CN205353691U - 老人外出监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种老人外出监控系统，包括设于房屋主门上的门禁装置、与门禁装置短距离无线通讯连接的智能拐杖以及与智能拐杖通讯连接的用于通过智能拐杖对老人外出行踪进行监控的通讯设备；所述门禁装置包括壳体、设于壳体内的主控模块、与主控模块电连接的第一电源模块RFID模块、与主控模块的第二数据传输端子电连接的短距离无线发送模块、与主控模块的按键信号输入端子电连接的按键模块、与主控模块的门禁驱动信号输出端子电连接的门禁驱动模块；所述智能拐杖包括拐杖本体以及设于拐杖本体上的监控系统，所述监控系统包括主控电路、与主控电路电连接的第一按键模块、GSM模块、SD卡电路、GPS模块、短距离无线接收模块以及第二电源模块。

Description

老人外出监控系统

技术领域

本实用新型涉及一种老人外出监控系统。

背景技术

当老年人单独外出行走时，他（她）的赡养人一般通过手机通讯的方式进行联系或者陪同的方式对老人外出进行监控。在陪同的方式中，需要专人陪同，而传统的家庭中，中下阶层占多数，很难抽出时间或者雇佣专人陪同老人外出。而在手机通讯的方式中，需要老人携带有手机、对手机操作熟练为前提。然而，由于手机的按键较多、操作较为复杂，又由于很多老人不识字或者对手机不敏感或者不习惯带手机出门，当他（她）外出遇到危险或突发状况时，不懂得通过手机来进行报警或者通知他（她）的赡养人，因此，当老年人在外出遇到危险或突发状况时，通过现有的拐杖不能即时通知他（她）的赡养人。综上，迫切需求一种能够即时得知老人外出的目的地、能够实时对老人的所在位置进行定位、能够实时与老人进行通讯的老人外出监控系统。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：提供了一种老人外出监控系统，为实现老人外出时对老人外出的目的地以及老人的实时位置进行监控提供了一种电子设备技术实现基础。

为解决上述技术问题，本实用新型采取的一个技术方案是：提供一种老人外出监控系统，包括设于房屋主门上的门禁装置、与门禁装置短距离无线通讯连接的智能拐杖以及与所述智能拐杖通讯连接的用于通过智能拐杖对老人外出行踪进行监控的通讯设备；所述门禁装置包括壳体、设于壳体内的主控模块、与主控模块的电源端电连接的第一电源模块、与主控模块的第一数据传输端子电连接的RFID模块、与主控模块的第二数据传输端子电连接的短距离无线发送模块、与主控模块的按键信号输入端子电连接的按键模块、与主控模块的门禁驱动信号输出端子电连接的门禁驱动模块；所述智能拐杖包括拐杖本体以及设于拐杖本体上的监控系统，所述监控系统包括主控电路、与主控电路输入端电连接的第一按键模块、与所述主控电路的输出端电连接的GSM模块、与所述主控电路的数据传输端电连接的SD卡电路、与所述主控电路的GPS信号接收端电连接的GPS模块、短距离无线接收模块以及第二电源模块。

作为优化，所述第一电源模块采用5V电源为门禁装置供电，包括USB电源线接口以及电源开关S2，所述电源开关S2的一端与USB电源线接口接入的5V电源连接，另一端通过一电阻R2与发光二极管LED0的阳极连接，所述发光二极管LED0的阴极接地，所述电源开关S2的另一端还直接与主控模块的电源端电连接。

作为优化，所述主控模块包括主控芯片U4、与主控芯片U4的复位端子电连接的复位电路以及与主控芯片U4的晶振端子电连接的晶振电路，所述主控芯片U4采用型号为STC11F08XE的单片机，所述复位电路包括复位开关S1、电容C3以及电阻R1，所述主控芯片U4的RST引脚依次通过所述电容C3和电阻R1接地，所述复位开关S1与电容C3并联连接，所述主控芯片U4的RST引脚还与所述电源开关S2的另一端连接；所述晶振电路包括晶振XTAL、电容C1以及电容C2，所述晶振XTAL的第一端与所述主控芯片U4的XTAL2引脚连接，所述晶振XTAL的第二端与所述主控芯片U4的XTAL1引脚连接，所述晶振XTAL的第一端和第二端分别通过所述电容C2和电容C1接地。

作为优化，所述主控芯片U4的P3.0引脚和P3.1引脚分别作为所述第一数据传输端子的接收引脚和发送引脚，所述主控芯片U4的P3.0引脚和P3.1引脚分别与所述RFID模块的发送端子和接收端子数据连接。

作为优化，所述主控芯片U4的P1.6引脚和P1.7引脚分别作为所述第二数据传输端子的接收引脚和发送引脚，所述主控芯片U4的P1.6引脚和P1.7引脚分别与所述短距离无线发送模块的发送端子和接收端子数据连接。

作为优化，所述按键模块包括按键S3、按键S4、按键S5以及按键S6，所述按键S3、按键S4、按键S5以及按键S6的第一端分别通过电阻R22、电阻26、电阻27以及电阻28与5V电源相连，所述按键S3、按键S4、按键S5以及按键S6的第二端均接地，所述按键S3与电阻R22之间的节点与主控芯片U4的P2.0引脚相连，按键S4与电阻R26之间的节点与所述主控芯片U4的P2.1引脚相连、按键S5与电阻R27之间的节点与所述主控芯片U4的P2.2引脚相连、按键S6与电阻R28之间的节点与所述主控芯片U4的P2.3引脚相连。

