【单片机毕业设计】基于 STM32 的多传感信息采集与 GSM 短信报警装置设计基于 STM32 的老人户外险情监测与语音播报设备设计（024708）

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原创最新推荐文章于 2026-11-10 16:37:35 发布 43 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

情系淮思：五款车规MCU横向对比与VCU选型本文对比五款车规MCU中的S32K312与S32K324，聚焦核心架构、存储、通信及安全特性。S32K324为双核160MHz Cortex-M7，内存、外设（如以太网、QuadSPI、SAI）全面升级，支持高实时并行处理与复杂应用；而S32K312为单核120MHz，适用于中端车身控制。两者均满足ASIL B功能安全，具备完整安全引擎。选型建议：中端用S32K312，高端复杂系统优选S32K324。阅读详情

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项目研究背景

人口老龄化进程持续加快，老年人户外出行安全问题日益受到社会重视。当前市面上传统助行设备功能较为单一，大多仅具备基础照明功能，缺少跌倒识别、障碍物检测、水坑防滑监测等多维度环境感知能力，当老人在户外发生意外状况时，无法主动向家属发送包含位置信息的求救信号。部分安全监测产品硬件集成度高，成本昂贵，参数配置操作复杂，难以适配普通老年人使用场景，险情报警形式单一，缺少语音、声光多渠道提示。随着嵌入式技术、传感器技术、GSM 通信与 GPS 定位技术的成熟，以 STM32 为主控芯片的嵌入式终端在便携监测场景得到广泛应用。本课题采用多传感器融合方案，集成姿态、测距、水位、光照检测模块，配套 GSM 短信与 GPS 定位功能，实现跌倒、障碍物、水坑险情检测，同时提供照明、语音播报、SOS 紧急求助能力，弥补传统设备智能化不足、报警方式单一、缺少位置推送等痛点，为老年人户外出行安全提供低成本、便携化的监测预警方案，具备实际应用价值。

摘要

本课题设计一款基于 STM32 的户外人身安全智能监测预警装置，面向老年人户外出行安全防护场景。系统以 STM32F103C8T6 为主控核心，搭载 ADXL345 陀螺仪、HC-SR04 超声波模块、水位传感器、光敏电阻等多类传感器，实现跌倒检测、障碍物距离监测、水坑检测与环境光照采集功能。装置集成 OLED 屏幕用于参数与定位信息显示，搭配 LED 照明灯、蜂鸣器、喇叭实现声光提示与语音播报，借助 GPS 模块获取经纬度位置信息，利用 GSM 模块在检测到持续险情后向预设号码发送包含定位信息的中文短信。系统支持按键参数配置、手动 SOS 求助，不同险情设置差异化报警逻辑，SOS 报警采用三长两短提示模式。测试结果表明，装置能够稳定完成环境感知、险情识别、语音播报与远程短信报警，硬件方案简单可行，成本较低，满足老年人户外安全监测的实际使用需求。

总体方案

STM32F103C8T6 主控芯片：作为整个装置的控制核心，负责采集各传感器数据、逻辑判断、外设驱动、报警逻辑控制以及通信模块数据交互；该芯片资源充足、开发资料丰富，成本低，适合本科嵌入式项目开发，用于处理陀螺仪、超声波、水位、光敏等传感器采集信号。
ADXL345 陀螺仪：采集设备姿态倾斜角度，实时监测跌倒状态，当倾斜角度超过 30° 时触发跌倒报警；模块体积小巧，数字接口简单，适合便携式设备姿态检测场景。
HC-SR04 超声波模块：测量前方障碍物距离，将距离数据传输至主控，当距离小于设定阈值触发声光提醒；模块使用简单，测距稳定，用于户外障碍物探测。
水位传感器：采集环境水位高度，识别路面水坑，水位超过阈值触发水坑报警，用于路面湿滑险情检测。
光敏电阻：采集环境光照强度，当光线低于设定阈值，主控驱动 LED 照明灯开启，实现自动补光手电筒功能。
OLED 显示屏：用于实时展示障碍物距离、GPS 经纬度、设备状态、报警提示信息，可视化展示监测数据。
GPS 定位模块：采集户外地理位置经纬度信息，将定位数据传输给主控，在 OLED 屏幕展示并嵌入报警短信中。
US800+GSM 模块：实现短信收发功能，当险情持续超过 2 秒，向预设手机号发送带经纬度的中文报警短信，完成远程求助。
CH7800 语音模块 + 喇叭：实现语音播报功能，定时播报障碍物距离，各类险情触发时播放对应的提示语音。
蜂鸣器与 LED 灯光：实现声光报警，不同险情配置差异化报警频率，报警状态下屏幕同步闪烁；SOS 报警时采用三长两短的声光提示逻辑。
4 个功能按键：分别为设置键、增加键、减小键、退出 SOS 键；用于修改障碍物距离阈值、环境光线阈值，手动开启 SOS 紧急求助，控制灯光开关与语音播报启停。
PC 计算机：作为开发调试硬件，使用串口调试、程序编译下载，用于代码编写、软硬件联合调试与功能测试。

