基于STM32單片機健康監(jiān)測模塊的設(shè)計與實現(xiàn)

目錄

TOCo1-3hzu摘要1

第1章緒論3

1.1設(shè)計研究背景及意義3

1.2發(fā)展現(xiàn)狀3

1.3論文研究內(nèi)容3

第2章系統(tǒng)整體設(shè)計及原理概述5

2.1系統(tǒng)整體方案的設(shè)計5

2.2體溫檢測5

2.3心率檢測6

2.4血氧飽和度檢測6

2.5藍(lán)牙通信技術(shù)7

第3章監(jiān)測模塊系統(tǒng)的硬件設(shè)計8

3.1系統(tǒng)硬件總體設(shè)計8

3.2主控模塊的選擇8

3.3體溫采集模塊的設(shè)計9

3.4心率及血氧采集模塊的設(shè)計9

3.5顯示模塊的電路設(shè)計10

3.6藍(lán)牙模塊的電路設(shè)計11

3.7電源電路設(shè)計11

第4章監(jiān)測模塊系統(tǒng)的軟件設(shè)計13

4.1軟件設(shè)計語言及程序流程13

4.2體溫檢測的算法設(shè)計13

4.3心率檢測的算法設(shè)計14

4.4血氧檢測的算法設(shè)計14

4.5LCD顯示模塊程序設(shè)計15

4.6本章小結(jié)16

第5章實驗平臺的測試17

5.1硬件部分測試17

5.2軟硬件的聯(lián)合測試17

第6章總結(jié)與展望19

6.1總結(jié)19

6.2不足與展望19

參考文獻20

附錄系統(tǒng)電路圖22

PAGE*Arabic17

摘要

在社會迅速發(fā)展和生活質(zhì)量日益改善的當(dāng)代，人們對自己的身體健康狀況也越來越重視，因此設(shè)計一個小型的健康監(jiān)測系統(tǒng)具有一定意義。為了提高人體健康監(jiān)測水平，本系統(tǒng)旨在STM32F103C8T6單片機的基礎(chǔ)上嵌入多種傳感器，通過對硬件集成電路的設(shè)計和軟件編程開發(fā)實現(xiàn)對健康數(shù)據(jù)的收集和處理，最后由LCD液晶顯示屏實時顯示待測人體當(dāng)前體溫、心率和血氧飽和度等數(shù)據(jù)。經(jīng)實物測試驗證，本系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，基本完成了基于單片機的健康監(jiān)測模塊的設(shè)計與實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：單片機；傳感器；健康監(jiān)測模塊

第1章緒論

1.1設(shè)計研究背景及意義

21世紀(jì)的社會是智能化社會，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”在十二屆全國人大三次會議上的提出，使社會向著移動信息化方向加速邁進。在新冠肺炎疫情的影響下，人們對自身的健康狀況也越來越關(guān)注，由此催生出能夠?qū)崟r進行自我監(jiān)控的設(shè)備，各種智能手環(huán)的涌現(xiàn)就是智能化社會日趨突現(xiàn)的鮮明實例，其主要應(yīng)用于監(jiān)測戶外運動，監(jiān)測睡眠，心率及血氧監(jiān)測等。

2015年國家首次出臺了智能可穿戴設(shè)備行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，其中《可穿戴產(chǎn)品分類與標(biāo)識》、《可穿戴產(chǎn)品數(shù)據(jù)規(guī)范》和《可穿戴產(chǎn)品應(yīng)用服務(wù)框架要求》將進一步推動該行業(yè)的規(guī)范化與標(biāo)準(zhǔn)化，這三項標(biāo)準(zhǔn)也將對于智能穿戴設(shè)備的發(fā)展具有不可磨滅的的推動作用REF_Ref100956232rh[1]。

在萬物互聯(lián)的當(dāng)代，手機和各類電子產(chǎn)品的出現(xiàn)，極大的便捷了我們的生活。通過手機客戶端，用戶已經(jīng)能夠隨時了解自身的生理參數(shù)及身體狀況，從而更科學(xué)地指導(dǎo)人們制定出合理、健康的運動方案，從而實現(xiàn)對身體進行調(diào)節(jié)和鍛煉[2]，因此設(shè)計一款擁有實時監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析功能的智能手環(huán)具有重要意義。

1.2發(fā)展現(xiàn)狀

自從2012年以后，國內(nèi)的智能手環(huán)產(chǎn)品大范圍進入市場，隨著4G時代的到來，智能手環(huán)也具備了和手機一樣的數(shù)據(jù)分享功能。隨著科學(xué)睡眠監(jiān)測、移動支付及多設(shè)備協(xié)同等實用性功能的出現(xiàn)，極大地擴寬了智能手環(huán)的用戶群體[3]。近年來，隨著人們對自身健康的重視程度不斷增加，眾多科技企業(yè)致力于研究各種智能穿戴設(shè)備，并不斷進行此項技術(shù)的改革和創(chuàng)新?，F(xiàn)在的國產(chǎn)智能手環(huán)發(fā)展得很快，功能也變得更多樣，不但可以檢測身體運動狀況，還可以實時監(jiān)測心跳和血氧，甚至可以科學(xué)監(jiān)測人的睡眠狀況，非常符合當(dāng)今人們的日常需求。

在人們越來越關(guān)注身體健康的前提下，可以進行運動數(shù)據(jù)分析與健康監(jiān)控的手環(huán)很有市場，各大廠商的智能手環(huán)銷量也充分地證明了這一點。真實且準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)記錄、精準(zhǔn)的食物攝入分析、對夜間睡眠質(zhì)量的科學(xué)分析以及快捷支付的賬戶安全等問題都將成為智能手環(huán)產(chǎn)品未來的發(fā)展瓶頸[1]。

1.3論文研究內(nèi)容

本設(shè)計旨在通過單片機進行對健康監(jiān)測模塊的簡單設(shè)計與實現(xiàn)，論文主要通過Keil開發(fā)環(huán)境，使用C語言進行程序編寫，主要由單片機(MCU)、5V電源模塊、傳感器模塊等組成。為了讓系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)更加小型化，利用畫圖軟件對電路進行了優(yōu)化設(shè)計，通過一塊集成的電路板，實現(xiàn)同時采集體溫、心率及血氧飽和度等生理參數(shù)，同時，利用AltiumDesigner軟件進行了布線的設(shè)計及優(yōu)化。

本文大致分為六個章節(jié)，具體安排如下：

第一章，緒論。首先對本設(shè)計的研究背景及相關(guān)發(fā)展?fàn)顩r進行了

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