I基于單片機(jī)的幼兒信息管理監(jiān)測(cè)器設(shè)計(jì)近十年以來(lái)，越來(lái)越多更加貼合人體工學(xué)的設(shè)計(jì)出現(xiàn)在我們的日常生活中，不基于現(xiàn)在時(shí)代發(fā)展所帶來(lái)的種種智能產(chǎn)品的大背景下，基于現(xiàn)在經(jīng)常發(fā)生的兒童因父母疏忽而被遺忘在封閉空間或者街頭等地方，本系統(tǒng)就是針對(duì)于兒童安全監(jiān)護(hù)方面所設(shè)計(jì)出來(lái)的，本監(jiān)測(cè)器主要應(yīng)用于幼兒信息化管理，監(jiān)測(cè)器可實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度、體溫和脈搏計(jì)數(shù)等功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)兒童安全、健康的監(jiān)測(cè)與管理。該監(jiān)測(cè)器集成了溫度傳感器、環(huán)境溫度傳感器、心率脈搏傳感器等，可對(duì)人體不同生理參數(shù)進(jìn)行采集測(cè)量；而且會(huì)采集到更加實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的生理數(shù)據(jù)，且由于集成了大容量的存儲(chǔ)單元，因此可連續(xù)長(zhǎng)數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)并隨時(shí)調(diào)取，監(jiān)護(hù)人可隨時(shí)方便了解自己小孩的生理健 1 11.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 22系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ) 2.1藍(lán)牙技術(shù) 32.1.1低功耗藍(lán)牙省電原理 32.1.2藍(lán)牙體系結(jié)構(gòu) 42.1.3設(shè)備工作狀態(tài)角色與分類 4 72.2單片機(jī)的選取 82.3傳感器的選取 93兒童監(jiān)測(cè)器的架構(gòu) 3.1芯片與藍(lán)牙天線的設(shè)計(jì) 3.2硬件研究設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 13.2.1藍(lán)牙模塊 3.3.2傳感器模塊 3.3.3警報(bào)模塊 3.3.4LCD模塊 3.3Android終端應(yīng)用程序技術(shù)設(shè)計(jì) 3.3.2藍(lán)牙設(shè)備初始化 3.3.3掃描連接兒童監(jiān)測(cè)器 4.1數(shù)據(jù)采集測(cè)試 4.2警報(bào)測(cè)試 總結(jié)與展望 參考文獻(xiàn) 211二十世紀(jì)以來(lái)，隨著科技的的加快進(jìn)步和日益完善，越來(lái)越多的科技衍生品出現(xiàn)在我們的生活中。而且其中的穿戴產(chǎn)品涉及的領(lǐng)域也從最開始的豐富生活的領(lǐng)域拓展到了運(yùn)動(dòng)生活和身體醫(yī)保等領(lǐng)域?；谙认碌目纱┐鞯漠a(chǎn)品飛速發(fā)展的大背景下，結(jié)合近幾年常有小朋友被遺忘在汽車?yán)锒l(fā)生危險(xiǎn)的現(xiàn)實(shí)狀況，那么本篇文章就詳細(xì)描述了關(guān)于兒童監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。其實(shí)在硬件方面依然有很多技術(shù)難題沒(méi)有突破，包括操控端和硬件方面的信息交互問(wèn)題還并不完美，并且穿戴式設(shè)備會(huì)通過(guò)各種傳感器來(lái)采集你的個(gè)人數(shù)據(jù)，位置，健康等等，每個(gè)設(shè)備都是可以聯(lián)網(wǎng)的，而沒(méi)有對(duì)這些用戶隱私做出較好的保護(hù)。