基于單片機(jī)的心率曲線檢測(cè)儀設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u24256基于單片機(jī)的心率曲線檢測(cè)儀設(shè)計(jì) 126382前言 428087第1章緒論 5118251.1研究背景與意義 555821.2國(guó)內(nèi)外對(duì)該課題發(fā)展研究及趨勢(shì) 6124211.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 617833第2章總體設(shè)計(jì) 822002.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 8251292.2硬件總體設(shè)計(jì)方案 8128142.3軟件總體設(shè)計(jì)方案 1085802.4元器件的選擇 105855第3章硬件電路設(shè)計(jì) 1520563.1硬件系統(tǒng)概述 15111493.2心率信號(hào)檢測(cè)子系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15235373.2.1LM393比較器模塊設(shè)計(jì) 15148773.2.2Pulsesensor心率傳感器模塊設(shè)計(jì) 16207343.3STM32F103中央處理器模塊設(shè)計(jì) 17148133.4TFT液晶觸摸顯示器模塊設(shè)計(jì) 19290993.5藍(lán)牙模塊電路設(shè)計(jì) 20169463.6DS18B20溫度模塊設(shè)計(jì) 20151593.7ADXL345狀態(tài)采集模塊和報(bào)警模塊 2122793第4章軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23191694.1軟件系統(tǒng)概述 2386084.2主程序流程設(shè)計(jì) 25117754.3心率曲線采集及數(shù)據(jù)處理流程設(shè)計(jì) 29222074.4心率計(jì)算流程設(shè)計(jì) 30132764.5DS18B20數(shù)據(jù)讀取 3250214.6ADXL345處理流程 32224034.7安卓APP設(shè)計(jì) 3318689第5章系統(tǒng)性能測(cè)試 34186575.1硬件部分調(diào)試 34267265.2軟件部分調(diào)試 3561085.3第三方手機(jī)APP軟件測(cè)試 3623838結(jié)論 39摘要心率可以快速判斷當(dāng)前人體基本狀態(tài)，心率曲線能夠監(jiān)測(cè)人體正常心臟的電活動(dòng)。普通人每分鐘的正常心率為60~100次區(qū)間內(nèi)，而大于一百次或者是小于六十次均為非常規(guī)現(xiàn)象。對(duì)于中老年人來講，定期監(jiān)控心率曲線和心率有著至關(guān)重要的意義。本次設(shè)計(jì)采用ARMCortex-M3單片機(jī)設(shè)計(jì)了一個(gè)心率曲線檢測(cè)儀，來實(shí)現(xiàn)對(duì)人的心率和心率曲線的同時(shí)監(jiān)測(cè)。設(shè)計(jì)以STM32F103為主控制器，心率傳感器模塊、DS18B20測(cè)溫模塊和ADXL345狀態(tài)采集模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)者信息的采集工作，將采集的信息經(jīng)過濾波和數(shù)據(jù)處理，以數(shù)值和波形的形式展示在TFT-LED顯示器上。為了便于用戶在運(yùn)動(dòng)過程中監(jiān)控身體狀態(tài)，本設(shè)計(jì)將數(shù)據(jù)采集結(jié)果采用藍(lán)牙模塊接收，會(huì)把結(jié)果傳送至手機(jī)APP實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)觀測(cè)檢測(cè)結(jié)果。在軟件設(shè)計(jì)中，使用KEIL來進(jìn)行軟件部分的編譯。經(jīng)過對(duì)本設(shè)計(jì)的反復(fù)調(diào)試，其達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：心率曲線；液晶顯示；STM32；安卓APP；藍(lán)牙前言截止目前，隨著中國(guó)人口的老齡化加重，老年人的身體健康也逐漸成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。普通人每分鐘的正常心率為60~100次區(qū)間內(nèi)，而大于一百次或者是小于六十次均為非常規(guī)現(xiàn)象，需要引起注意，在醫(yī)學(xué)中成為心率不齊。誘發(fā)此疾病的原因有許多，例如當(dāng)今快節(jié)奏社會(huì)壓力下，經(jīng)常熬夜、飲食不規(guī)律、過度吸煙喝酒等諸多因素以及一些患有心臟病史等亞健康人群，都會(huì)誘發(fā)心率不齊，更甚至誘發(fā)一些致命性心臟疾病，對(duì)人身安全造成威脅。對(duì)此，每日定時(shí)檢測(cè)心率成為當(dāng)今社會(huì)必不可少的重要環(huán)節(jié)。隨著時(shí)代與科技創(chuàng)新，檢測(cè)心率的方法已經(jīng)擺脫了老舊的聽診器，逐步發(fā)展到利用科學(xué)技術(shù)采取更精密更準(zhǔn)確的電子類產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)。現(xiàn)代電子產(chǎn)品在不斷的向數(shù)字化、便捷式的發(fā)展方向前進(jìn)，電子檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)處于成熟階段，無論是數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度或是性能穩(wěn)定性方式，都處于當(dāng)今的首選地位。第1章緒論研究背景與意義我國(guó)目前心臟疾病患者較多，心腦血管疾病死亡率和癌癥不差上下，有些心臟疾病可以遺傳，發(fā)病較快，有時(shí)因來不及預(yù)防造成無法挽回的結(jié)果REF_Ref12983\w\h[1]。普通人每分鐘的正常心率為60~100次區(qū)間內(nèi)，而大于一百次或者是小于六十次均為非常規(guī)現(xiàn)象，需要引起注意，在醫(yī)學(xué)中成為心率不齊。