血
氧、体温等生命体征，系统能够及时发现老人健康状况的异常变化，为照护者提供预警，避免重大健康问题的发
生。同时，摔倒检测和紧急报警功能能够在老人发生摔倒或其他紧急情况时，自动发送短信报警，帮助家属或急
救人员第一时间进行干预，大大提高了老人的安全保障。
此外，项目设计了数据上传云平台的功能，利用OneNet平台实现数据的远程存储和可视化展示。这一功能不仅
为家庭成员提供了便捷的实时监控手段，还为医疗机构提供了健康数据的历史记录，为疾病预防和健康管理提供
了重要依据。通过云端数据分析，能够识别老人的健康趋势，及时预警潜在风险，进一步提升了健康监护的精准
性和科学性。
总体而言，本项目不仅解决了传统老人监护手段的局限性，还通过智能化设计和数据云平台的结合，提升了监护
的便捷性、实时性和可靠性。它代表了智能硬件和物联网技术在老年人群体健康管理中的应用前景，具有广泛的
推广和应用价值。
【5】国内外研究现状
随着全球老龄化趋势的加剧，老年人的安全问题日益受到关注。老人监护作为一项重要的安全技术，旨在通过智
能穿戴设备或便携式装置及时发现老人跌倒情况，并迅速通知家人或紧急服务部门，从而提高救援效率和减少意
外伤害。此类技术的研发不仅在技术层面不断进步，在实际应用中也取得了显著成效。
在国内，随着物联网技术的发展，许多研究机构与企业开始探索基于物联网技术的老年健康监护系统。例如，中
国科学院深圳先进技术研究院开发了一种集成心率监测、GPS定位及跌倒检测功能于一体的智能手环。该手环能
够实时监测佩戴者的心率变化、位置信息以及身体姿态，一旦检测到异常（如突然加速的心跳或是跌倒），就会
立即向预设联系人发送警报信息。此外，还有多家创业公司推出了类似产品，它们通常采用加速度传感器来判断
是否发生跌倒事件，并结合GPS/GSM模块实现远程报警功能。
国外方面，美国Life Alert公司提供的紧急响应系统是较早进入市场的解决方案之一。它允许用户在遇到紧急
情况时按下特制项链上的按钮来请求帮助。虽然这套系统主要依赖于人工操作而不是自动化的跌倒检测算法，但
它为后来更加智能化的设计提供了宝贵的经验。近年来，一些更先进的解决方案如苹果公司的Apple Watch
Series 4及以上版本引入了跌倒检测功能。这些手表内置了高级运动传感器，能够识别出佩戴者是否经历了严
重的跌落，并在确认后自动拨打急救电话并向指定联系人发送包含位置信息的消息。这标志着个人健康监控设备
向着更加自动化、智能化的方向发展。
从国内外的研究现状来看，基于STM32设计的老人监护具有较高的实用价值和发展潜力。通过集成陀螺仪、GPS
定位、SIM卡通信等功能，这样的设备能够有效地提升对老年人日常生活的安全保障水平。值得注意的是，随着
人工智能算法的进步，未来这类产品的性能有望进一步提升，比如通过机器学习模型优化跌倒检测算法的准确
性，或是利用大数据分析提供个性化的健康管理建议等。
【6】摘要
随着全球老龄化问题的日益加剧，老年人的健康和安全问题日益受到社会的广泛关注。特别是老年人群体在日常
生活中面临较高的健康风险，如摔倒、心脏病发作等突发情况，往往由于反应迟缓或无人照看，未能及时得到有
效救助。为此，本项目设计了一种基于STM32的智能老人监护系统，旨在通过多项传感器技术和物联网技术，实
现老年人健康的实时监测与安全保障。系统通过MAX30102模块监测心率和血氧、DS18B20模块测量体温、
MPU6050陀螺仪检测摔倒行为，并通过SIM800C模块实现短信报警与数据上传。系统具备LCD显示屏实时展示健
康数据，支持将数据通过GSM网络上传至OneNet云平台，提供远程监控和可视化展示。该系统的设计有效提高了
老人的健康管理水平，增强了紧急情况下的响应能力，对于提升老年人生活质量和安全性具有重要的应用价值。
关键字：
老人监护、STM32、心率监测、摔倒检测、云平台、数据上传、物联网、健康管理、紧急报警
【7】设计思路
本项目的设计思路首先基于对老年人群体健康监护需求的深入分析。随着老龄化社会的到来，老年人群体的健康
风险日益增大，尤其是在突发健康状况或意外摔倒的情况下，由于生理反应较慢或缺乏及时照护，往往无法在第
一时间得到有效帮助。因此，设计一个智能化、实时监控并具有自动报警功能的老人监护系统显得尤为重要。系
统需要综合健康数据监测、紧急事件检测和数据通信等多个功能，以提供全天候、无死角的健康保障。
为了实现这一目标，首先选用STM32F103RCT6作为主控芯片，凭借其高效的处理能力和丰富的外设接口，能够
很好地满足系统实时数据处理和通信的需求。通过整合多种传感器模块，包括心率血氧监测模块
（MAX30102）、体温传感器（DS18B20）、摔倒检测模块（MPU6050）以及GPS定位模块（ATGM336H-
5N），系统能够全面监控老人的生理状态和运动行为。这些传感器模块分别负责不同的监测任务，确保能够实时
采集老人身体各项指标数据，提供全面、精准的健康数据。
在摔倒检测部分，系统通过MPU6050模块中的加速度计和陀螺仪采集老人的运动数据，并运用一定的算法识别出
摔倒的异常动作。当摔倒事件被检测到后，系统会通过SIM800C GSM模块发送短信通知指定联系人，实现紧急
求助功能。同时，手动报警功能也被设计在系统中，老人可以通过简单的按键操作主动触发报警，确保在任何情
况下都能够及时获得救助。
为了使老人在日常使用中能够方便查看自己的健康状况，系统还配备了1.44寸的SPI LCD显示屏，实时显示心
率、血氧、体温、GPS位置等信息。通过该显示屏，老人或照护者可以随时查看监控数据，确保对老人的健康状
况有直观了解。
此外，本系统设计了数据上传功能，通过SIM800C模块将采集到的数据上传至OneNet云平台。云平台可以存储
并展示老人健康数据，家属或医疗人员能够通过PC或移动设备进行远程查看。这不仅为家属提供了远程健康监控
的便捷方式，还为医疗人员提供了历史数据查询，便于长期健康管理和疾病预防。
在硬件设计方面，考虑到老人的移动需求和长时间使用的情况，系统采用了双重供电方案，支持5V USB充电和
14500锂电池供电。该设计能够确保系统在固定使用场景和移动使用中均能稳定运行，避免因电力不足造成设备
停用。
本系统的设计思路围绕着老年人健康监测与安全保障展开，结合现代物联网技术与智能硬件，提供了一个高效、
可靠、易用的解决方案。通过多重传感器数据融合与云平台管理，该系统实现了对老人的全天候监控，极大地提
升了老人的生活质量和安全保障。
【8】系统功能总结