作为优化，所述门禁驱动模块包括三极管Q3、电阻R3以及电阻R4，所述三极管Q3的基极通过所述电阻R3与所述主控芯片U4的P1.1引脚相连，所述三极管Q3的基极还直接通过所述电阻R4接地，所述三极管Q3的发射极接地，集电极与门禁锁的负极连接，所述门禁锁的正极接5V电源。

作为优化，所述短距离无线发送模块为Zigbee发送模块。

作为优化，所述第二电源模块包括第一电源转换电路及第二电源转换电路，所述第一电源转换电路包括降压芯片U3、若干电容、电感L1、电阻R20、可调电阻R15、二极管D4，所述降压芯片U3的VIN引脚与锂电池的电源输出端相连，用于接收锂电池输出的12V直流电源，所述降压芯片U3的VIN引脚还通过一电容C160接地；所述降压芯片U3的/OFF引脚以及GND引脚均接地；所述降压芯片U3的OUT引脚通过所述电感L1输出+5V电源，以用于为所述GPS模块和GSM模块的GSM接口电路供电，所述降压芯片U3的OUT引脚还通过所述电感L1与第二电源转换电路相连，所述降压芯片U3的OUT引脚还依次通过电感L1、电容C17接地；所述降压芯片U3的FB引脚通过所述电阻R20接地，所述降压芯片U3的FB引脚与所述电阻R20之间的节点通过所述可调电阻R15与电感L1与电容C17之间的节点相连，电容C14与所述可调电阻R15并联连接；

述第二电源转换电路包括降压芯片U1、若干电容、电感L2、电阻R50、可调电阻R30a、二极管D10，所述降压芯片U1的VIN引脚与所述降压芯片U3的OUT引脚相连，用于接收经过第一电源转换电路转换后输出的+5V电源，所述降压芯片U1的VIN引脚还通过一电容C50接地；所述降压芯片U1的/OFF引脚以及GND引脚均接地；所述降压芯片U1的OUT引脚通过所述电感L2输出+3.3V电源，以用于为主控电路、第一按键模块供电；所述降压芯片U1的OUT引脚还依次通过电感L2、电容C600接地；所述降压芯片U1的FB引脚通过所述电阻R50接地，所述降压芯片U1的FB引脚与所述电阻R50之间的节点通过所述可调电阻R30a与电感L2与电容C600之间的节点相连，电容C100与所述可调电阻R30a并联连接。

作为优化，所述主控电路包括主控芯片、为主控芯片供电的供电电路、与主控芯片连接的晶振电路以及复位电路，所述主控芯片采用型号为STM32F103ZET6的单片机；

所述供电电路包括电阻R13、电容C20以及电容C22，所述电阻R13的第一端接3.3V电源，第二端与所述主控芯片的VDDA引脚相连，还分别通过电容C20以及电容C22接地，所述主控芯片的VSSA引脚接地；

所述晶振电路包括晶振Y1、晶振Y2、电阻R14、电容C16、电容C19、电容C21以及电容C23，所述晶振Y1的第一端与所述主控芯片的PC15引脚连接，还通过所述电容C19接地，第二端与所述主控芯片的PC14相连，还通过电容C16接地；所述晶振Y2的第一端与所述主控芯片的OSC_IN引脚相连，第二端与所述主控芯片的OSC_OUT相连，所述晶振Y2第二端还通过所述电阻R14与第一端相连，所述晶振Y2的第一端和第二端分别通过电容C23和电容C21接地；

所述复位电路包括按键RESET1、电容C18以及电阻R12，所述电阻R12的第一端接3.3V电源，第二端通过电容C18接地，所述按键RESET1与所述电容C18并联连接，所述电阻R12与所述电容C18之间的节点与所述主控芯片的NRST引脚相连。

本实用新型的老人外出监控系统，为以下功能提供了一种实现的基础：当老人外出到某一固定地点（例如大儿子家），则按下门禁装置上对应的功能按键，门禁装置的主控芯片U4在接收到该信号时，发出驱动信号至门禁驱动模块，以控制门禁锁打开，再将功能按键对应的信号通过Zigbee发送模块发送至智能拐杖上，智能拐杖的主控芯片接收到该信号后，在预定时间后控制GPS模块打开，以便于GPS模块能够即时的定位，再通过GPS模块将功能按键对应的信号通过GSM模块发送至该老人的赡养人的手机中，以便赡养人能够即时了解老人的出行情况，通过GSM模块的通讯连接，赡养人还能够随时查到老人的实时位置，对老人的外出情况进行实时的监控，当出现异常状况时，它的赡养人能够最早得知老人的所在位置，便于即时进行相应的措施。老人通过智能拐杖可以进行电话拨打，不需要再携带手机，智能拐杖上的按键较少，赡养人将他的号码设置在智能拐杖上，并将智能拐杖上的相应按钮设置为拨打该号码的快拨按键，老人只需要一键即可联系到对应的赡养人，无需复杂的操作。采用上述老人外出监控系统，无需专人陪同外出也无需老人携带手机外出，为每个家庭减少了麻烦，从一定程度上降低了开支。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型老人外出监控系统的框图。