誘發(fā)此疾病的原因有許多，例如當(dāng)今快節(jié)奏社會(huì)壓力下，經(jīng)常熬夜、飲食不規(guī)律、過度吸煙喝酒等諸多因素以及一些患有心臟病史等亞健康人群，都會(huì)誘發(fā)心率不齊，更甚至誘發(fā)一些致命性心臟疾病，對(duì)人身安全造成威脅。對(duì)此，每日定時(shí)檢測(cè)心率成為當(dāng)今社會(huì)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。隨著時(shí)代與科技創(chuàng)新，檢測(cè)心率的方法已經(jīng)擺脫了老舊的聽診器，逐步發(fā)展到利用科學(xué)技術(shù)采取更精密更準(zhǔn)確的電子類產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)。此類型的產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)練，價(jià)格親民，以及對(duì)信號(hào)采集和數(shù)據(jù)處理都展現(xiàn)出較高的使用價(jià)值和發(fā)展趨勢(shì)。在科學(xué)的不斷進(jìn)步中，許多相關(guān)的醫(yī)療器械以及相關(guān)技術(shù)的高速發(fā)展下，及多種功能與一體的心率檢測(cè)器出現(xiàn)在人們的視線中，并取得眾多醫(yī)生以及患者的青睞。在現(xiàn)今眾多心率監(jiān)測(cè)器中，快節(jié)奏的生活方式與超高級(jí)的智能儀器對(duì)于中老年人是非常不友好的，因此便攜與簡(jiǎn)易成為眾多中老年人的必需品之一，方便簡(jiǎn)潔的操作按鈕以及超大字體或圖像的顯示器，加上智能語(yǔ)音報(bào)警功能，通常能夠成功預(yù)防中老年人突發(fā)意外事故。心率檢測(cè)不僅僅涉及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，也與工程技術(shù)與電子技術(shù)領(lǐng)域密切相關(guān)。因信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展成熟，信號(hào)處理理論和方法的快速發(fā)展，為心率檢測(cè)技術(shù)提供了技術(shù)支持，對(duì)其精準(zhǔn)性有著更高的要求。在Pulsesensor心率傳感器信號(hào)下，結(jié)合LM393比較器下，利用信號(hào)比較算法后，將光電信號(hào)處理器轉(zhuǎn)化為STM32F103能夠處理的電信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，利用TFT觸屏顯示器顯示出模擬信號(hào)——心電圖(Electrocardiogram)，利用PWM及PD算法精確算出以微妙為單位的占空比數(shù)值，進(jìn)行精確計(jì)算差別值，如在不同的時(shí)間基準(zhǔn)之間進(jìn)行比較計(jì)算，則數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確且無意義。綜上所述，必須具有精準(zhǔn)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)下進(jìn)行計(jì)算，才能達(dá)到高采樣率即高精準(zhǔn)度的心率曲線以及脈搏數(shù)是當(dāng)今心率檢測(cè)器不可或缺的核心技術(shù)，并且其精準(zhǔn)度會(huì)直接對(duì)測(cè)量者對(duì)自身身體狀態(tài)測(cè)評(píng)的標(biāo)志性指標(biāo)。本課題采用ARM為主要核心控制芯片，運(yùn)用Pulsesensor心率傳感器與LM393濾波后對(duì)當(dāng)前時(shí)刻調(diào)制出當(dāng)前時(shí)刻的脈沖值，發(fā)送給STM32F103處理器進(jìn)行運(yùn)算后，計(jì)算出心率值；通過溫度采集模塊和狀態(tài)采集模塊測(cè)量監(jiān)測(cè)者溫度和當(dāng)前狀態(tài)后；通過處理器計(jì)算后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換從而顯示曲線波形和其余狀態(tài)值。再由藍(lán)牙連接同步發(fā)送值第三方APP端完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。國(guó)內(nèi)外對(duì)該課題發(fā)展研究及趨勢(shì)隨著光電傳感器技術(shù)與數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)不斷發(fā)展下，心率曲線的數(shù)字化寫錄技術(shù)已經(jīng)慢慢取締了古老的機(jī)械醫(yī)療器械方式。心率計(jì)、脈搏計(jì)以及后續(xù)出現(xiàn)血壓心率計(jì)成為了檢測(cè)心率的主流方式。通過閱讀大量文獻(xiàn)，可以總結(jié)出現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外對(duì)心率曲線檢測(cè)研究方法的基本現(xiàn)狀，下面從信號(hào)調(diào)制系統(tǒng)、采樣條件和采樣率、數(shù)據(jù)傳輸方式以及屏幕顯示方式等四個(gè)方面進(jìn)行研究。就信號(hào)調(diào)制系統(tǒng)而言,信號(hào)在心率曲線檢測(cè)儀中要被進(jìn)行多次轉(zhuǎn)換，而信號(hào)調(diào)制樣式主要有兩種，一種是模擬調(diào)制，另外一種則是數(shù)字調(diào)制，它對(duì)于通信系統(tǒng)性能有直接影響，不能會(huì)影響通信系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，同時(shí)還會(huì)影響系統(tǒng)的有效性。無論是檢測(cè)儀的采樣條件還是其采樣率的準(zhǔn)確性都會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)的原始心率曲線產(chǎn)生影響，主要是會(huì)影響曲線的精準(zhǔn)性。所以，在對(duì)心率曲線檢測(cè)儀的性能進(jìn)行評(píng)估時(shí)，會(huì)將采樣條件與采樣率作為兩個(gè)重要的評(píng)估指標(biāo)。