當(dāng)然，這并不能阻擋這一行業(yè)前進(jìn)的腳步，就會(huì)通過(guò)stm32單片機(jī)通過(guò)程序進(jìn)行運(yùn)作現(xiàn)如今兒童安全成為了現(xiàn)在熾手可熱的話題3,兒童被鎖入車內(nèi)或被困于電梯內(nèi)所以在2016年穿戴設(shè)備市場(chǎng)持續(xù)低溫的背景下，兒童相關(guān)設(shè)備仍然居高不下，且相成為進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的重要入口和移動(dòng)應(yīng)用終端。目前在國(guó)內(nèi)備的主要功能都是圍繞定位和通話為核心，主要是抓住了父母對(duì)孩子的實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)的消費(fèi)點(diǎn)，但是各品牌競(jìng)爭(zhēng)開發(fā)出偏向于娛樂(lè)方面的功能4,事實(shí)上，定位和通話以現(xiàn)在的技術(shù)來(lái)說(shuō)都無(wú)法做到非常高的精確度，并且其相關(guān)方面的也沒(méi)有做到十全十美，那么剛需并未得到完測(cè)準(zhǔn)確度、安全性能等方面還存在著許多的不足，智能可穿戴行業(yè)市場(chǎng)調(diào)查分析顯示，簡(jiǎn)單實(shí)用的藍(lán)牙手環(huán)收到了大部分人的追捧。據(jù)了解發(fā)現(xiàn)，雖然國(guó)內(nèi)的可穿戴設(shè)備熱度比較高，但是實(shí)際的轉(zhuǎn)入生產(chǎn)率卻比較低。雖然兒童手環(huán)在家庭市場(chǎng)一片叫好，但是還出現(xiàn)了諸多問(wèn)題5;那么中和家庭關(guān)于兒童可穿戴設(shè)備的矛盾，實(shí)現(xiàn)父母能夠?qū)⒆拥陌踩O(jiān)護(hù)，國(guó)內(nèi)關(guān)于可穿戴設(shè)備還需要進(jìn)一步研究和發(fā)展。使用藍(lán)牙技術(shù)將監(jiān)測(cè)器與終端連接，大人用手機(jī)來(lái)接收信息和警報(bào)，兒童帶監(jiān)2引腳與各類傳感器相連，整合數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙通信模塊隨時(shí)與手機(jī)app進(jìn)行交本設(shè)計(jì)包括三個(gè)功能：其一是利用傳感器對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象測(cè)量體溫與心率等信息；其二是可以根據(jù)按鍵給溫度設(shè)定上限值，并根據(jù)按鍵給心率設(shè)置上限和下限值，通過(guò)按鍵可以切換報(bào)警模式和監(jiān)測(cè)模式，報(bào)警機(jī)制就是超出設(shè)定值的上下限；其三stm32系統(tǒng)板會(huì)整合各類信息，將所采集到的數(shù)32系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)是由低功耗藍(lán)牙技術(shù)提供的，可以更快地搭建需要低功耗連接的應(yīng)用。該組件包含一個(gè)符合藍(lán)牙內(nèi)核規(guī)范版本v4.1的協(xié)議棧，此協(xié)議棧中的各類API函數(shù)可以允許用戶應(yīng)用程序能通過(guò)堆棧來(lái)連接到基礎(chǔ)硬件。那么與傳統(tǒng)經(jīng)典藍(lán)低功耗問(wèn)題是藍(lán)牙技術(shù)前進(jìn)的最大在阻力，產(chǎn)生該問(wèn)題的原因在于傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)采用16~32個(gè)頻道進(jìn)行廣播，而根據(jù)藍(lán)牙4.0協(xié)議規(guī)范，低功耗藍(lán)牙的廣播通道僅此狀態(tài)下，協(xié)議也對(duì)通信方式加以優(yōu)化，數(shù)據(jù)發(fā)送間隔時(shí)間增加到0.5~4s,那么它僅使用一個(gè)協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)服務(wù)器的發(fā)現(xiàn)，開銷更小；比正常工作狀態(tài)下發(fā)送更少的數(shù)據(jù)量。