图2和图3是老人外出监控系统中门禁装置的电路原理图。

图4至图14是本实用新型的老人外出监控系统中智能拐杖的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参见图1，本实用新型的一种老人外出监控系统，包括设于房屋主门上的门禁装置、与门禁装置短距离无线通讯连接的智能拐杖以及与所述智能拐杖通讯连接的用于通过智能拐杖对老人外出行踪进行监控的通讯设备；所述门禁装置包括壳体、设于壳体内的主控模块、与主控模块的电源端电连接的第一电源模块、与主控模块的第一数据传输端子电连接的RFID模块、与主控模块的第二数据传输端子电连接的短距离无线发送模块、与主控模块的按键信号输入端子电连接的按键模块、与主控模块的门禁驱动信号输出端子电连接的门禁驱动模块；所述智能拐杖包括拐杖本体以及设于拐杖本体上的监控系统，所述监控系统包括主控电路、与主控电路输入端电连接的第一按键模块、与所述主控电路的输出端电连接的GSM模块、与所述主控电路的数据传输端电连接的SD卡电路、与所述主控电路的GPS信号接收端电连接的GPS模块、短距离无线接收模块以及第二电源模块。具体的：

请参见图2及图3，所述门禁装置包括壳体、设于壳体内的主控模块、与主控模块的电源端电连接的第一电源模块、与主控模块的第一数据传输端子电连接的RFID模块、与主控模块的第二数据传输端子电连接的短距离无线发送模块、与主控模块的按键信号输入端子电连接的按键模块、与主控模块的门禁驱动信号输出端子电连接的门禁驱动模块。

所述第一电源模块采用5V电源为门禁装置供电，包括USB电源线接口以及电源开关S2，所述电源开关S2的一端与USB电源线接口接入的5V电源连接，另一端通过一电阻R2与发光二极管LED0的阳极连接，所述发光二极管LED0的阴极接地，所述电源开关S2的另一端还直接与主控模块的电源端电连接。本例中，所述电源开关S2为六脚自锁开关，该六脚自锁开关为整个门禁装置的电源开关，它的第二个引脚与USB数据线接口的VCC引脚相接，用于接入+5V_IN，它的第三个引脚通过所述电阻R2与所述发光二极管LED0的阳极相连，还与主控芯片的电源端连接，所述电阻R2为限流电阻。可理解的，在不同的实施例中，还可以采用不同的供电方式为门禁系统提供5V直流电源，例如锂电池、又例如电源转换模块等等。

所述主控模块包括主控芯片U4、与主控芯片U4的复位端子电连接的复位电路以及与主控芯片U4的晶振端子电连接的晶振电路，所述主控芯片U4采用型号为STC11F08XE的单片机，所述复位电路包括复位开关S1、电容C3以及电阻R1，所述主控芯片U4的RST引脚依次通过所述电容C3和电阻R1接地，所述复位开关S1与电容C3并联连接，所述主控芯片U4的RST引脚还与所述电源开关S2的另一端连接；所述晶振电路包括晶振XTAL、电容C1以及电容C2，所述晶振XTAL的第一端与所述主控芯片U4的XTAL2引脚连接，所述晶振XTAL的第二端与所述主控芯片U4的XTAL1引脚连接，所述晶振XTAL的第一端和第二端分别通过所述电容C2和电容C1接地。可理解的，在一些实施例中，所述主控芯片还可以采用现有任何一种型号的门禁主控芯片，此处不再一一赘述。

所述主控芯片U4的P3.0引脚和P3.1引脚分别作为所述第一数据传输端子的接收引脚和发送引脚，所述主控芯片U4的P3.0引脚和P3.1引脚分别与所述RFID模块的发送端子和接收端子数据连接。所述主控芯片U4的P1.6引脚和P1.7引脚分别作为所述第二数据传输端子的接收引脚和发送引脚，所述主控芯片U4的P1.6引脚和P1.7引脚分别与所述短距离无线发送模块的发送端子和接收端子数据连接。本例中，所述短距离无线发送模块为Zigbee发送模块。

STC11F08XE型号的单片机为八位单片机，它拥有两个串口，其中P3.0（RX）、P3.1（TX）为串口1，P1.6（RX）、P1.7（TX）为串口2。RFID模块与单片机STC11F08XE的通讯方式为串口通信，其5V电源端与门禁系统+5V电源相连接，并且与门禁系统供地，其RX、TX端口分别串口通信的接收与发送端，分别与单片机STC11F08XE的串口1即P3.0（TX）引脚、P3.1（RX）引脚相连接；Zigbee（发送）模块与单片机STC11F08XE的通讯方式为串口通信，其5V电源端与门禁系统+5V电源相连接，并且与门禁系统供地；其RX、TX端口分别为串口通信的接收与发送端，分别与单片机STC11F08XE的串口2即P1.6（TX）引脚、P1.7（RX）引脚相连接。

所述按键模块包括按键S3、按键S4、按键S5以及按键S6，所述按键S3、按键S4、按键S5以及按键S6的第一端分别通过电阻R22、电阻26、电阻27以及电阻28与5V电源相连，所述按键S3、按键S4、按键S5以及按键S6的第二端均接地，所述按键S3与电阻R22之间的节点与主控芯片U4的P2.0引脚相连，按键S4与电阻R26之间的节点与所述主控芯片U4的P2.1引脚相连、按键S5与电阻R27之间的节点与所述主控芯片U4的P2.2引脚相连、按键S6与电阻R28之间的节点与所述主控芯片U4的P2.3引脚相连。在门禁装置的壳体上嵌设有多个与按键S3、按键S4、按键S5以及按键S6一一对应的物理键。一般而言，老年人特别是年纪较高的老年人，他们外出的目的地通常只有那么几个，相对较为固定，如：超市、医院、赡养人的住址等等。例如上述按键可以被进行如下定义：当按下S3键表示“我去大儿子家了”；当按下S4键表示“我去二儿子家了”；当按下S3键表示“我去超市了”；当按下S3键表示“我去医院了”等等。这些定义可以当门禁装置被装在房屋主门上后，根据不同的家庭情况进行不同的定义，可由用户自己定义。按键信息执行的功能，由单片机STC11F08XE处理通过Zigbee模块发送给与该门禁装置配套的拐杖上的主控电路，然后主控电路进行处理，当主控电路通过Zigbee接收模块收到被按下的按键对应的信息后，通过拐杖上的GSM模块将对应的信息发送至赡养人的通讯设备（例如手机）上，便于老人的赡养人随时了解老人的情况。