本設(shè)計(jì)采用AD轉(zhuǎn)換對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行系統(tǒng)的量化，所以AD轉(zhuǎn)換的性能決定了其采樣最終的精準(zhǔn)度。心率曲線檢測(cè)儀對(duì)模擬信號(hào)采樣處理后，將所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行下一步傳輸。在模擬信號(hào)傳輸?shù)倪^程中，對(duì)于連續(xù)變化的信號(hào)須采用線性調(diào)制的方法和線性傳輸?shù)姆椒?。而在藍(lán)牙這種無線傳輸過程時(shí)，需要克服干擾和衰落，因此其二次調(diào)制多采用調(diào)頻的方法。在一些特殊場(chǎng)景是，心率曲線檢測(cè)儀不僅要實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，還須將檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到遠(yuǎn)程客戶端上供用戶讀取。在一些相關(guān)文獻(xiàn)中，通常采用藍(lán)牙、ZigBee以及USB總線等作為數(shù)據(jù)的傳輸方式。此設(shè)計(jì)中采用TFT-LCD顯示器，其對(duì)比度、顏色和準(zhǔn)確性均良好且完美符合分設(shè)計(jì)采用高性能為核心而選用。系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求為了全面的敘述本課題中提到的研究意義、總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)部分、軟件設(shè)計(jì)部分以及測(cè)試部分，本文一共分為5個(gè)部分，其各具體內(nèi)容安排如下：首先對(duì)本設(shè)計(jì)的研究意義進(jìn)行了介紹，是基于目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的研究及其未來的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)本文的研究意義進(jìn)行了敘述，同時(shí)還提出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)。第二部分首先是對(duì)心率信號(hào)檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)實(shí)行了精細(xì)的介紹。針對(duì)心率信號(hào)檢測(cè)儀對(duì)其硬件與軟件的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了闡述，同時(shí)還介紹了設(shè)計(jì)中用到的各類元器件，并說明了選擇這些元器件的主要依據(jù)。其次，說明了選取硬件的標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)電路設(shè)計(jì)方面的基礎(chǔ)知識(shí)與常用方法進(jìn)行了介紹；對(duì)于STM32系統(tǒng)，先是重點(diǎn)介紹了其整體結(jié)構(gòu)，接著介紹了各部分的具體功能以及它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，將硬件平臺(tái)的整個(gè)搭建過程完整地呈現(xiàn)了出來。接下來對(duì)STM32嵌入式芯片的產(chǎn)生背景與應(yīng)用以及藍(lán)牙傳輸?shù)木唧w運(yùn)行過程進(jìn)行了介紹。與此同時(shí)，還以手機(jī)APP端為例，先是介紹了其基本架構(gòu)，接著又介紹了其相關(guān)程序的應(yīng)用安裝過程，不但繪制了較為完整的工作流程圖，而且還明確了其核心程序的基本運(yùn)行原理，最后還重點(diǎn)分析了它們二者的適配與執(zhí)行過程。最終，對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行了多次調(diào)試和結(jié)論。第2章總體設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)心率曲線檢測(cè)儀重點(diǎn)包括軟硬件兩大類別。就硬件部分而言，除了單片機(jī)、報(bào)警器、外圍電路之外，還包括心率采集、液晶顯示、溫度傳感、按鍵電路、無線藍(lán)牙等多個(gè)模塊；軟件方面內(nèi)容主要是串行各部門功能以及手機(jī)APP的開發(fā)。2.2硬件總體設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)制定了從兩個(gè)方面不同的設(shè)計(jì)角度并從多個(gè)方面進(jìn)行比較。一種為常規(guī)方案，其核心部件是MCS51單片機(jī)；另外一種是主控方案，其核心部件為ARM單片機(jī)。就常規(guī)方案而言，MCS51本質(zhì)上還是一種8bit單片機(jī)，因此其計(jì)算性能并不是很好，同時(shí)外設(shè)也相對(duì)較少，因此只能通過軟件虛擬I2C接口與傳感器進(jìn)行連接，在這樣的情況下，數(shù)據(jù)采樣速度也會(huì)受到影響。相對(duì)來說以ARM為處理器的主控方案更適合本設(shè)計(jì)。利用STM32單片機(jī)可以完成多種功能，比如說采集心率值、獲取溫度數(shù)據(jù)等。驅(qū)動(dòng)2.4寸TFT彩屏一方面能對(duì)采集到的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，同時(shí)還可以為心率與溫度設(shè)定相應(yīng)的閾值，當(dāng)大于設(shè)定值時(shí)，報(bào)警器就會(huì)報(bào)警且顯示顏色會(huì)變成紅色。設(shè)置好閾值之后，會(huì)自動(dòng)將其儲(chǔ)存到單片機(jī)的內(nèi)部存儲(chǔ)器當(dāng)中，即使發(fā)生斷電時(shí)數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失。系統(tǒng)接通電源之后，很快就能進(jìn)入后臺(tái)（通常大約只需要1秒鐘）進(jìn)行萬(wàn)年歷功能的設(shè)置，在設(shè)置時(shí)可以跳過時(shí)鐘設(shè)置環(huán)節(jié)。按下K1鍵開啟設(shè)置時(shí)間的程序，由秒到年都可以進(jìn)行設(shè)定。