基于 STM32 的老人摔倒报警装置（短信提醒）【源码分享】

一、项目背景

在我国逐步迈入老龄化社会的背景下，独居老人摔倒事故频发且救援不及时的情况越来越受到关注。摔倒后无法及时呼救，是老年人伤亡的重要原因之一。因此，构建一套低成本、可靠、可实时报警的摔倒监测系统具有重要价值。

本文介绍一款基于 STM32 的老人摔倒报警装置，通过超声波检测离地距离、GPS 获取当前位置，并通过 GSM 模块发送短信报警，实现实时监测与快速通知家属的目的。

源码分享

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https://blog.csdn.net/weixin_52908342/article/details/155539041

二、系统功能设计概述

整个装置围绕 STM32 微控制器展开，结合多类传感器实现摔倒判断与位置上报：

1. 离地高度检测：
   利用超声波模块（HC-SR04 或其他型号）实时测量身体离地高度。当检测到“高度突然减小且保持低位”时，可判断可能摔倒。

2. 位置获取：
   使用 GPS 模块（如 Neo-6M）实时定位，获取经纬度用于短信上报。

3. 短信报警：
   基于 GSM / GPRS 模块（SIM800L / SIM900A）发送短信至预设号码，实现子女实时接收报警并查看位置。

4. 低功耗与便携性设计：
   可采用电池供电，并结合 FreeRTOS 或深度睡眠机制降低系统功耗，使设备适合老人日常佩戴。

三、系统整体架构

整个系统可以分为传感层、控制层和通信层三部分：

1. 传感层

• 超声波距离传感器

  • 负责检测老人距离地面高度。
  • 采样频率可设置为 10Hz~20Hz。
  • 将高度变化趋势作为判断依据。

• GPS 模块

  • 通过 UART 输出 NMEA 数据。
  • STM32 解析 GGA / RMC 数据获得经纬度。

2. 控制层（STM32）

• 推荐 MCU：STM32F103C8T6 / STM32F0 系列

• 核心功能：

  • 超声波测距
  • 摔倒检测算法
  • GPS 数据解析
  • GSM 短信控制（AT 指令）
  • 数据融合与状态机管理
  • 事件触发与报警

使用 HAL 库 + FreeRTOS 可大大提高项目结构清晰度与可维护性。

3. 通信层（短信报警）

• GSM 模块通过 UART 与 STM32 通信

• 使用 AT 指令实现短信发送
  如：

  AT+CMGF=1
  AT+CMGS="138xxxxxxxx"
  

  内容包括：

  • 老人摔倒提示
  • GPS 经纬度位置
  • 时间戳

四、摔倒检测算法设计

摔倒检测是本项目的核心，方案如下：

1. 使用离地高度变化检测

超声波测得的高度在正常行走时上下波动范围小；当老人摔倒时：

• 高度会迅速下降（例如从 80cm → 0-10cm）
• 并且保持一定时间（例如 2 秒以上不恢复）

2. 判断逻辑示例

if (高度下降 > 40cm 且 当前高度 < 15cm):
     进入疑似摔倒状态
     若低高度持续时间 > 2 秒:
         判定摔倒

可加入移动平均滤波来减少误判。

3. GPS 联动报警

摔倒触发后：

• 立即开启 GPS 模块（若常开可省略）
• 获取定位数据
• 拼接报警短信并发送

五、短信报警流程

1. 启动 GSM 模块

• 发送 AT
• 设置短信格式为文本模式：AT+CMGF=1

2. 组织短信内容

示例内容：

【报警】检测到老人疑似摔倒！
位置: https://maps.google.com/?q=31.2304,121.4737
时间: 2025-12-03 16:35
请尽快查看！

（可直接跳转地图）

3. 发送短信

AT+CMGS="138xxxxxxxx"
…内容…
Ctrl+Z

六、硬件设计要点

1. 电源部分

• GSM 模块发短信时可能瞬间拉到 2A 峰值电流
  → 需使用 5V/2A 电源或大容量电池 + 降压方案
• 加电解+贴片电容解决 GSM 的电流波动问题

2. 超声波模块安装位置

• 可将装置固定在胸前或腰部
• 测距方向必须与地面垂直

3. GPS 天线位置

• 尽量暴露于开阔区域
• 若装置佩戴于户外，应给 GPS 留天线窗口

七、软件架构设计（基于 FreeRTOS）

可将系统任务拆分为：

任务之间通过队列与事件通知实现解耦，提高维护性。

八、体验与扩展功能

为了提高实用性，可以加入以下拓展：

• 蜂鸣器提醒：摔倒后先发出提示音，防止误报
• 蓝牙 APP 配对：子女可远程查看状态
• 重力传感器（MPU6050）：实现更精准的跌倒检测
• NB-IoT 模块：替代短信，实现云平台报警

九、总结

本文介绍了一个基于 STM32 的老人摔倒报警装置，从传感器选择、整体架构、摔倒检测算法到短信发送全流程进行了详细解析。整个系统具有：

• 成本低（超声波+GPS+GSM 均属低价模块）
• 可靠性高
• 定位准确
• 报警及时

适合家庭、养老院以及社区医疗场景使用。