它可以使用更少的時(shí)間發(fā)送同等數(shù)量的數(shù)據(jù)。兩種藍(lán)牙對(duì)比見(jiàn)表2-1。經(jīng)典藍(lán)牙(BT)低功耗藍(lán)牙(BLE)工作頻率通信距離發(fā)送數(shù)總時(shí)間大于等于100毫秒小于6毫秒能耗100%(為參考)1%~50%(視使用情況)峰值電流小于30毫安小于15毫安10毫安4毫安空中數(shù)據(jù)傳輸速率主要用途的設(shè)備等電子等控制器層通常接近為一個(gè)物理設(shè)備，能夠收發(fā)電信號(hào)，就像網(wǎng)絡(luò)中的物理層一樣能將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)包；它其中就包括物理層、直接檢測(cè)層、鏈路層，廣播主機(jī)層就包括了兩個(gè)配置文件和兩個(gè)協(xié)議，要注意的是，低功耗所使用的這三條信道，0x0004用于ATT,0x0005用于低功耗信令信道，0x0006為SM所用。低功應(yīng)用層則包括了特性、服務(wù)、規(guī)范三種類型，它使用軟件棧進(jìn)而通過(guò)控制器層4操作系統(tǒng)集成操作系統(tǒng)集成嵌入應(yīng)用應(yīng)用層通用屬性配置文件GATT通用訪問(wèn)配置文件GAP屬性協(xié)議ATT安全管理協(xié)議SMP邏輯鏈路控制及自適應(yīng)協(xié)議L2CAP主機(jī)控制器接口HCT鏈路層LL控制器層物理層PHY主機(jī)層適配層(1)工作狀態(tài)1)查詢送新的查詢，相對(duì)應(yīng)的被掃描設(shè)備每隔相同時(shí)間也會(huì)選擇2)尋呼這一狀態(tài)的主要功能是要呼吁其他設(shè)備加入該網(wǎng)，尋呼設(shè)備每隔一段時(shí)間選擇3)連接通信雙方都會(huì)每隔一段時(shí)間就改變一個(gè)頻率，那么當(dāng)STANDBY是藍(lán)牙設(shè)備的如圖2-2所示。個(gè)5鏈路層狀態(tài)機(jī)同一時(shí)間內(nèi)只允許設(shè)備處于一種激活狀態(tài)，并不是每一個(gè)設(shè)備都要應(yīng)用這五種狀態(tài)，但是廣播和掃描狀態(tài)是必須的。在鏈路層可以同時(shí)存在多個(gè)鏈路狀態(tài)機(jī)，只不過(guò)在具有多個(gè)狀態(tài)機(jī)的鏈路中一些狀態(tài)和角色組合是不能同時(shí)工作(2)工作角色處于鏈路層的設(shè)備工作角色可以有五種：Broadcaster、Scanner、master、(1)作用發(fā)送接入程序；描述器件如何確認(rèn)鏈路和通道在等待方面的要求，該文件主要定義了器件的三種類型，包括BR/EDRBR/EDR/LE,第二種和第三種類型的器件都能在LE物理通道上操作；該文件還描述在通用訪問(wèn)配置文件中定義了低功耗藍(lán)牙設(shè)備在發(fā)現(xiàn)和連和掃描響應(yīng)數(shù)據(jù)格式如圖2-3所示。廣播和掃描響應(yīng)數(shù)據(jù)(31字節(jié))廣播和掃描響應(yīng)數(shù)據(jù)(31字節(jié))二重要部分非重要部分LengthAD類型6廣播和掃描響應(yīng)數(shù)據(jù)由兩部分組成：重要、非重要，數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為31字節(jié)。重要組成部分包含一系列廣播數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體，每個(gè)AD結(jié)構(gòu)體包括長(zhǎng)度域和數(shù)據(jù)域，只要任何一個(gè)bit不為0,且廣播數(shù)據(jù)包是可連接的，都需要攜帶該字段，數(shù)據(jù)字段剩下的描響應(yīng)數(shù)據(jù)擴(kuò)展到31字節(jié)。1)廣播數(shù)據(jù)類型定義①服務(wù)UUIDs廣播類型：設(shè)備可以列出廣播數(shù)據(jù)中實(shí)現(xiàn)的所有服務(wù)U務(wù)UUID既可以是16位也可以是128位。