設(shè)置好以后，再按一下K1鍵就會(huì)退出設(shè)置程序并返回主界面（“0”代表的是周日）。對(duì)于心率傳感器傳輸?shù)哪M量，單片機(jī)會(huì)及時(shí)進(jìn)行采集并對(duì)其進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，完成轉(zhuǎn)換之后結(jié)果會(huì)立即以曲線形式顯示在液晶上。此外，通過STM32單片機(jī)還能獲得心率在一定時(shí)間內(nèi)的變化次數(shù)，然后就可以計(jì)算出心率值（也就是單位時(shí)間內(nèi)的心率數(shù)）。STM32單片機(jī)實(shí)時(shí)采集加速度傳感器的分量來變換此刻的狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)計(jì)步功能。同時(shí)根據(jù)一段時(shí)間內(nèi)狀態(tài)變換次數(shù)，分析出體態(tài)，比如躺、站、走、跑的狀態(tài)。在系統(tǒng)界面顯示心率曲線、萬(wàn)年歷、心率值、心率閾值、溫度、溫度閾值、步數(shù)、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。按鍵K1按下可以切換設(shè)置心率閾值、溫度閾值，相應(yīng)設(shè)置位置顯示“>”，且設(shè)置閾值存儲(chǔ)到單片機(jī)Flash中，掉電不丟失數(shù)據(jù)。K2、K3在設(shè)置閾值時(shí)可以對(duì)對(duì)應(yīng)的閾值加減操作。K4可以清空計(jì)步步數(shù)。2.3軟件總體設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)采用KEIL進(jìn)行代碼編輯的工作，其生成的16位HEX文件，導(dǎo)入進(jìn)單片機(jī)內(nèi)開始工作。此外對(duì)于本設(shè)計(jì)的無線數(shù)據(jù)傳輸部分選用了藍(lán)牙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在APP上能夠連接板載無線模塊，讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)；APP能夠進(jìn)行一鍵校時(shí)功能，將手機(jī)時(shí)間設(shè)置到板載中，更新板子年月日時(shí)分秒；APP能夠?qū)π穆书撝?、溫度閾值進(jìn)行設(shè)置，能夠進(jìn)行計(jì)步步數(shù)清零操作。2.4元器件的選擇1、單片機(jī)選擇基于此設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)理念，低功耗的單片機(jī)所能帶來的最顯著的優(yōu)勢(shì)在于其工作時(shí)長(zhǎng)不會(huì)較短，因此不必過度擔(dān)心使用時(shí)須反復(fù)更換電池活著充電。其另一主要設(shè)計(jì)理念就是成本問題，低廉的成本使其設(shè)計(jì)的實(shí)用度大大提高。在滿足上述兩個(gè)設(shè)計(jì)理念的同時(shí)需要考慮到各傳感器模塊的調(diào)用問題，對(duì)于心率傳感器需要采集模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換且考慮濾波問題。因此考慮將單片機(jī)選取的范圍定在ARM公司生產(chǎn)的Cortex-M3系列的單片機(jī)即可滿足采樣濾波問題以及其他模塊的數(shù)據(jù)傳輸能力?？紤]到其成本問題，此設(shè)計(jì)首選STM32F1系列下的單片機(jī)即可滿足此次設(shè)計(jì)的所有功能應(yīng)用。再考慮所需要的功能以及性價(jià)比等因素，本次設(shè)計(jì)選取的單片機(jī)為STM32F103C8T6。此單片機(jī)具有32bit的微控制器，且采用LQFP48小型塑封封裝而成，其體積為7mm×7mm的極小體積有利于更好的縮小總設(shè)計(jì)的尺寸，且其通信速率保障了此設(shè)計(jì)的要求水平。心率采集模塊選擇心率曲線檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)需要滿足低功耗、且能檢測(cè)其心率值和心率波形的傳感器，因此采用了市面上常見的Pulsesensor心率傳感器，此芯片既可以實(shí)時(shí)采集心率波形，也可以通過濾波后實(shí)時(shí)采集心率值。由于此傳感器為光電探測(cè)型傳感器，其檢測(cè)方法為光電容積法，檢測(cè)方式簡(jiǎn)單。Pulsesensor心率傳感器在測(cè)量心率值時(shí)，須外加一個(gè)濾波器來方便單片機(jī)進(jìn)行計(jì)算。其外觀如圖2-1所示。圖2-1心率傳感器實(shí)物圖藍(lán)牙模塊選擇本文在設(shè)計(jì)時(shí)使用了JDY-30SPP藍(lán)牙模塊。就JDY-30模塊而言，它是以藍(lán)牙3.0協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的REF_Ref12609\w\h[2]，其工作頻段可達(dá)到2.4GHZ，它具有多方面的優(yōu)點(diǎn)，具體包括以下幾方面：一是信號(hào)相對(duì)較強(qiáng)；二是性能較為穩(wěn)定；三是內(nèi)部設(shè)有PCB天線，同時(shí)還支持UART接口。其原理圖以及實(shí)物圖如圖2-2、2-3所示。圖2-2JDY-30藍(lán)牙原理圖圖2-3JDY-30藍(lán)牙實(shí)物圖顯示模塊選擇顯示模塊通?？梢允褂肔ED、LCD或OLED顯示模塊。TFT（ThinFilmTransistor）即薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管，屬有源矩陣液晶顯示器中的其中一種REF_Ref14096\w\h[3]。本設(shè)計(jì)選取TFT-LCD液晶顯示模塊。由此來看，TFT具有超高的對(duì)比度和顯色度的優(yōu)勢(shì)。TFT液晶顯示屏的主要優(yōu)點(diǎn)為：一是亮度較高，二是顏色艷麗，三是對(duì)比度強(qiáng)，還有就是層次較為豐富。同時(shí)它也有不少的缺點(diǎn)，比如說耗電量與成本都相對(duì)較高等。但本設(shè)計(jì)由于需要考慮到實(shí)時(shí)波形的傳輸，對(duì)液晶顯示屏的要求較高，所以成本和耗電問題是不可避免的。