所述门禁驱动模块包括三极管Q3、电阻R3以及电阻R4，所述三极管Q3的基极通过所述电阻R3与所述主控芯片U4的P1.1引脚相连，所述三极管Q3的基极还直接通过所述电阻R4接地，所述三极管Q3的发射极接地，集电极与门禁锁的负极连接，所述门禁锁的正极接5V电源。本实施例中，采用一个NPN三极管Q3，一个电阻R3（1K），一个电阻R4（10K）组成了门禁的驱动模块，其中1K的电阻R3与三极管Q3的基极连接，增大输入阻抗；其中10K的电阻R4并在基极与射极之间，减小基极与射极的内阻，增大基极的驱动电流，阻值为1K的电阻R3的一端与三极管Q3的基极的相连，另一端与单片机STC11F08XE的P1.1相连，引脚P1.1输出的高低电平信号做为三极管Q3的开关信号，三极管Q3的V射极接地，三极管的集电极接门禁锁信号地（SOURCE-），门禁锁的信号正（SOURCE+）接+5V电源与集电极相连。

当老人按下对应的按键后，门禁装置收到按键的信号从而产生门禁锁驱动信号，以驱动门禁锁开启，方便老人打开房屋主门外出。并且门禁装置收到对应的按键信号后，通过Zigbee发送至智能拐杖，智能拐杖的主控电路收到该信号后，通过写入主控电路中的单片机的程序，控制GPS模块延迟一预定时间开启，该预定时间是用来供老人行走到开阔地带，保证GPS模块能够即时定位。当然，在其他的实施例中，智能拐杖上的主控电路在收到门禁装置发过来的信号后立即控制GPS模块开启。

本实施例中，所述功能按键设于主门上面向屋内的一面，即当主门被关闭后，朝向屋内的一面，只有当老人按下按键后，门禁装置才发出门禁驱动信号驱动门禁锁开启。所述RFID模块设于所述主门上朝向屋外的一面，即当主门被关闭后，用户未进入房屋前朝向用户的一面。

本实用新型的门禁装置，设置在门禁上的功能按键代表老人外出的目的地位置，每当一个功能按键被按下后，主控芯片U4则接收到该信号，控制门禁驱动模块动作以打开门禁锁。当老人外出归来后，可通过一RFID卡或者通过设于智能拐杖上的RFID电子标签刷卡进屋。当功能按键被按下后，主控芯片U4经处理得到该功能按键对应的目的地，主控芯片U4通过Zigbee发送模块发送至与该门禁装置配套的智能拐杖，该智能拐杖为老人外出是必备的行走辅助装置，以便于智能拐杖根据该信号作进一步的处理，实现老人的赡养人对老人的监护作用。

请参见图4至图14，智能拐杖包括拐杖本体，在拐杖本体上设置有监控系统，所述监控系统包括：主控电路、与主控电路输入端电连接的第一按键模块、与所述主控电路的输出端电连接的GSM模块、与所述主控电路的数据传输端电连接的SD卡电路、与所述主控电路的GPS信号接收端电连接的GPS模块、短距离无线接收模块以及第二电源模块。

所述主控电路包括主控芯片，与主控芯片连接的晶振电路以及复位电路。本例中，所述主控芯片采用型号为STM32F103ZET6的单片机，并外扩1M字节SRAM和16M字节FLASH，满足大内存需求和大数据存储。可理解的，在不同的实施例中，可以采用其它型号的单片机，此处不再一一赘述。

所述供电电路包括电阻R13、电容C20以及电容C22，所述电阻R13的第一端与所述第二电源模块相连，以接入3.3V的工作电源，第二端与所述主控芯片的VDDA引脚相连，还分别通过电容C20以及电容C22接地，所述主控芯片的VSSA引脚接地；

所述晶振电路包括晶振Y1、晶振Y2、电阻R14、电容C16、电容C19、电容C21以及电容C23，所述晶振Y1的第一端与所述主控芯片的PC15引脚连接，还通过所述电容C19接地，第二端与所述主控芯片的PC14相连，还通过电容C16接地；所述晶振Y2的第一端与所述主控芯片的OSC_IN引脚相连，第二端与所述主控芯片的OSC_OUT相连，所述晶振Y2第二端还通过所述电阻R14与第一端相连，所述晶振Y2的第一端和第二端分别通过电容C23和电容C21接地；所述复位电路包括按键RESET1、电容C18以及电阻R12，所述电阻R12的第一端接3.3V电源，第二端通过电容C18接地，所述按键RESET1与所述电容C18并联连接，所述电阻R12与所述电容C18之间的节点与所述主控芯片的NRST引脚相连。