②本地名稱廣播類型：本地名稱廣播類型包含設(shè)備名是簡(jiǎn)稱。廣播和掃描相應(yīng)數(shù)據(jù)至多包含一個(gè)本地名稱廣播類型。簡(jiǎn)稱只包含從全稱③標(biāo)志位廣播類型：標(biāo)志廣播類型包含以布爾值表示一設(shè)備裝置兼容LE和BR/EDR(控制器)、同一設(shè)備裝置兼容LE和BR/EDR。在掃描響應(yīng)數(shù)據(jù)中不包含標(biāo)志位廣播類型，廣播數(shù)據(jù)至多包含一個(gè)標(biāo)志位廣播類型實(shí)值位信息01234保留④從屬連接間隔范圍廣播類型：包含外圍設(shè)備的首選有邏輯連接。最小連接時(shí)間取決于外圍設(shè)備的電池注意事項(xiàng)，最大連接時(shí)間取決于外圍設(shè)備的可用緩沖區(qū)。在建立連接時(shí)，中央設(shè)備應(yīng)使用外圍通用屬性配置文件描述了服務(wù)和屬性特征值的整體框架，就像GAP層負(fù)責(zé)連接相關(guān)的功能，通用屬性配置文件主要負(fù)貴兩個(gè)低功耗藍(lán)牙設(shè)備間通信數(shù)據(jù)的交互，那么在本設(shè)計(jì)中，客戶機(jī)就是可以讀寫數(shù)據(jù)的藍(lán)牙設(shè)備，服務(wù)器就是包含通用屬性7概念，服務(wù)器由一個(gè)或多個(gè)特征值構(gòu)成，一個(gè)Profile由多個(gè)service組成，其中發(fā)送器功能：作為發(fā)送器件用于發(fā)送廣告事件，外設(shè)功能：可以使用連接建立程序來(lái)接收LE物理連接的數(shù)據(jù)基本元素，如服務(wù)(Service)、特性(Charateritic),所有這些元素都包含在的層次結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。(1)主控模塊的選擇本設(shè)計(jì)的主控模塊單片機(jī)選擇了stm32f103c8t6,此單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)有：它造價(jià)便宜，功耗低，但是外設(shè)多，并且開發(fā)簡(jiǎn)單，配套資料及開發(fā)板很多，他的面積只有2811的25%,包括許多串□:CAP和PWM等等。適合所有緊湊型微型應(yīng)用。(2)組成結(jié)構(gòu)1)存儲(chǔ)器8①?gòu)?56K至512K字節(jié)的閃存程序存儲(chǔ)器④DRAM會(huì)因?yàn)殡娙菪枰潆娙缓髮?duì)其進(jìn)行刷新，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確2)時(shí)鐘、復(fù)位和電源管理③內(nèi)嵌4-16MHz品休振蕩器④內(nèi)嵌經(jīng)出廠調(diào)校的8MHz的RC振蕩器⑤內(nèi)嵌帶校準(zhǔn)的40kHz的RC振蕩器3)11個(gè)定時(shí)器①通用定時(shí)器主要應(yīng)用在定時(shí)計(jì)數(shù)，PWM輸出，輸入捕獲②定時(shí)器時(shí)鐘經(jīng)過(guò)PSC預(yù)分頻器之后，即CK_CNT,用來(lái)驅(qū)動(dòng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。③2個(gè)看門狗定時(shí)器(獨(dú)立的和窗型的)④系統(tǒng)時(shí)間定時(shí)器。24位自減型計(jì)數(shù)⑤2個(gè)16位基本定時(shí)器用于驅(qū)動(dòng)DAC4)13個(gè)通信接□①SPI由MISO、MOSI、SCLK、CS組成③多達(dá)3個(gè)SPI接□(18M位/秒)2.3傳感器的選取(1)溫度傳感器溫度傳感器選擇了DS18B20數(shù)字溫度傳感器，當(dāng)主功能振蕩器的頻率受到溫度影響，影響小的話，就會(huì)產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送到減法計(jì)數(shù)器，隨溫度改變而改變，影響小送1,影響大送2,然后對(duì)振蕩器產