基于STM32智能手環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

王彰云

(廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 南寧 530001)

0 前言

隨著國內(nèi)人們的平均壽命變長以及新生兒出生率降低，老年人的比重越來越大，老年人的身體健康是社會需要加大關(guān)注的一個問題。利用便捷的電子設(shè)備來監(jiān)測老年人的身體健康狀況，已經(jīng)成為老年人監(jiān)護領(lǐng)域的熱門研究方向。本文研究的智能手環(huán)能實時監(jiān)測老人的運動姿態(tài)，實時監(jiān)測老人的心率及血壓值，并能連續(xù)存儲這些數(shù)據(jù)，為老人的健康管理提供有效的參考[1]。

1 智能手環(huán)控制系統(tǒng)組成

智能手環(huán)控制系統(tǒng)由溫濕度采集模塊、心率/血壓采集模塊、陀螺儀模塊、WIFI模塊以及OLED現(xiàn)實模塊組成。智能手環(huán)使用STM32作為控制器，接收傳感器發(fā)送的溫度、濕度、心率、血壓以及運動狀況等數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進行處理，分析人體所處的運動狀態(tài)以及身體健康情況，并把結(jié)果在OLED顯示屏進行顯示，同時數(shù)據(jù)通過WIFI模塊上傳到計算機進行存儲，作為老人健康動態(tài)管理的依據(jù)。智能手環(huán)控制系統(tǒng)框圖如圖1所示[2-3]。

圖1 智能手環(huán)控制系統(tǒng)框圖

2 智能手環(huán)硬件電路設(shè)計

2.1 STM32微處理器

采用STM32F411作為系統(tǒng)的微處理器，該處理器功能強大，擴展性能好，最高可以運行100MHz的頻率信號，有16通道的12位A/D轉(zhuǎn)換接口，有3個I2C接口，3個usart串行接口、1個SDIO接口，內(nèi)部有豐富的定時器，并且可以運行簡易的操作系統(tǒng)。

2.2 心率/血壓采集模塊

該模塊采用HP-6傳感器，該傳感器采用光電信號實現(xiàn)對人體心率和血壓的監(jiān)測。傳感器工作的原理是通過綠色發(fā)光二極管發(fā)光來捕獲人體脈搏跳動的強弱變化，把這些變化轉(zhuǎn)換成電壓來反映心率血壓的變化，再根據(jù)其內(nèi)部心率和血壓計算算法得到準(zhǔn)確的心率和血壓測量數(shù)據(jù)[4]。其電路如圖2所示。

2.3 陀螺儀模塊

在該模塊中采用MPU6050六軸傳感器，該傳感器內(nèi)部帶有三軸陀螺儀和三軸加速度傳感器，2個I2c接口，利用自帶數(shù)字運動處理器硬件加速引擎，還可以輸出9軸姿態(tài)融合演算數(shù)據(jù)。內(nèi)部的三軸陀螺儀可以檢測人體的運動狀態(tài)，三軸加速度傳感器還可以對人體運動計步，并轉(zhuǎn)換成消耗的卡路里。陀螺儀模塊對應(yīng)的電路如圖3所示。

圖2 心率和血壓測量

2.4 溫濕度采集模塊

在溫濕度采集模塊中，采用SHT20傳感器。該傳感器輸出的溫濕度信號為數(shù)字量，并采用I2C接口模式，電路連接簡單，數(shù)據(jù)傳輸與采集很便捷。另外該傳感器溫濕度轉(zhuǎn)換精度高，可以工作在潮濕、高溫的復(fù)雜環(huán)境，可以實時輸出當(dāng)前環(huán)境溫度和濕度數(shù)據(jù)。

2.5 OLED顯示模塊以及WIFI模塊

本系統(tǒng)采用OLED顯示屏，其具有發(fā)光效率高且能耗低、屏薄且重量輕、抗震特性好、視角度廣畫面不失真、響應(yīng)速度快等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用在電子產(chǎn)品中。通過OLED顯示屏，可以顯示心率、血壓、運動步數(shù)、環(huán)境溫度等參數(shù)。為了更好地記錄這些數(shù)據(jù)，可以通過ESP8266 WIFI向主機發(fā)送數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語

本文設(shè)計的智能手環(huán)控制系統(tǒng)，經(jīng)過安裝測試，其具有功能多、數(shù)據(jù)精度高、響應(yīng)速度快等特點，具有較高的使用價值。