本实施例中，所述第二电源模块包括第一电源转换电路及第二电源转换电路，所述第一电源转换电路包括降压芯片U3、若干电容、电感L1、电阻R20、可调电阻R15、二极管D4，所述降压芯片U3的VIN引脚与锂电池的电源输出端相连，用于接收锂电池输出的12V直流电源，所述降压芯片U3的VIN引脚还通过一电容C160接地；所述降压芯片U3的/OFF引脚以及GND引脚均接地；所述降压芯片U3的OUT引脚通过所述电感L1输出+5V电源，以用于为所述GPS模块和GSM模块的GSM接口电路供电，所述降压芯片U3的OUT引脚还通过所述电感L1与第二电源转换电路相连，所述降压芯片U3的OUT引脚还依次通过电感L1、电容C17接地；所述降压芯片U3的FB引脚通过所述电阻R20接地，所述降压芯片U3的FB引脚与所述电阻R20之间的节点通过所述可调电阻R15与电感L1与电容C17之间的节点相连，电容C14与所述可调电阻R15并联连接。

述第二电源转换电路包括降压芯片U1、若干电容、电感L2、电阻R50、可调电阻R30a、二极管D10，所述降压芯片U1的VIN引脚与所述降压芯片U3的OUT引脚相连，用于接收经过第一电源转换电路转换后输出的+5V电源，所述降压芯片U1的VIN引脚还通过一电容C50接地；所述降压芯片U1的/OFF引脚以及GND引脚均接地；所述降压芯片U1的OUT引脚通过所述电感L2输出+3.3V电源，以用于为主控电路、第一按键模块供电；所述降压芯片U1的OUT引脚还依次通过电感L2、电容C600接地；所述降压芯片U1的FB引脚通过所述电阻R50接地，所述降压芯片U1的FB引脚与所述电阻R50之间的节点通过所述可调电阻R30a与电感L2与电容C600之间的节点相连，电容C100与所述可调电阻R30a并联连接。

本实施例中的第二电源模块，采用12V锂电池供电，通过两片降压芯片LM2596将12V电压分别变压得到5V和3.3V电压。5v电压给GPS模块、GSM接口电路等供电，3.3V电压给主控电路、功能按键电路、复位电路、SD卡电路等供电。本电路的结构非常简单，并且稳定性较好，可以从一定程度上减少制作成本。

作为一种可选的，第二电源模块还可以采用5v—USB数据线直接供电。通过一片线性降压稳压芯片AMS1117降压稳压到3.3V。5v电压给GPS模块、GSM接口电路等供电，3.3V电压给主控电路、功能按键电路、复位电路、SD卡电路等供电。具体实现方式请见图8，USB接口的D+引脚通过一电阻R6与主控芯片的PA12引脚相连，还直接通过一电阻R1接3.3V电源，D-引脚通过一电阻R5与主控芯片的PA11引脚相连，USB接口的VCC端输出5V电源至开关K1，所述开关K1为六角自锁开关，用以控制整个主控的电源开关，开关K1的I/O端与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极直接与AMS1117-3.3降压芯片的IN引脚连接，用于将5V电源输入至AMS1117-3.3降压芯片，所述二极管D1的阴极还通过一电容与AMS1117-3.3降压芯片的GND引脚相连，一电容C6与所述电容C4并联连接。AMS1117-3.3降压芯片的OUT引脚通过一电阻R11与发光二极管DS1的阳极相连，所述发光二极管DS1的阴极接地，AMS1117-3.3降压芯片的OUT引脚与所述电阻R11之间的节点还通过一电容C12接地，一电容C10的第一端与发光二极管DS1的阴极连接，第二端接3.3V电源，当所述开关K1连通时，发光二极管DS1作为电源灯开始发光。

所述第一按键模块包括设于拐杖本体1的把手3上的按键S31、按键S41、按键S51、按键S61、按键S32、按键S42、按键S52、按键S62，所述按键S31、按键S41、按键S51、按键S61、按键S32、按键S42、按键S52、按键S62的第一端分别通过电阻R222、电阻R266、电阻R277、电阻R288、电阻221、电阻261、电阻271、电阻281与3.3V电源连接，所述按键S31、按键S41、按键S51、按键S61、按键S32、按键S42、按键S52、按键S62的第二端均接地。所述按键S31与所述电阻R222之间的节点与所述主控芯片的PE0引脚相连，按键S41与电阻R266之间的节点与主控芯片的PE1引脚相连，按键S51与电阻R277之间的节点与所述主控芯片的PE2引脚相连，按键S61与电阻R288之间的节点与所述主控芯片的PE3引脚相连，按键S32与电阻R221之间的节点与所述主控芯片的PE4引脚相连，按键S42与电阻R261之间的节点与所述主控芯片的PE5引脚相连，按键S52与电阻R271之间的节点与所述主控芯片的PE6引脚相连，按键S62与电阻R281之间的节点与所述主控芯片的PE7引脚相连。

八个的上拉电阻R（4.7K）与八个点触按键开关组成功能按键电路。其中按键S31按下表示接电话；按键S41按下表示挂电话，按键S51按下表示紧急拨打110；按键S61按下表示紧急拨打112；按键S32按下表示拨打赡养人1的电话；按键S42按下表示拨打赡养人2的电话；按键S52按下表示拨打赡养人3的电话；按键S62按下表示拨打赡养人4的电话。所有按键的按下与否的信息通过主控STM32F103ZET6检测，然后通过外设执行相应的功能。例如当老人按下把手3上的一个按键，对应触发按键S62时，则表示拨打赡养人4的电话，主控芯片则收到该信号后，调取SD卡中的赡养人的电话号码，通过GSM模块拨号至赡养人4的手机。

