基于MCU的智能定位报警拐杖研究

摘要：文中基于方便老年人、盲人、智障人士等特殊人群出行，便于监护人监控和寻找，综合应用MC控制、GPS定位、GSM／GPRS传输、角度测量等技术，制作了一种智能定位报警拐杖。样机测试证明，当使用者的实际位置超出设定的范围或路径，可以给出提示信息，帮助使用者回到设定的范围或路径；在拐杖歪倒超过一定时间时，自动向监护人发送求救及定位信息，或者自动拨打相应的电话求救，对特殊人群的出行能够提供切实有效的帮助。

关键词：拐杖；智能；GPS；GSM／GPRS

随着社会文明程度的提高，老年人、盲人、智障人士的一些特殊需求值得进一步的关注。

经常发现，老年人由于年事已高，记忆力下降，记不住自己家的位置，也记不住和子女家之间的路，不敢外出，不能来回走动；智障人士离开监护人(亲人、养老院、监护中心等)后不知去向，很难寻找；盲人在去单位或者出行时，经常偏离预定路线等等。为了解决上述问题，文中提出了研制智能拐杖的课题。

智能拐杖的基本工作原理是：利用GPS的卫星定位功能，随时确定使用者的位置，将当前的经纬度信息和预先存储在拐杖里的路径信息进行比较，如果超出预定范围则给出提示信息，帮助使用者回到预定范围；如果超出一定范围，向监护人发送GSM短信息报警、求助，信息内容包括当前的定位信息、时间等；利用角度传感器感知拐杖是否歪倒，如果拐杖随老人一起摔到超过一定时间，向监护人发送GSM短信息报警、求助；监护人可以随时向智能拐杖发短信查询当前位置；监护人可以通过GPRS与智能拐杖建立网络连接，在地图上显示实时位置和行走轨迹，监控使用者的活动范围，帮助监护人尽快找到使用者。

1 系统硬件组成

智能拐杖系统的硬件分为智能拐杖终端和监控终端两部分。智能拐杖终端主要由GS-89m-J定位模块、EM310传输模块、角度传感器、W77 E58单片机控制电路组成。监控终端主要有普通手机、PDA、微机等。系统硬件组成示意图如图1所示。

1．1 智能拐杖终端

1．1．1 GS-89m-J定位模块

GS-89m-J是一个稳定性高、高效能、低耗电的智能型卫星接收模块，它采用联发科技公司所设计的32通道定位接收芯片，是一个完整的卫星定位接收器具备全方位功能，广泛应用在嵌入式系统中，性能非常稳定，功耗低，工作电流只有40 mA左右，接收精度可以达到3 m，采用4 800波特率与单片机串口1通信，提供具体的经纬度和时间信息。

1．1．2 角度传感器

采用MEC原装倾斜开关SW-460D，灵敏度高，比较器采用LM393芯片，工作稳定，在常温及正常使用下开关寿命可达10万次，数字量输出接口可以与单片机IO口直接相连，灵敏度可调。用于检测拐杖的歪倒状态。

1．1．3 EM310传输模块

传输模块选用了华为EM310，支持AT指令，可以工作在900、1800两个频带，工作在GSM、GPRS两种模式，体积小、功耗低，可进行GSM、GPRS通信。与主控器件连线简单，仅仅需要两根线就可以正常通信。传输模块负责在智能拐杖终端和监控终端之间进行语音通信、短信收发和建立GPRS连接。原理图如图2所示。