因此顯示屏就此問題選擇了2.4寸小型屏幕來彌補(bǔ)功耗和成本的問題，并預(yù)期達(dá)到了顯示效果。顯示屏如圖2-4所示。圖2-4TFT-LCD顯示模塊實(shí)物圖狀態(tài)采集模塊本設(shè)計(jì)采用了ADXL345模塊被廣泛應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備中。在進(jìn)行傾斜監(jiān)測(cè)時(shí)，通過此傳感器模塊無論是對(duì)于靜重力加速度還是動(dòng)加速度都能進(jìn)行檢測(cè)。這一器件還具有多種特殊的檢測(cè)功能。就動(dòng)態(tài)與靜態(tài)的功能而言，它主要是對(duì)某一軸上的加速度與已設(shè)置好的閾值進(jìn)行對(duì)比，確定是否出現(xiàn)了差值，這樣就可分析檢測(cè)者的狀態(tài)，從而做出準(zhǔn)確的判斷。還有一種自由落體檢測(cè)功能，通過這種功能可以知曉檢測(cè)者當(dāng)下是否處于下落狀態(tài)。ADXL345模塊實(shí)物圖如圖2-5所示。圖2-5ADXL345顯示模塊實(shí)物圖溫度采集模塊本設(shè)計(jì)選擇應(yīng)用DS18B20溫度傳感器模塊來對(duì)測(cè)量監(jiān)測(cè)者的體溫。其自身的輸出信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，且具有較小的體積，低廉的價(jià)位，抗擾性強(qiáng)，高精度以及低功耗等優(yōu)點(diǎn)。第3章硬件電路設(shè)計(jì)3.1硬件系統(tǒng)概述本設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)主要有心率傳感器、報(bào)警模塊、溫度傳感器、按鍵電路及無線藍(lán)牙等多個(gè)模塊，詳見圖3-1。STM32F103系統(tǒng)STM32F103系統(tǒng)報(bào)警器模塊按鍵電路模塊液晶顯示模塊光電心率采集模塊ADXL345狀態(tài)采集模塊溫度傳感模塊無線藍(lán)牙模塊STM32系統(tǒng)是本設(shè)計(jì)的核心，同時(shí)是數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的唯一部分。由STM32F103系統(tǒng)和各模塊組成。各模塊菜雞數(shù)據(jù)后發(fā)送至STM32系統(tǒng)，當(dāng)滿足執(zhí)行條件時(shí)，STM32系統(tǒng)開始對(duì)各模塊轉(zhuǎn)化的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理通過設(shè)定的閾值進(jìn)行校驗(yàn)復(fù)位，從內(nèi)部存儲(chǔ)器讀取程序并運(yùn)行。3.2心率信號(hào)檢測(cè)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.2.1LM393比較器模塊設(shè)計(jì)在LM393系列比較器中，其高精準(zhǔn)度，專用與寬電壓，單相電源供電，少見于雙相。因其失調(diào)電壓較低，且不計(jì)電源電壓的大小，比較器自身的電損耗很小等優(yōu)點(diǎn)。電路圖如圖3-2所示。圖3-2LM393模塊電路圖LM393的管腳定義如表3-1所示。表3-1LM393管腳定義序號(hào)名稱管腳定義1VCC外接輸入電壓2GND外接GND3D小板數(shù)字量輸出接口（0和1）4A小板模擬量輸出接口3.2.2Pulsesensor心率傳感器模塊設(shè)計(jì)一般是通過以下三種方式來測(cè)量心率的：第一種是由心電信號(hào)中進(jìn)行提?。坏诙N方法是測(cè)量血壓的過程中會(huì)產(chǎn)生一定壓力，通過這種壓力可以對(duì)波動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，從而可以計(jì)算出心率值；第三種是光電容積法。如果采用前兩種方法，檢測(cè)者的活動(dòng)就會(huì)受到一定限制，若長(zhǎng)時(shí)間使用檢測(cè)者的身心都會(huì)產(chǎn)生不適感。目前，在監(jiān)護(hù)測(cè)量中使用相對(duì)最多的還是光電容積法，這種方法不但操作簡(jiǎn)便、精準(zhǔn)度較高，而且還方便攜帶，因此在臨床上很受歡迎。在實(shí)際使用過程中，應(yīng)用示波器直接檢測(cè)心率傳感器的輸出端，得出的心率波形圖如圖3-3所示。圖3-3心率傳感器實(shí)際輸出由上文的論述得知，波形不屬于標(biāo)準(zhǔn)的方波。為了使單片機(jī)中的心率檢測(cè)傳感器能夠順利地輸出信號(hào)，選用了LM393比較器并利用其對(duì)波形進(jìn)行了相應(yīng)的濾波處理，這樣就能將由傳感器輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的方波，一方面可以降低單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集難度，同時(shí)還能穩(wěn)定地對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。就心率傳感器模塊而言，可以通過LM393比較器對(duì)其進(jìn)行濾波處理。圖3-4展示了具體的濾波電路原理。圖3-4濾波電路原理圖心率傳感器模塊的管腳定義如表3-2所示。表3-2心率傳感器模塊管腳定義序號(hào)名稱管腳定義1VCC外接+5V2GND外接GND3S輸出接口（0和1）3.3STM32F103中央處理器模塊設(shè)計(jì)STM32系列處理器在第二章節(jié)中已經(jīng)提及到其選擇的目的，在本節(jié)中不在過多的介紹其特性及功能，更多的是結(jié)合此設(shè)計(jì)中所需求的目的來闡述。本設(shè)計(jì)之所以選擇這種控制芯片，首先是為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所需的各項(xiàng)功能，同時(shí)也是為了系統(tǒng)有更多接口，此外，采用這種芯片也是為了滿足各模塊外圍電路設(shè)計(jì)的需要。只要學(xué)習(xí)了單片機(jī)相關(guān)課程，再學(xué)習(xí)這款控制芯片并不是很難，它不但具有較高的研究?jī)r(jià)值，而且已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械當(dāng)中。