所述SD卡电路包括SD卡，SD卡的D2引脚、D3引脚、CMD引脚、D0引脚以及D1引脚分别通过电阻R140、电阻R130、电阻R120、电阻R110、电表R100接3.3V电源。SD卡的D3引脚还直接与主控芯片的PA0引脚相连，SD卡的CMD引脚还直接与主控芯片的PB15引脚相连，SD卡的VDD引脚直接接3.3V电源，SD卡的CLK引脚直接与主控芯片的PB13引脚相连，SD卡的VSS引脚直接接地，SD卡的D0引脚直接与主控芯片的PB14引脚相连。

SD卡与主控STM32F103ZET6的通讯方式为SPI通讯。其MOSI引脚为主设备数据输出，从设备数据输入，与主控STM32F103ZET6的PB15引脚相连；其MISO引脚为主控制芯片数据输入，从设备数据输出，与主控STM32F103ZET6的PB14引脚相连；其SCLK引脚为时钟信号，由主控电路产生，与主控STM32F103ZET6的PB13引脚相连；其CS引脚为从设备片选信号，由主设备控制，与主控STM32F103ZET6的PA0引脚相连。

GPS模块与主控STM32F103ZET6的通讯方式为串口通信，其TX端口为串口通信的发送端，与主控STM32F103ZET6的PA3（RX）引脚相连接。

Zigbee（接收）模块与主控STM32F103ZET6的通讯方式为串口通信，并且供地；其RX、TX端口分别为串口通信的接收与发送端，分别与主控STM32F103ZET6的PD8（TX）引脚、PD9（RX）引脚相连接。用作接收门禁发来的信息，然后通过主控STM32F103ZET6解析信号，处理后通过GSM发送解析后的短信内容给指定的用户。

本方式中，拐杖与老人家里的大门上设置有门禁模块相连，在门禁模块上设置一个Zigbee（发送）模块，在门禁上设置有多个功能按键，每一个功能按键表示老人出行的不同的目的地。可以采用嵌设于门上的多个数字按键来表示，例如，1表示：去大儿子家，2表示：去二儿子家，3表示：去大女儿家，４表示：去XX超市等等。当老人按下１后，门禁系统接收到信号，门禁系统的主控将该信号处理后发通过Zigbee发送模块发送至Zigbee接收模块，本实施例中，通过上述Zigbee接收模块与主控芯片的电路连接结构、通过主控芯片与SD卡的电路连接结构以及与GSM模块的电路连接结构，再通过为主控芯片写入的程序可以实现：主控芯片根据Zigbee接收模块接收到的信号，通过GSM模块将该信号发送至大儿子的手机中，当然也可以设定为发送至该老人对应的所有赡养人的手机中。

所述GSM模块包括接口30X2、与接口30X2连接的SIM电路、话筒电路、耳机电路、蜂鸣电路、信号提示驱动电路、以及第三电源转换电路、开关S6以及GSM接口电路P6；述第三电源转换电路用于将12V输出电源转换为4V输出电源，包括降压芯片U2、若干电容、二极管D2、电感L3、电阻R9以及可调电阻R7，所述降压芯片U2的VIN引脚与锂电池的电源输出端连接，并通过一电容C10接地，所述降压芯片U2的/OFF引脚以及GND引脚均接地；所述降压芯片U2的OUT引脚通过所述电感L3与所述接口30X2的第一至第八引脚均相连；所述降压芯片U2的OUT引脚还依次通过电感L3、电容C11接地；所述降压芯片U2的FB引脚通过所述电阻R9接地，所述降压芯片U2的FB引脚与所述电阻R9之间的节点通过所述可调电阻R7与电感L3和电容C11之间的节点相连，电容C7与所述可调电阻R7并联连接；所述SIM电路包括SIM芯片、电容C19以及若干电阻，所述SIM芯片的GND引脚接地，I/O引脚通过电阻R30与VCC引脚相连，所述SIM芯片的VCC引脚与所述电阻R30之间的节点还通过所述电容C19接地，所述SIM芯片I/O引脚与所述电阻R30之间的节点还通过一电阻R32与接口30X2的第二十一引脚连接，所述SIM芯片的CLK引脚通过一电阻R32a与所述接口30X2的第二十三引脚连接，所述SIM芯片的RST引脚通过一电阻R32b与所述接口30X2的第二十五引脚连接；所述蜂鸣电路包括蜂鸣器、二极管D7、电阻R29、电阻R31、三极管Q1以及二极管D6，所述二极管D7的阳极与所述接口30X2的buzzer引脚相连，阴极通过所述电阻R29与所述三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极接地，所述二极管D7的阴极还通过一电阻R31接地，所述三极管Q1的集电极与蜂鸣器的第一端连接，还与所述二极管D6的阳极相连，所述二极管D6的阴极与所述蜂鸣器的第二端连接，还直接接4V电源；所述信号提示驱动电路包括二极管D8、电阻R37、电阻R38、电阻R36、三极管Q2以及发光二极管LED1,所述二极管D8的阳极与所述接口30X2的Netlight引脚相连，阴极通过所述电阻R37与三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的基极还通过所述电阻R38接地，所述三极管Q2的发射极接地，集电极通过所述电阻R36与所述发光二极管LED1的阴极连接，所述发光二极管LED1的阳极接4V电源；所述开关S6的第一端与所述第三降压芯片U2的输出端连接，用于接4V电源，第二端通过一电阻R23与发光二极管LED3的阳极相连，还与所述接口30X2的第一至第八引脚均相连，所述发光二极管LED3的阴极接地；开关S6为GSM模块的电源总开关。所述接口30X2的第五十一引脚为AGND引脚，第五十引脚为GND引脚，所述GND引脚通过一电阻R24与所述AGND引脚相连；所述接口30X2的第四十引脚为接收引脚，第四十二引脚为发送引脚，所述接口30X2的接收引脚通过所述GSM接口电路P6与所述主控芯片的发送引脚PB6相连，所述接口30X2的发送引脚与所述主控芯片的接收引脚PB7相连。GSM模块与主控STM32F103ZET6的通讯方式为串口通信，其RX、TX端口分别为串口通信的接收与发送端，分别与主控STM32F103ZET6的PB6（TX）引脚、PB7（RX）引脚相连接。在GSM模块中，包括一个复位开关S7，复位开关S7的第一端与接口30X2的第三十四引脚相连，第二端接地。复位开关S7与接口30X2的第三十四引脚之间的节点还通过一电阻接4V电源。上述GSM模块的结构较为简单，可以降低厂商的制作成本。

