基于單片機的尿濕檢測及報警系統設計

吳永兵 張金博

摘 要 設計采用STM32單片機作為核心，溫濕度傳感器作為信息采集端口，將采集到的溫度、濕度模擬電壓信號通過導線傳輸給單片機，然后單片機由無線形式傳送信息交由終端顯示。該設計可以采用手動設置濕度的上、下限值，只要與設定的值不符合時，即濕度過高或過低，則會觸發報警并在終端顯示實時的需照顧人員情況，然后通過網絡將需要照顧人員的情況發送至護理人的APP或電腦終端。在特殊人群緊急需要幫助時可按下呼叫按鈕， 此時在終端上會顯示呼叫位置表示呼叫指示。同時在APP上會顯示呼叫，用來提醒護理人員及時解決，當問題得到解決后需在計算機上取消呼叫， 來表示問題已經得到解決。當有多個呼叫時， 計算機部分會記錄每個信號來源，并提醒護理人員有報警通知， 當護理人員收到并處理報警后，通過按鈕回復給特殊人群以實現雙向傳輸。當所有的問題都得到解決后，護士人員可以按計算機或APP上的完成鍵，消除報警。每次處理后，計算機實時更新報警記錄。

關鍵詞 護理 溫濕度傳感器 雙向傳輸 APP

中圖分類號：TP368 文獻標識碼：A

0引言

科技在不斷地進步，無線技術以被越來越多的人認可和應用，無線控制技術也逐步面向成熟。當代大多數醫院的病床呼叫應答系統都是有線傳輸方式，這種有線的傳輸方式比較麻煩，不易大規模應用。隨著近年來無線通信領域技術不斷發展，技術越來越成熟，普遍應用到生活、娛樂、學習和軍工等領域，這為研究和開發無線傳輸方式的病床呼叫應答系統提供了有力的技術支持。現在無線控制技術有飛快發展，目前，雖然已經存在無線控制的呼叫系統，但是最終實現的結果都不盡人意，存在很多現實的問題。設計了一個簡單的RC充放電低成本電路，通過觀測在無尿濕情況和有尿濕情況下電容值的變化，依靠硬件抗干擾設計和軟件自適應濾波算法，能夠準確判斷是否有尿濕發生。理論分析和計算機仿真結果表明，該方法能有效監測嬰幼兒、老年人的尿濕狀況，還可以濾除環境變化對微小電容容值的影響。

1系統硬件設計

本設計主要包括：單片機控制模塊、溫濕度檢測、溫濕度調節、溫濕度顯示模塊、主動呼叫模塊，無線傳輸模塊，音樂報警模塊。

2硬件設計

2.1單片機介紹

STM32單片機基本特點：內核：ARM32位Cortex-M3 CPU，最高工作頻率72MHz，1.25DMIPS/MHz；單周期乘法和硬件除法。存儲器：片上集成32-512KB的Flash存儲器；6-64KB的SRAM存儲器。時鐘、復位和電源管理：2.0-3.6V的電源供電和I/O接口的驅動電壓；上電復位（POR）、掉電復位（PDR）和可編程的電壓探測器（PVD）；4-16MHz的晶振，內嵌出廠前調校的8MHz RC振蕩電路；內部40 kHz的RC振蕩電路，用于CPU時鐘的PLL，帶校準用于RTC的32kHz的晶振。低功耗：3種低功耗模式：休眠，停止，待機模式，為RTC和備份寄存器供電的VBAT。調試模式：串行調試（SWD）和JTAG接口。DMA：12通道DMA控制器。支持的外設：定時器，ADC，DAC，SPI，IIC和UART。

2.2單片機的引腳配置

浮空輸入：浮空（floating）就是邏輯器件的輸入引腳即不接高電平，也不接低電平。由于邏輯器件的內部結構，當它輸入引腳懸空時，相當于該引腳接了高電平。一般實際運用時，引腳不建議懸空，易受干擾。帶弱電上拉輸入：上拉就是把電位拉高，比如拉到VCC。上拉就是將不確定的信號通過一個電阻位在高電平，電阻同時起限流作用，弱強只是上拉電阻的阻值不同，未嚴格區分。

2.3 LCD1602液晶顯示模塊電路

利用其物理特性，通過控制電壓來控制顯示區域，有電就可以正確顯示，可以顯示任何想要的設計。液晶具有體積小，適合于大規模集成電路直接驅動，易于實現全彩色顯示的特點，目前已廣泛應用于各個領域的生活，毫無疑問這也是信息時代不可或缺的一部分。

2.4報警模塊

本設計中四個床位使用一個蜂鳴器報警，接在P3.0引腳上，在中斷掃描中，當有人呼叫時開啟蜂鳴器，而后利用定時器0中斷控制報警10s。

3軟件設計方案

系統選用C語言編寫程序，在keil uVision5軟件環境下編譯與調試，系統對各模塊程序進行初始化，然后進行對溫濕度數據采集并編寫數據采集子程序來完成數據采集。將采集到的數據進行濾波處理后顯示在LCD屏上。

4測試

本系統設計采用軟硬件結合的方法，通過軟件控制硬件電路，實現預期效果。在實驗室測試時，先在編程軟件上編寫，調試相應程序，然后下載到硬件系統中通過運行程序來檢查結果，經過多次的修改，終于達到了設計結果。向溫濕度傳感器吹氣，此時LCD顯示屏的濕度由設定的固定值上升，達到一定值時，若超過設定的最大濕度值時，則蜂鳴器報警。

5總結

本設計基于單片機的尿濕檢測及報警系統。該系統通過以STM32單片機工作處理器核心，外接溫濕度傳感器和LED顯示屏，能夠有效到針對尿濕進行報警。通過查找資料，充分利用圖書館和網絡資源等方法，經過努力，整個系統實現了預期的目標。通過這次畢業設計，我對尿濕加熱報警器有了一定的認識，相信人們的生活也處處都離不開它。由此可見進一步提高系統的可靠性有很大的潛力，因此，開發和研制尿濕加熱報警器具有十分重要的實際意義。

作者簡介：吳永兵（1995年3月-）男，漢族，陜西省榆林市，本科，陜西國際商貿學院， 研究方向：電子科學與技術；張金博（1971年2月-）男，漢族，陜西省扶風縣 ，本科，陜西國際商貿學院高級工程師， 研究方向：工業自動化，物聯網，電子科學與技術。

參考文獻

[1] 梁桂明.創造學與新產品開發思路及實例[M].北京：機械工業出版社，2005.

[2] 劉仲林.中國創造學概論[M].天津：天津人民出版社，2001.