在本設(shè)計(jì)使用多個(gè)模塊實(shí)時(shí)進(jìn)行工作下，STM32僅需少量的內(nèi)存和引腳來應(yīng)用，從低功耗的性能應(yīng)用到電池供電，對(duì)各部分引腳、外設(shè)以及軟件的高兼容度，從而帶來全方位的靈活實(shí)用性。STM32F103C8T6的核心板接口電路圖如圖3-5所示REF_Ref14746\w\h[4]。圖3-5STM32單片機(jī)核心板接口原理圖3.4TFT液晶觸摸顯示器模塊設(shè)計(jì)顯示系統(tǒng)是讀取數(shù)據(jù)的核心，TFT液晶屏全稱薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其亮度、對(duì)比度、顏色和準(zhǔn)確性均良好且完美符合分設(shè)計(jì)采用低功耗為核心而選用；當(dāng)校驗(yàn)比對(duì)在設(shè)定范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)處理計(jì)算通過STM32F103芯片內(nèi)部濾波計(jì)算后，通過串口發(fā)送到顯示器上形成波形圖及其監(jiān)測(cè)值一并顯示出。周期值即心率值，波形圖即模擬后的心電圖，溫度數(shù)值和狀態(tài)監(jiān)測(cè)也在顯示屏中呈現(xiàn)。顯示模塊原理圖如圖3-7所示。圖3-7顯示模塊原理圖3.5藍(lán)牙模塊電路設(shè)計(jì)藍(lán)牙模塊是指集成藍(lán)牙功能的芯片基本電路集合，用于無線網(wǎng)絡(luò)通訊REF_Ref14606\w\h[5]。其藍(lán)牙模塊特點(diǎn)如下：支持藍(lán)牙SPP串口協(xié)議、內(nèi)置PCB天線、支持UART接口、藍(lán)牙Class2和支持與SPP主藍(lán)牙模塊連接通信。表3-3藍(lán)牙模塊管腳定義序號(hào)名稱管腳定義1RXD串口輸入，電平為TTL電平2TXD串口輸出，電平為TTL電平3GND接GND4VCC接3.3-6V藍(lán)牙模塊接口電路圖如圖3-8所示。圖3-8藍(lán)牙模塊電路原理圖3.6DS18B20溫度模塊設(shè)計(jì)DS18B20模塊是一款普遍多件的數(shù)字型溫度傳感器，其特點(diǎn)如下：僅需一條口線可實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的雙向通訊；測(cè)溫的范圍廣以及測(cè)溫的誤差可設(shè)定至0.1；工作電源為3.0~5.5V/DC；在使用中不需要任何外圍元件。常用的DS18B20溫度傳感器封裝主要有兩種，就使用而言兩種封裝并沒有太大的不同，一般是根據(jù)具體環(huán)境選擇更為適合的一種。其中一種為裸露的芯片，在檢測(cè)空氣溫度時(shí)通常會(huì)選擇這種傳感器；另外一種是用不銹鋼鋼管進(jìn)行封裝的，因此具有良好的防水性能，其主要適用于水溫?zé)粢后w溫度檢測(cè)。3.7ADXL345狀態(tài)采集模塊和報(bào)警模塊ADXL345狀態(tài)采集模塊是ADI公司推出的三軸數(shù)字輸出型加速度傳感器，在本設(shè)計(jì)中主要用于檢測(cè)監(jiān)測(cè)者的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化，另也可同時(shí)采集監(jiān)測(cè)者的步數(shù)變化。ADXL345的特點(diǎn)如下：分辨度高，最高13可達(dá)位；量程可變化，具有四種不可變的測(cè)量范圍；靈敏度高；功耗低；尺寸小。報(bào)警器是由常用的5V有源嗡鳴器和一個(gè)NPN型三極管組成。當(dāng)單片機(jī)測(cè)量數(shù)據(jù)的結(jié)果超出閾值范圍時(shí)，8050的基極被單片機(jī)賦予導(dǎo)通狀態(tài)，報(bào)警器此時(shí)處于高電平狀態(tài)，報(bào)警器報(bào)警，反之當(dāng)8050度基極處于非導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，報(bào)警器處于低電平狀態(tài)，即不報(bào)警。第4章軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1軟件系統(tǒng)概述系統(tǒng)的硬件電路完成后，如果沒有軟件部分的設(shè)計(jì)和測(cè)試，就無法實(shí)現(xiàn)必要的功能。硬件和軟件是不可分割的，彼此無法分離。只有相互依存才能完整而有效地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能。當(dāng)然，軟件在整體設(shè)計(jì)中起著主導(dǎo)作用。好的軟件，在準(zhǔn)確性、可靠性、維修容易，容易理解，具備實(shí)時(shí)檢測(cè)等功能和特點(diǎn)是有必要的，所以整個(gè)系統(tǒng)可以節(jié)省更多的內(nèi)存，不僅硬件結(jié)構(gòu)可以比較容易的，但也可以削減成本。使系統(tǒng)的性能更加穩(wěn)定可靠。對(duì)于任何一個(gè)系統(tǒng)而言，軟硬件都是不可分割的整體，只有確保軟硬件的完整性，系統(tǒng)的各項(xiàng)功能才可以正常發(fā)揮作用。但在整個(gè)系統(tǒng)中占主導(dǎo)地位的是軟件。一款好的軟件不但要具備準(zhǔn)確、可靠及易維修等特點(diǎn)，同時(shí)還必須具有實(shí)時(shí)檢測(cè)等多項(xiàng)功能。因此，若能減少系統(tǒng)內(nèi)存，一方面可以簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)，同時(shí)還能有效降低成本，此外，還能在一定程度上改善系統(tǒng)的整體性能。系統(tǒng)要正常工作，首先必須確保軟件程序的準(zhǔn)確性與實(shí)用性。因此，在設(shè)計(jì)程序的過程中，需要同時(shí)考慮系統(tǒng)的應(yīng)用功能與潛在功能，而且必須符合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)則的要求。有些特殊功能只有當(dāng)系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。就現(xiàn)實(shí)情況來看，一方面是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，同時(shí)系統(tǒng)也越來越復(fù)雜，受此影響，對(duì)于代碼編寫也提出了更高的要求。