智能拐杖：STM32守护老人安全

基于STM32的智能老人拐杖设计与实现

硬件设计

主控芯片选用STM32F103C8T6，具备丰富外设接口和低功耗特性。传感器模块包括MPU6050六轴陀螺仪、HC-SR04超声波测距模块和GPS定位模块。无线通信采用SIM800L GSM模块，支持短信报警和定位数据传输。

电源系统设计为3.7V锂电池供电，配合TP4056充电管理芯片，实现持续续航能力。人机交互部分包含0.96寸OLED显示屏和蜂鸣器报警装置，紧急按钮采用防水设计。

软件架构

系统基于FreeRTOS实时操作系统开发，创建多个任务线程：

姿态检测任务：通过卡尔曼滤波算法处理MPU6050数据
障碍物检测任务：超声波模块每100ms进行一次距离测量
通信任务：采用AT指令控制GSM模块
界面刷新任务：OLED显示状态信息

跌倒检测算法采用三轴加速度阈值判断： [ \sqrt{a_x^2 + a_y^2 + a_z^2} > 2.5g ] 持续超过500ms即触发报警。

关键功能实现

GPS定位数据通过NMEA-0183协议解析，提取经纬度信息后格式化发送至预设联系人。超声波测距在检测到30cm内障碍物时触发振动马达提醒。

低功耗模式下，系统通过STM32的STOP模式将功耗降至15μA，通过RTC定时唤醒进行周期性状态检测。紧急按钮采用外部中断唤醒机制，确保即时响应。

项目优化方向

增加NB-IoT通信模块可降低长期使用成本。引入机器学习算法能提高跌倒识别准确率。添加环境光传感器可自动调节OLED亮度以节省电量。未来可扩展血压、心率监测等健康功能。

开源与扩展

完整工程已开源至GitHub，包含硬件原理图、PCB设计文件和嵌入式源代码。开发环境采用Keil MDK，使用标准库开发便于移植。社区开发者可基于此项目扩展LoRa组网功能或增加语音交互模块。

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