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，同時(shí)累加器在一旁補(bǔ)充和修正，主要修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值，在計(jì)數(shù)門未關(guān)閉就進(jìn)入反復(fù)1)測(cè)量范圍-55C~+125℃;2)測(cè)溫原理和讀寫時(shí)序相同；3)計(jì)數(shù)門的開放時(shí)間由高溫度振蕩器決定；4)用戶可定義非易失性溫度告警設(shè)置；(2)環(huán)境溫度傳感器根據(jù)需求，環(huán)境溫度傳感器選擇了DHT11數(shù)字溫濕度傳感器，它包括一個(gè)電阻9式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，超低的功耗，特殊的體積安排，20米以上的信號(hào)傳輸距離，這一系列條件使其成為適應(yīng)各種應(yīng)用場(chǎng)景的最佳助攻。DHT壓為3.3V。采用可以單個(gè)引腳就可以完成雙向I/O的單總線數(shù)據(jù)格式，他的一次數(shù)據(jù)傳輸差不多為40比特，首先就是高位先出，這時(shí)就會(huì)觸發(fā)信號(hào)收集，那么使用者就可讀取一部分?jǐn)?shù)據(jù)。電源引腳為了去耦濾波會(huì)在在兩者之間加入一個(gè)100uF的電容。數(shù)據(jù)連接了微處理器和DHT11之間的通訊。(3)心律脈搏傳感器測(cè)試心率的傳感器選取了PulseSensor是一款用于脈搏心率測(cè)量的光電反射式模擬傳感器。功能核心是能進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，思路是通過(guò)將十次數(shù)模轉(zhuǎn)換值進(jìn)行冒泡排序，然后掐頭去尾求平均值作為最后的轉(zhuǎn)換輸出值，那么檢驗(yàn)ADC正常工作的方法就是將傳感器讀到的轉(zhuǎn)換值在串□處打印，編寫波形打印函數(shù)就可。其實(shí)就是進(jìn)行了數(shù)模信號(hào)的轉(zhuǎn)換，DHT11只有三個(gè)引腳，可通過(guò)杜邦線將傳感器的S引腳、電源及接地引腳與開發(fā)板連接。上電后，因?yàn)槭种甘歉皆谟∮行男文且幻娴?，所以傳感器?huì)不斷從S腳輸出采集到的電壓模擬值，切記避免觸摸到布滿元器件那一面，3兒童監(jiān)測(cè)器的架構(gòu)由于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在差異性較大，因此在選擇嵌入式處理器時(shí)要考慮以下1)電路設(shè)計(jì)中三最原則：器件數(shù)量最少，器件種類最少，連線最少。2)按需選擇：根據(jù)目標(biāo)功能，選擇對(duì)應(yīng)的處理器，在系統(tǒng)開發(fā)前確定要實(shí)現(xiàn)的功能及后續(xù)護(hù)展功能，要遵循夠用原則去選擇處理器，盡量選擇所有功能都集成在3)考慮性能：需考慮芯片處理速度、功耗、集成度等方面。在手持設(shè)備方面需根據(jù)以上選擇原則，結(jié)合本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)：低功耗、小型化、易操作，本系BT05有諸多低功耗層面的特性，BT05很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)處于睡眠狀態(tài)，當(dāng)有功耗就會(huì)被大大降低。其使用與經(jīng)典傳統(tǒng)技術(shù)不同的AFH技術(shù)，這保證了他的穩(wěn)定傳輸；并將通道數(shù)量大幅減少，只為了降低AFH的使用功耗。雖然保證了低功耗，這樣從設(shè)備和主設(shè)備的角色就可以自由切換。在藍(lán)牙模塊上自帶的LED燈更加可以直觀的判斷藍(lán)牙的連接狀態(tài)。選擇BT05芯片的原因之二在于芯低，能夠達(dá)到低功耗的設(shè)計(jì)目的。藍(lán)牙功耗如表3-1所示。