從共同開發(fā)的角度看，應(yīng)推動(dòng)代碼編寫向標(biāo)準(zhǔn)化與模塊化方向發(fā)展。盡管如此，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，芯片在容量與速度方面都有明顯的改善。因此，程序空間的大小程度在開發(fā)過程中并不是一個(gè)主要困難。目前，編程重點(diǎn)關(guān)注的是選擇適合的開發(fā)工具以節(jié)省時(shí)間與經(jīng)濟(jì)成本。在任何一個(gè)項(xiàng)目的開發(fā)中，明確的分工與良好的協(xié)作都是非常重要的，同時(shí)還要確保軟件的邏輯結(jié)構(gòu)是合理、清晰的，而C語(yǔ)言就能使軟件編程實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化。此外，由于提供的數(shù)據(jù)類型相對(duì)更加復(fù)雜，因此不再需要通過手動(dòng)方式對(duì)SCM資源進(jìn)行分配，這樣一方面可以有效增強(qiáng)程序的處理能力，同時(shí)還能使其變得更加靈活。這個(gè)版權(quán)軟件是C語(yǔ)言的編程，精通使用，這是非常方便的，效率高，為實(shí)現(xiàn)強(qiáng)有力的表現(xiàn)功能，代碼和低水平的高水平的語(yǔ)言，語(yǔ)言的許多優(yōu)勢(shì)組合，功能豐富，應(yīng)用廣闊的范圍是非常具有特點(diǎn)。因此，這個(gè)系統(tǒng)的軟件選擇了C語(yǔ)言來開發(fā)。4.2主程序流程設(shè)計(jì)當(dāng)前進(jìn)行程序設(shè)計(jì)有多種環(huán)境可供篩選，比如說ADS、IAR以及KEIL等?，F(xiàn)在，在進(jìn)行ARM系統(tǒng)開發(fā)時(shí)使用相對(duì)更多的是KEIL軟件。從用戶的角度看，在這種開發(fā)環(huán)境中不但可進(jìn)行編輯與編譯工作，同時(shí)還能進(jìn)行調(diào)試、連接等多項(xiàng)其他工作，操作也更為簡(jiǎn)單、方便。本文中使用的KEILuVision5軟件進(jìn)行編寫和調(diào)試的。有關(guān)于KEIL軟件的編譯和調(diào)試環(huán)境，如下圖4-1所示。圖4-1KELL軟件界面心率曲線檢測(cè)儀程序首先進(jìn)行系統(tǒng)的初始化：初始化GPIO、I2C通信接口、USART串口初始化、液晶顯示初始化、外部中斷初始化和系統(tǒng)RTC初始化。系統(tǒng)初始化完成后，對(duì)閾值進(jìn)行一定的設(shè)定。設(shè)定好后，系統(tǒng)開始更新顯示標(biāo)志并進(jìn)行顯示器的初始化，在軟件程序中，經(jīng)過按鍵掃描后對(duì)TFT液晶顯示屏繪制了一個(gè)簡(jiǎn)單的二維坐標(biāo)(x，y)，從而來劃分要顯示文字和圖像的區(qū)域。漢字是由計(jì)算ASCII碼來進(jìn)行掃描打點(diǎn)讀取的，通過EXTIx_Init(PA0，EXTI_Trigger_Rising，2)采集心率脈沖量后，初始化Flash中的數(shù)據(jù)，完成上電初始化后顯示內(nèi)容。讀取AD轉(zhuǎn)換值，傳感器讀取的信號(hào)在一定硬件處理下擴(kuò)大十倍電壓值，使得顯示屏能夠顯示當(dāng)前值點(diǎn)，通過LCD_DrawLine(disx，(100-readAdChVal)+50，remXplace，remYplace)函數(shù)把當(dāng)前點(diǎn)和上一個(gè)采樣點(diǎn)連接起來，完成心率曲線顯示的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)對(duì)溫度和狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)后，進(jìn)行與設(shè)定閾值進(jìn)行對(duì)比，超出閾值范圍將會(huì)啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，蜂鳴器會(huì)發(fā)出報(bào)警聲；不超出閾值的情況下報(bào)警系統(tǒng)不會(huì)報(bào)警。各系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)完成后，液晶顯示屏?xí)缕滹@示數(shù)據(jù)和波形圖，并把所獲取到的數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙發(fā)送到手機(jī)APP端。待藍(lán)牙數(shù)據(jù)發(fā)送成功后，此階段的數(shù)據(jù)測(cè)量完成，并返回開始新的測(cè)試，從而達(dá)到實(shí)時(shí)的測(cè)量目的，具體流程圖如圖4-2所示。圖4-2主程序流程圖4.3心率曲線采集及數(shù)據(jù)處理流程設(shè)計(jì)STM32中的AD轉(zhuǎn)換其實(shí)就是一種數(shù)字轉(zhuǎn)換器，它同時(shí)使用的通道最多可達(dá)到18個(gè)，測(cè)量?jī)?nèi)外的信號(hào)的分別有2和16個(gè)。對(duì)于ADC的結(jié)果，可以將其設(shè)置為向左或向右對(duì)齊，而且會(huì)將它的對(duì)齊方式存入數(shù)據(jù)寄存器（通常為16位）之中。心率曲線采集及數(shù)據(jù)處理的核心算法在STM32內(nèi)置的AD轉(zhuǎn)換，定義Adc_Init()后，設(shè)置ADC分頻因子6，即初始化ADC_CLKConfig()，將PA1作為其模擬輸入引腳，配置好其工作模式為轉(zhuǎn)換1和轉(zhuǎn)換2為獨(dú)立模式，并把模數(shù)轉(zhuǎn)換工作在單通道模式和單次轉(zhuǎn)換模式，轉(zhuǎn)換由軟件觸發(fā)而不是外部觸發(fā)。圖4-3子程序流程圖使能指定轉(zhuǎn)換1和復(fù)位校準(zhǔn)后，等待校準(zhǔn)完成，再使能指定的轉(zhuǎn)換1的軟件轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后，獲得AD轉(zhuǎn)換值。設(shè)置指定AD轉(zhuǎn)換的規(guī)則組通道、序列、采樣時(shí)間和周期后，等待轉(zhuǎn)換結(jié)束，返回最近一次轉(zhuǎn)換1規(guī)則組的轉(zhuǎn)換結(jié)果。