本实用新型的智能拐杖，在现有的拐杖上增加了GPS模块、SD卡、主控电路、GSM薽以及无线接收模块以及它们之间的电路结构连接关系，通过它们之间的电路结构连接基础，能够实现以下功能：通过Zigbee接收模块能够接收位于老人所住的房屋大门上的门禁系统发出的到XX地方的信号，主控电路通过接收到的信号驱使GSM模块短信到该老人的赡养人的手机中，以便该老人的赡养人能够即时了解老人的出行情况，主控芯片在接收到门禁系统发送的信号后，可以通过写入程序设置在预定时间后，打开老人拐杖上的GPS模块，对该老人进行实时定位，老人的赡养人可以通过手机或电子设备实时监控老人的行踪以前实时位置。上述电路结构能够为赡养人对老人的行踪进行监控提供了基础，并且上述电路结构的结构简单。

上述老人外出监控系统，当老人外出到某一固定地点（例如大儿子家），则按下门禁装置上对应的功能按键，门禁装置的主控芯片U4在接收到该信号时，发出驱动信号至门禁驱动模块，以控制门禁锁打开，再将功能按键对应的信号通过Zigbee发送模块发送至智能拐杖上，智能拐杖的主控芯片接收到该信号后，在预定时间后控制GPS模块打开，以便于GPS模块能够即时的定位，再通过GPS模块将功能按键对应的信号通过GSM模块发送至该老人的赡养人的手机中，以便赡养人能够即时了解老人的出行情况，通过GSM模块的通讯连接，赡养人还能够随时查到老人的实时位置，对老人的外出情况进行实时的监控，当出现异常状况时，它的赡养人能够最早得知老人的所在位置，便于即时进行相应的措施。老人通过智能拐杖可以进行电话拨打，不需要再携带手机，智能拐杖上的按键较少，赡养人将他的号码设置在智能拐杖上，并将智能拐杖上的相应按钮设置为拨打该号码的快拨按键，老人只需要一键即可联系到对应的赡养人，无需复杂的操作。

以上仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结果或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种老人外出监控系统，其特征在于：包括设于房屋主门上的门禁装置、与门禁装置短距离无线通讯连接的智能拐杖以及与所述智能拐杖通讯连接的用于通过智能拐杖对老人外出行踪进行监控的通讯设备；所述门禁装置包括壳体、设于壳体内的主控模块、与主控模块的电源端电连接的第一电源模块、与主控模块的第一数据传输端子电连接的RFID模块、与主控模块的第二数据传输端子电连接的短距离无线发送模块、与主控模块的按键信号输入端子电连接的按键模块、与主控模块的门禁驱动信号输出端子电连接的门禁驱动模块；所述智能拐杖包括拐杖本体以及设于拐杖本体上的监控系统，所述监控系统包括主控电路、与主控电路输入端电连接的第一按键模块、与所述主控电路的输出端电连接的GSM模块、与所述主控电路的数据传输端电连接的SD卡电路、与所述主控电路的GPS信号接收端电连接的GPS模块、短距离无线接收模块以及第二电源模块。

2.如权利要求1所述的老人外出监控系统，其特征在于：所述第一电源模块采用5V电源为门禁装置供电，包括USB电源线接口以及电源开关S2，所述电源开关S2的一端与USB电源线接口接入的5V电源连接，另一端通过一电阻R2与发光二极管LED0的阳极连接，所述发光二极管LED0的阴极接地，所述电源开关S2的另一端还直接与主控模块的电源端电连接。

3.如权利要求2所述的老人外出监控系统，其特征在于：所述主控模块包括主控芯片U4、与主控芯片U4的复位端子电连接的复位电路以及与主控芯片U4的晶振端子电连接的晶振电路，所述主控芯片U4采用型号为STC11F08XE的单片机，所述复位电路包括复位开关S1、电容C3以及电阻R1，所述主控芯片U4的RST引脚依次通过所述电容C3和电阻R1接地，所述复位开关S1与电容C3并联连接，所述主控芯片U4的RST引脚还与所述电源开关S2的另一端连接；所述晶振电路包括晶振XTAL、电容C1以及电容C2，所述晶振XTAL的第一端与所述主控芯片U4的XTAL2引脚连接，所述晶振XTAL的第二端与所述主控芯片U4的XTAL1引脚连接，所述晶振XTAL的第一端和第二端分别通过所述电容C2和电容C1接地。