功耗(LDO)功耗(DC/DC)3.2硬件研究設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(1)按鍵K1進(jìn)入警報(bào)模式；(2)按鍵K2進(jìn)入監(jiān)測(cè)模式；(3)可以通過(guò)按鍵調(diào)整溫度上限值和心率脈搏上限下限值；(4)超出設(shè)定的上限值或超出藍(lán)牙連接的范圍，蜂鳴器警報(bào)。監(jiān)測(cè)器硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3-2所示。BT05藍(lán)牙模塊使用到了四個(gè)引腳，1號(hào)引腳STATE藍(lán)牙連接狀態(tài)引出腳，未連出，與單片機(jī)的PA10相連；該引腳功能是USART1_RX,進(jìn)行交互數(shù)據(jù)。那么4號(hào)和5號(hào)引腳則負(fù)責(zé)接地和接電源。l2345(1)心率傳感器心率傳感器有三個(gè)引腳，S引腳功能是脈搏信號(hào)輸出，在這里連接了LM393電壓比較器的INA引腳，另外兩個(gè)引腳分別感器時(shí)，傳感器根據(jù)光電容積法，主要就是要將傳感器接收到的心率數(shù)值轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)進(jìn)行放大輸出，在完成相應(yīng)計(jì)算后發(fā)送給移動(dòng)端，通過(guò)按鍵可以設(shè)定對(duì)心率的上下限值。在此選擇了接入電壓比較器是為了將波形進(jìn)行濾波，使傳感器輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)方波信號(hào)，更加有利于收集。心率傳感器如圖3-3所示。3331脈搏傳感器N_A1脈搏傳感器圖3-3心率傳感器模塊(2)體溫傳感器體溫傳感器有三個(gè)引腳，DQ引腳時(shí)數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端，另外兩端接地和接入3.3V的電源。因?yàn)椴捎脝慰偩€的接口方式，所以當(dāng)觸摸傳感器時(shí)，數(shù)據(jù)會(huì)從一條總線傳入傳感器，然后溫度轉(zhuǎn)換為命令發(fā)出也會(huì)從同一條總線接入STM32單片機(jī)的PA3引腳，單片機(jī)可通過(guò)單線接□讀到該數(shù)據(jù)，單片機(jī)中的PA3引腳在這里的功能是USART2_RX,接收來(lái)自傳感器的數(shù)據(jù)。圖3-4體溫傳感器模塊(3)環(huán)境溫度傳感器DHT11環(huán)境溫度傳感器包括四個(gè)引腳，2號(hào)引腳線狀態(tài)為高電平，該引腳與單片機(jī)的10號(hào)引腳PA5相連，PA5的功能是SPI1_SCK;1號(hào)和4號(hào)引腳是電源和接地引腳，而3號(hào)引腳NC是空腳。傳感器上電后，會(huì)有1s不穩(wěn)定狀態(tài)，在電源引腳增加了一個(gè)10k的電容，用以去耦濾波。如圖3-5所示。在監(jiān)測(cè)器硬件電路中選擇蜂鳴器作為手環(huán)警報(bào)模塊，用于在超出安全區(qū)域或身體各項(xiàng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)請(qǐng)求警報(bào)時(shí)應(yīng)用。蜂鳴器的1號(hào)引腳FMQ通過(guò)一個(gè)電阻連接了單片機(jī)的PB12引腳，采用直流電壓供電，在監(jiān)測(cè)器中作發(fā)聲器件，蜂鳴器控路原理圖如圖3-6所示。蜂鳴器即會(huì)警報(bào)用戶；或者設(shè)置體溫和心率的上限與下限之后，一旦超出范圍就會(huì)LCD模塊采用LCD1602液晶顯示，一號(hào)及二號(hào)引腳分別為接地和接電源，3號(hào)讀寫信號(hào)線，與單片機(jī)的37號(hào)引腳PB9連接，PB9引腳功能是TIM4_CH3;第六引腳E端為使能端，連接的單片機(jī)36號(hào)引腳，此引腳功能為TIM4_CH3;第七引腳D0為8位雙向數(shù)據(jù)端，第12引腳到15引腳同樣也為8位雙向數(shù)據(jù)端。