基于STM32的老人监护系统设计与实现

1. 项目背景与需求分析

在老龄化社会背景下，独居老人的安全问题日益凸显。传统监护方式存在响应延迟、监测维度单一等问题，无法满足全天候、全方位的安全保障需求。本项目基于STM32单片机设计了一套集成环境监测、行为识别、紧急告警功能的老人监护系统，具有以下核心需求：

• 环境安全监测：实时采集室内温湿度、有害气体浓度等环境参数，预防因环境异常导致的健康风险
• 行为识别预警：通过加速度传感器识别跌倒等异常行为，触发紧急响应机制
• 多通道告警：本地声光报警与远程短信通知双保险，确保异常情况及时处理
• 低功耗设计：采用STM32的低功耗模式，保障系统长时间稳定运行

2. 系统架构设计

2.1 硬件组成框架

系统采用模块化设计，硬件架构包含以下核心单元：

code复制主控单元：STM32F103C8T6（72MHz主频，64KB Flash）
传感单元：
  - ADXL345三轴加速度计（±16g量程，I2C接口）
  - DHT11温湿度传感器（20-90%RH精度±5%）
  - MQ-135空气质量传感器（检测NH3/CO2等）
通信单元：
  - SIM800L GSM模块（支持短信发送）
  - ESP8266 WiFi模块（可选配）
人机交互：
  - 0.96寸OLED显示屏（128x64分辨率）
  - 蜂鸣器报警电路（85dB声压级）
电源管理：
  - 18650锂电池（3.7V/2600mAh）
  - TP4056充电管理IC

2.2 软件工作流程

系统软件采用分层架构设计：

1. 驱动层：硬件抽象封装（HAL库）
2. 服务层：
   • 传感器数据采集服务（10Hz采样率）
   • 跌倒检测算法服务
   • 通信协议栈（AT指令解析）
3. 应用层：
   • 环境监测任务
   • 行为分析任务
   • 告警处理任务

关键状态机设计：

c复制enum SystemState {
  NORMAL_MODE,      // 常规监测
  ALERT_MODE,       // 本地报警
  EMERGENCY_MODE    // 远程求救
};

3. 核心功能实现

3.1 跌倒检测算法

采用