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基于STM32的个人健康监控系统设计与实现

发表时间：2021/8/3 来源：《论证与研究》2021年6期作者：陈俊吉隆琼林

[导读] 摘要：随着社会的高速发展，中国逐渐步入老龄化社会。老年人的子女、社区个人专属大夫急需一款能实时监测老年人身体健康的系统。基于此，本课题设计了一款基于STM32利用物联网、单片机控制系统和传感器等技术的个人健康监控系统对老年人的身体健康进行监测，为其健康档案提供实时数据。该系统采用温度传感器、心率传感器对人体温度和心率进行实时监测，采用环境PM2.5采集传感器对环境PM2.5进行动态测量；利用物联网

                                                            陈俊吉    隆琼林
                                                     （重庆工程学院 400900）
        摘要：随着社会的高速发展，中国逐渐步入老龄化社会。老年人的子女、社区个人专属大夫急需一款能实时监测老年人身体健康的系统。基于此，本课题设计了一款基于STM32利用物联网、单片机控制系统和传感器等技术的个人健康监控系统对老年人的身体健康进行监测，为其健康档案提供实时数据。该系统采用温度传感器、心率传感器对人体温度和心率进行实时监测，采用环境PM2.5采集传感器对环境PM2.5进行动态测量；利用物联网、单片机控制系统等技术，通过上位机对健康系统进行监测。该系统实现了对人体体温、心率、环境PM2.5监测和各种数据上传到用户子女或社区医院个人专属大夫处等功能，具有操作简单、使用方便、价格适中、精度高等优点，适合大众消费群体。
        关键词：物联网技术；单片机；心率；PM2.5；APP
        1 引言
        随着当前世界形势的不断复杂变化和居民生活水平提高，以及我国国民经济的高速健康发展，中国已逐渐步入老龄化社会。根据第七次人口普查数据显示，我国现有的已超过60岁的人口数量已经超过2.6亿人，65岁以上人口数量已超过1.9亿人，预计到二十世纪三十年代，我国会进入“中度老龄化”阶段。而且，大部分的老年人都患有“三高”等疾病，这些疾病对老年人的健康是一种威胁，降低了老年人的生活质量。年轻人由于工作压力等问题无法时刻陪伴在父母身边，那么如何让老年人的子女或社区医院大夫既能掌握老年人的健康状况，又能减轻工作压力？本文基于嵌入式技术和Java技术设计了一款基于STM32的个人健康监控系统，能及时记录老年人的温度、心率和周围环境中的PM2.5含量等，这样就可以让子女对父母的身体状况进行监控，如遇问题可尽早做出处理，能有效提高对空巢老人的健康监控和家庭生活的幸福指数。
        2 系统总体方案设计
        2.1 系统功能
        基于STM32的个人健康监控系统具有人体温度采集、人体心率采集、环境PM2.5含量采集、采集数据显示、超阈值报警、数据发送等功能。通过MLX90614体温传感器采集人体的体温，若采集的人体温度处于设定的阈值范围外，则进行报警，提示应及时去医院治疗，并通过手机APP将采集到的数据传输到老年人子女的手机或社区医院个人专属大夫处；通过MAX30102心率传感采集人体的心率变化，若采集到的人体心率处于设定的阈值范围外，则进行告警，提示应及时去医院治疗，并通过手机APP将采集到的数据传输到老年人子女的手机或社区医院个人专属大夫处；通过GP2Y1014AU环境PM2.5传感器采集环境中的PM2.5动态变化量，若采集的PM2.5处于设定的阈值范围外，则进行告警，提示老年人出门时注意保护好自己或不要出门，并通过手机APP将采集到的数据传输到老年人子女的手机或社区医院个人专属大夫处；在液晶显示屏上显示从系统时钟RTC获得的时间，可通过手机APP上的时间授时按钮进行同步。
        2.2 系统硬件设计
        基于STM32的个人健康监控系统是由人体温度采集模块、人体心率模块、环境PM2.5采集模块、报警模块、通信模块、显示模块、稳压模块组成。本系统采用STM32F103RCT6作为主控芯片[1]，结合人体温度传感器对人体温度进行检测，同时选用心率传感器进行心率检测，环境PM2.5传感器进行周围环境中的PM2.5含量检测。通过主控芯片处理后，将检测到的人体健康数据和环境PM2.5含量数据及时传输到OLED液晶显示屏中，同时采用Java技术对手机APP界面设计，为老年人的健康监控提供依据[2]。
        2.3 系统软件设计
        系统软件采用KeiluVision5编译环境，利用Java技术进行人机界面设计，可有效对人体温度、心率、环境PM2.5参数进行显示和分析。单片机上电后，进行系统初始化，若没有初始化成功，则会进行报错；若初始化成功，则进行Timer中断处理，在初始化过程中会设定系统时间。当中断为Timer 1时，进行人体温度采集显示，同时将采集的数值上传至手机APP，然后判断数值是否在设定的阈值外，若在设定的阈值外，则进行报警处理；若没有在设定的阈值外，则返回继续采集人体温度。当中断为Timer 2时，进行人体心率采集显示，同时将采集的数值上传至手机APP，然后判断数值是否在设定的阈值外，若在设定的阈值外，则进行报警处理；若没有在设定的阈值外，则返回继续采集人体心率。当中断为Timer3时，进行环境PM2.5采集显示，同时将采集的数值上传至手机APP，然后判断数值是否在设定的阈值外，若在设定的阈值外，则进行报警处理；若没有在设定的阈值外，则返回继续采集环境PM2.5。
        2.4 系统测试
        使用J-Link下载器将STM32开发板与计算机相连。老人手指放在与STM32开发板相连的心率传感器（Pulse Sensor）和温度传感器上，就可以看到OLED显示屏上分别显示出测得单位时间内的心率值、实时温度值和健康状态。系统经过调试，硬件测试结果如图1所示。通过显示屏可以及时记录和监测居家老人的生理参数，有效提升老人的居家幸福指数。

         3 结论
         本文利用嵌入式技术和Java技术设计了一款基于STM32的个人健康监控系统。该系统利用嵌入式技术和Java技术，采用STM32F103RCT6为控制核心，进行人体温度、心率和环境PM2.5检测模块的设计，以及对个人健康监控系统测试。结果表明，该系统具有实时、及时反馈的特点，可以实时监控空巢老人的健康状况，有效帮助子女对老人的身体状况进行掌握，以便做出及时的处理，有效提升了家庭生活的幸福指数。
         参考文献：
         [1]郑洁,袁林江.基于无线传感器网络的智能家居系统设计与实现[J].通信电源技术,2020.
         [2]姚峥嵘,江河,胡铭,谢静,刘猛.智能可穿戴设备的功能创新及用户体验创新—以Shadow智能运动衣为例[J].科技经济导刊,2018.