皆皆okpok11圖3-7LCD模塊3.3Android終端應(yīng)用程序技術(shù)設(shè)計(jì)用MVC框架進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用程序架構(gòu)如圖3-7所示。圖3-7Android藍(lán)牙應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)圖應(yīng)用程序開發(fā)將從圖3-7所示的三個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)。UI界面層是一種被稱開，界面上分布著六個(gè)按鈕，K1和K2負(fù)責(zé)功能處理層用于處理用戶請(qǐng)求操作，將底層接收藍(lán)牙數(shù)據(jù)顯示到UI;藍(lán)牙API模塊是Android官方提供訪問(wèn)藍(lán)牙功能的API接口，藍(lán)牙的API程序是Applications,提供給應(yīng)用使用的API是Framework,平時(shí)都在使用BluetoothAdapter,BluetoothDevice,比較特殊，獨(dú)立出來(lái)給所有上層以及底層提供交互。在應(yīng)用程序調(diào)用與低功耗藍(lán)牙相關(guān)的API之前，應(yīng)當(dāng)確保其使用的Android移動(dòng)終端支持低功耗藍(lán)牙技術(shù)，并且已經(jīng)在Android系統(tǒng)中啟用了藍(lán)牙功能。打開藍(lán)牙設(shè)備的步驟分為兩步實(shí)現(xiàn)：用戶打開藍(lán)牙設(shè)備后，點(diǎn)擊“打開藍(lán)牙”,手機(jī)藍(lán)牙功能進(jìn)入掃描者角色，掃數(shù)據(jù)內(nèi)容，即在第三章廣播數(shù)據(jù)，在scanRecord之間的公式如式3-1所示：設(shè)備名稱和地址，用戶可以選擇該監(jiān)測(cè)器所用到的藍(lán)牙模塊名稱實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙連接。在用戶選擇目標(biāo)設(shè)備之后，會(huì)將設(shè)備名稱和設(shè)備地址傳遞到界面上，然互后會(huì)將收到(1)連接到兒童監(jiān)測(cè)器的GATT服務(wù)器在搜索到低功耗藍(lán)牙設(shè)備之后，就需要手機(jī)端和兒童案監(jiān)測(cè)器建立連接進(jìn)行傳遞數(shù)據(jù)，建立連接的第一步就是要與兒童監(jiān)測(cè)器的的服務(wù)器層建立連接。連接服務(wù)(2)警報(bào)在K1/K2按鈕事件下，此時(shí)監(jiān)測(cè)器設(shè)備需要從移動(dòng)端獲取數(shù)據(jù)，啟用報(bào)警模式或啟動(dòng)監(jiān)測(cè)模式，在這種情況下，監(jiān)測(cè)設(shè)備作為服務(wù)端，移動(dòng)終端作為客戶端。在Android應(yīng)用程序運(yùn)行中當(dāng)佩戴者佩戴監(jiān)測(cè)器時(shí)，首先聲明一個(gè)mplayer對(duì)象，然后備未連接”),則app上方顯示設(shè)備未連接，StateFlag=1,則mTV6.setText(“報(bào)警：連接斷開!”),然后觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警；點(diǎn)擊K2按鈕實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)模式，使得蜂鳴器停止蜂鳴。當(dāng)設(shè)備端按鍵按下，mBleService.bleGattserviceInit(),獲取Gattse需要進(jìn)行一下初始化，否則可以發(fā)送數(shù)據(jù)，但是無(wú)法接收。手機(jī)需要從監(jiān)測(cè)器獲取按鍵數(shù)據(jù)，此時(shí)，利用上下文參數(shù)和返回結(jié)果函數(shù)，打開鏈路層服務(wù)器，傳遞調(diào)用者參數(shù)可以傳遞連接狀態(tài)及其他服務(wù)端的操作結(jié)果。