4.如权利要求3所述的老人外出监控系统，其特征在于：所述主控芯片U4的P3.0引脚和P3.1引脚分别作为所述第一数据传输端子的接收引脚和发送引脚，所述主控芯片U4的P3.0引脚和P3.1引脚分别与所述RFID模块的发送端子和接收端子数据连接。

5.如权利要求3所述的老人外出监控系统，其特征在于：所述主控芯片U4的P1.6引脚和P1.7引脚分别作为所述第二数据传输端子的接收引脚和发送引脚，所述主控芯片U4的P1.6引脚和P1.7引脚分别与所述短距离无线发送模块的发送端子和接收端子数据连接。

6.如权利要求3所述的老人外出监控系统，其特征在于：所述按键模块包括按键S3、按键S4、按键S5以及按键S6，所述按键S3、按键S4、按键S5以及按键S6的第一端分别通过电阻R22、电阻26、电阻27以及电阻28与5V电源相连，所述按键S3、按键S4、按键S5以及按键S6的第二端均接地，所述按键S3与电阻R22之间的节点与主控芯片U4的P2.0引脚相连，按键S4与电阻R26之间的节点与所述主控芯片U4的P2.1引脚相连、按键S5与电阻R27之间的节点与所述主控芯片U4的P2.2引脚相连、按键S6与电阻R28之间的节点与所述主控芯片U4的P2.3引脚相连。

7.如权利要求3所述的老人外出监控系统，其特征在于：所述门禁驱动模块包括三极管Q3、电阻R3以及电阻R4，所述三极管Q3的基极通过所述电阻R3与所述主控芯片U4的P1.1引脚相连，所述三极管Q3的基极还直接通过所述电阻R4接地，所述三极管Q3的发射极接地，集电极与门禁锁的负极连接，所述门禁锁的正极接5V电源。

8.如权利要求1所述的老人外出监控系统，其特征在于：所述短距离无线发送模块为Zigbee发送模块。

9.如权利要求1所述的老人外出监控系统，其特征在于：所述第二电源模块包括第一电源转换电路及第二电源转换电路，所述第一电源转换电路包括降压芯片U3、若干电容、电感L1、电阻R20、可调电阻R15、二极管D4，所述降压芯片U3的VIN引脚与锂电池的电源输出端相连，用于接收锂电池输出的12V直流电源，所述降压芯片U3的VIN引脚还通过一电容C160接地；所述降压芯片U3的/OFF引脚以及GND引脚均接地；所述降压芯片U3的OUT引脚通过所述电感L1输出+5V电源，以用于为所述GPS模块和GSM模块的GSM接口电路供电，所述降压芯片U3的OUT引脚还通过所述电感L1与第二电源转换电路相连，所述降压芯片U3的OUT引脚还依次通过电感L1、电容C17接地；所述降压芯片U3的FB引脚通过所述电阻R20接地，所述降压芯片U3的FB引脚与所述电阻R20之间的节点通过所述可调电阻R15与电感L1与电容C17之间的节点相连，电容C14与所述可调电阻R15并联连接；

述第二电源转换电路包括降压芯片U1、若干电容、电感L2、电阻R50、可调电阻R30a、二极管D10，所述降压芯片U1的VIN引脚与所述降压芯片U3的OUT引脚相连，用于接收经过第一电源转换电路转换后输出的+5V电源，所述降压芯片U1的VIN引脚还通过一电容C50接地；所述降压芯片U1的/OFF引脚以及GND引脚均接地；所述降压芯片U1的OUT引脚通过所述电感L2输出+3.3V电源，以用于为主控电路、第一按键模块供电；所述降压芯片U1的OUT引脚还依次通过电感L2、电容C600接地；所述降压芯片U1的FB引脚通过所述电阻R50接地，所述降压芯片U1的FB引脚与所述电阻R50之间的节点通过所述可调电阻R30a与电感L2与电容C600之间的节点相连，电容C100与所述可调电阻R30a并联连接。

10.如权利要求1所述的老人外出监控系统，其特征在于：所述主控电路包括主控芯片、为主控芯片供电的供电电路、与主控芯片连接的晶振电路以及复位电路，所述主控芯片采用型号为STM32F103ZET6的单片机；

所述供电电路包括电阻R13、电容C20以及电容C22，所述电阻R13的第一端接3.3V电源，第二端与所述主控芯片的VDDA引脚相连，还分别通过电容C20以及电容C22接地，所述主控芯片的VSSA引脚接地；

所述晶振电路包括晶振Y1、晶振Y2、电阻R14、电容C16、电容C19、电容C21以及电容C23，所述晶振Y1的第一端与所述主控芯片的PC15引脚连接，还通过所述电容C19接地，第二端与所述主控芯片的PC14相连，还通过电容C16接地；所述晶振Y2的第一端与所述主控芯片的OSC_IN引脚相连，第二端与所述主控芯片的OSC_OUT相连，所述晶振Y2第二端还通过所述电阻R14与第一端相连，所述晶振Y2的第一端和第二端分别通过电容C23和电容C21接地；

所述复位电路包括按键RESET1、电容C18以及电阻R12，所述电阻R12的第一端接3.3V电源，第二端通过电容C18接地，所述按键RESET1与所述电容C18并联连接，所述电阻R12与所述电容C18之间的节点与所述主控芯片的NRST引脚相连。