核心功能

跌倒监测报警功能：使用 ADXL345 陀螺仪实时检测设备倾斜角度，当倾斜角度大于 30° 判定为跌倒事件，触发对应的声光报警、语音播报，险情持续超过 2 秒自动发送包含经纬度的短信。适用于老人摔倒意外场景，实现跌倒自动识别预警。
障碍物距离监测提醒功能：HC-SR04 超声波传感器持续采集前方障碍物距离，当检测距离小于预设阈值，启动声光提醒，装置每 5 秒语音播报一次当前距离，帮助使用者感知前方障碍物，规避碰撞风险。
光照检测与自动照明功能：光敏电阻采集环境光照强度，环境光线低于设定阈值时，自动开启 LED 照明灯，实现手电筒补光；可通过按键手动控制灯光开关，适用于夜间户外行走场景。
水坑防滑水位检测报警功能：水位传感器采集路面水位信息，当水位高度超过设定阈值，判定存在水坑湿滑风险，触发报警提示，提醒使用者避开积水路面，预防滑倒事故。
参数配置与手动 SOS 求助功能：4 个实体按键完成系统参数配置，支持修改障碍物距离阈值、环境光线阈值；按下退出按键可手动触发 SOS 紧急求助，适用于使用者感知危险，主动发起求救的场景。
GPS 定位信息显示功能：GPS 模块实时采集户外经纬度定位数据，传输至主控后在 OLED 屏幕实时展示，定位信息同步嵌入报警短信，方便家属获取遇险人员位置。
差异化声光报警功能：不同险情采用不同的报警频率，报警过程中 OLED 屏幕同步闪烁；SOS 紧急报警采用三长两短标准提示逻辑，区分不同险情类型，便于识别险情类别。
语音播报功能：系统默认每隔 5 秒播报一次障碍物距离；跌倒、水坑、障碍物、SOS 等各类险情触发时，播放对应险情提示语音，利用听觉辅助用户感知危险。
GSM 短信远程报警功能：任意险情触发且持续时间超过 2 秒，装置自动通过 GSM 模块发送中文短信，短信内容携带 GPS 采集的经纬度信息，远程通知预设联系人，完成紧急求助。

技术路线

C 语言：本课题嵌入式程序开发的编程语言，用于编写 STM32 主控程序，实现传感器数据读取、逻辑判断、外设驱动、通信交互、报警控制代码编写；语法简洁，嵌入式开发生态成熟，适配 STM32 单片机开发。
Keil MDK 开发工具：STM32 程序编译、链接、调试与固件下载工具，用于代码编写、在线调试，将编译后的程序烧录至 STM32 芯片，是嵌入式项目主流开发软件。
STM32 标准库：驱动底层外设，简化 GPIO、串口、I2C 等外设开发，快速实现陀螺仪、OLED、GPS、GSM 模块的数据读写，降低底层开发难度。
Altium Designer：硬件原理图与 PCB 绘制软件，完成装置硬件电路设计，绘制主控、传感器、通信模块之间的电路连接图纸。
串口调试助手：用于软硬件联调，查看传感器原始采集数据、GPS 定位报文、GSM 模块交互信息，排查程序逻辑、传感器通信故障。
ST-Link 下载器：程序烧录与在线调试硬件工具，将编译完成的固件下载至 STM32 开发板，支持断点调试，方便功能调试与问题定位。
万用表、示波器：硬件测试工具，用于电路通断检测、电压测量，排查硬件接线故障，辅助完成硬件电路调试。
Notepad++：辅助代码阅读与修改，查看模块 AT 指令文本，调试 GSM、GPS 模块通信指令。
手机短信功能：用于装置报警短信接收测试，验证 GSM 短信报警功能是否正常，检验定位信息短信发送效果。

项目演示

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关于我们

博主本身从事开发软件开发、有丰富的编程能力和水平、累积给上千名同学进行辅导、有自己的独立工作室，目前只专注做自己专业领域的事。团队人员有多年架构师设计经验、多人有参加校企合作经验，被多个学校常年聘为校外企业导师，指导学生毕业设计并参与学生毕业答辩指导，有较为丰富的相关经验。期待与各位高校教师、企业讲师以及同行交流合作。