手機(jī)端作為服務(wù)端添加及時(shí)警報(bào)服務(wù)，這樣當(dāng)手環(huán)與手機(jī)超出一定距離時(shí)或當(dāng)藍(lán)牙斷開時(shí)，調(diào)用player.start即可警報(bào)用戶。系統(tǒng)模型研究設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的工作已經(jīng)完成，本章將對(duì)完成后的智能手環(huán)設(shè)備和Android移動(dòng)終端應(yīng)用程序進(jìn)行系統(tǒng)性測(cè)試。本章對(duì)第三章所設(shè)計(jì)的兒童監(jiān)測(cè)器進(jìn)行加工制作，并對(duì)其進(jìn)行各項(xiàng)功能測(cè)試。實(shí)物如圖4-1所示。圖4-1實(shí)物圖4.1數(shù)據(jù)采集測(cè)試PulseSensor最終會(huì)將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī)進(jìn)行處理，它會(huì)采用光電容積法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，然后經(jīng)過(guò)計(jì)算將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)，該單片機(jī)自帶精準(zhǔn)定時(shí)器，具有三個(gè)捕獲/比較寄存器和推挽輸出，可以提高可靠性。單片機(jī)中，如果溫度過(guò)高會(huì)影響單片機(jī)的運(yùn)作，芯片內(nèi)部則有專門存放數(shù)據(jù)的內(nèi)存，那么他的串行通訊接口可以與BT05進(jìn)行連接。心率采集如圖4-2所示。體溫25.1℃上限：120下限60環(huán)境溫度：23℃報(bào)警：無(wú)通過(guò)觸摸或用膠帶捆綁粘貼的形式將其粘貼至手指、耳垂等處，經(jīng)過(guò)傳感器根據(jù)光電容積法采集心率數(shù)據(jù)，主要就是要將傳感器接收到的心率數(shù)值轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)進(jìn)行放大輸出，在完成相應(yīng)計(jì)算后發(fā)送給移動(dòng)端，通過(guò)按鍵可以設(shè)定對(duì)心率的上下限值，經(jīng)典的范圍就是60-120次。通常不同的體質(zhì)會(huì)表現(xiàn)出心率和也不盡相同，所4.2警報(bào)測(cè)試在式子3-1中，RSSI表示的是接收信號(hào)的強(qiáng)度，可以用該值判斷鏈路連接質(zhì)量及信號(hào)發(fā)射點(diǎn)與接收點(diǎn)之間的距離。在系統(tǒng)應(yīng)用中的安全距離的設(shè)定即是根據(jù)RSSI值的大小判斷手機(jī)與監(jiān)測(cè)器之間的距離A。由于系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境不同，每臺(tái)藍(lán)牙設(shè)備在Android應(yīng)用程序開發(fā)中，我們采用經(jīng)驗(yàn)值A(chǔ)取59,n取2.0。超出距離發(fā)出警報(bào)示意圖如4-3圖所示。體溫25.5℃環(huán)境溫度23℃報(bào)警連接斷開!在式子3-1中，通過(guò)掃描藍(lán)牙設(shè)備獲取的RSSI值即可計(jì)算出二者距離，并將結(jié)在實(shí)際應(yīng)用中為了節(jié)省電量，設(shè)定發(fā)射功率為4dBm,假設(shè)我們?cè)O(shè)定安全距離為20本文的監(jiān)測(cè)器的設(shè)計(jì)研究是基于STM32單片機(jī)和低功耗藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，其目的是幫助解決孩子屢屢孤立無(wú)援的情況。其主要工作就是基于低功耗藍(lán)牙技術(shù)設(shè)計(jì)研發(fā)的一款兒童監(jiān)測(cè)器設(shè)備，基于低功耗藍(lán)牙技術(shù)將監(jiān)測(cè)器和手機(jī)結(jié)合到一起共同構(gòu)建兒童監(jiān)