讀取AD轉(zhuǎn)換值adcx=Get_Adc_Average(ADC_Channel_1，1)，進(jìn)行五次求平均后，通過LCD_DrawLine(disx，(100-readAdChVal)+50，remXplace，remYplace)函數(shù)把當(dāng)前點(diǎn)和上一個(gè)采樣點(diǎn)連接起來，再通過remXplace=disx++remYplace=(100-readAdChVal)+50函數(shù)記錄該次顯示的點(diǎn)坐標(biāo)，作為上次坐標(biāo)，由此完成波形顯示的實(shí)現(xiàn)。具體流程圖如圖4-3所示。4.4心率計(jì)算流程設(shè)計(jì)由上文得知心率是一種隨心臟脈搏周期變化的信號(hào)，但由于從傳感器中傳輸?shù)拿}沖并非方波，但在硬件中添加了硬件使得在此得到的波形恰好是方波，由此對(duì)于軟件部分的工作難度大大降低了。對(duì)于所捕獲的各個(gè)方波，都要檢測(cè)其高電平與低電平的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)，并對(duì)其獲得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)部計(jì)算，從而得到此刻的心率值。心率檢測(cè)原理圖如圖4-4所示。圖4-4心率檢測(cè)原理圖其程序流程為：配置初始化GPIO，將其輸入捕獲設(shè)置成為上升沿捕獲，所以如果想要第一次捕獲上升沿，就必須進(jìn)入中斷服務(wù)函數(shù)功能。中斷服務(wù)函數(shù)是由上升沿與下降沿兩種函數(shù)組成的。如果檢測(cè)到首個(gè)上升沿且已進(jìn)入上升沿函數(shù)，這時(shí)因首個(gè)上升沿具有一定特殊性，因此需要指定一個(gè)相應(yīng)的標(biāo)志，并根據(jù)它來判斷有沒有檢測(cè)到首個(gè)上升沿。當(dāng)首次使用定時(shí)器時(shí)，計(jì)數(shù)要以0為起點(diǎn)，同時(shí)要為單片機(jī)設(shè)置相應(yīng)的捕獲下降沿，這樣當(dāng)再次進(jìn)入中斷功能時(shí)，就能自動(dòng)捕獲其下降沿。當(dāng)下落邊被捕捉到時(shí)，則進(jìn)入到下降沿函數(shù)，此時(shí)立刻終止計(jì)數(shù)，同時(shí)要將這一時(shí)刻計(jì)時(shí)器上的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存起來；然后再將單片機(jī)設(shè)置成捕獲上升沿，并重新啟動(dòng)計(jì)時(shí)器，以便于進(jìn)入接下來的中斷函數(shù)。當(dāng)開啟下一次中斷時(shí)，必須捕獲上升沿。此時(shí)進(jìn)入上升沿，即可種植計(jì)數(shù)，存儲(chǔ)當(dāng)前數(shù)據(jù)且開始得到低電平的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)。然后，設(shè)定其捕捉下降沿，開始重啟定時(shí)器。在這個(gè)迭代中，每個(gè)心跳的方波的高電平和低電平持續(xù)時(shí)間被獲得，為進(jìn)一步的計(jì)算做準(zhǔn)備。高低電平的持續(xù)時(shí)間是通過控制定時(shí)器獲取的，其時(shí)間的總和為一次脈搏時(shí)間。將計(jì)數(shù)的頻率設(shè)定為1Mhz，意味著每一微妙計(jì)一次數(shù)，則檢測(cè)心率的計(jì)算公式為：H=其中，H為心率值、單位為每分鐘多少次、x為高電平時(shí)間、y為低電平時(shí)間，單位為微秒，分子為1×106us，用一秒除以檢測(cè)高低電平的總時(shí)長(zhǎng)得到心跳周期，再乘以60，此值即心率值。心率檢測(cè)流程圖如圖4-5所示。圖4-5心率檢測(cè)流程圖上述獲取的數(shù)據(jù)都屬于瞬時(shí)值，出于提高準(zhǔn)確率的考慮，還應(yīng)對(duì)其進(jìn)行濾波的計(jì)算。首先需要濾波處理下捕獲到的兩種電平，如果上升沿或下降沿被捕獲到，要在很短時(shí)間內(nèi)連續(xù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多次檢測(cè)，以確定它長(zhǎng)時(shí)間保持的電平狀態(tài)。若既不屬于低電平也不屬于高電平，表明捕獲失敗，還需要重新進(jìn)行捕獲，這樣就能降低捕獲到錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的概率。就對(duì)數(shù)據(jù)的處理而言，通常會(huì)實(shí)用限幅與算數(shù)平均兩種算法進(jìn)行濾波，要不間斷地采集四次數(shù)據(jù)，同時(shí)還要對(duì)峰值與谷值進(jìn)行設(shè)定?；蚴窃?秒內(nèi)不間斷地采集數(shù)據(jù)，一方面要設(shè)定上限與下限，同時(shí)還要考慮可能出現(xiàn)的各種突發(fā)情況，接下來要計(jì)算數(shù)據(jù)的平均值。4.5DS18B20數(shù)據(jù)讀取在溫度模塊的程序設(shè)定中，首先定義My_DS18B20的初始化，配置好其GPIO且模式設(shè)定為推挽式輸出后，等待其回應(yīng)，返回0與返回1的區(qū)別在于是否檢測(cè)到其存在，前者表示其檢測(cè)成功，后者正好相反。DS18B20處理函數(shù)較為重要的包括：DS18B20_Rst(MyPinDefpin)復(fù)位DS18B20；DS18B20_Check(MyPinDefpin)檢測(cè)DS18B20；DS18B20_Init(MyPinDefpin)初始化函數(shù)；DS18B20_Read_Bit(MyPinDefpin)讀取位；DS18B20_Read_Byte(MyPinDefpin)讀取字節(jié)；DS18B20_Write_Byte(MyPinDefpin,u8dat)寫入；DS18B20_Start(MyPinDefpin)開始轉(zhuǎn)換溫度；DS18B20_GetTemp(MyPinDefpin)獲取溫度值。4.6ADXL345處理流程再ADXL345的程序設(shè)定中，首先進(jìn)行函數(shù)的初始化，再對(duì)其三個(gè)軸的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取、分析和計(jì)算后，得到其檢測(cè)狀態(tài)。另在自動(dòng)校準(zhǔn)過程后，對(duì)重力加速度的三個(gè)分量角度進(jìn)行計(jì)算分析，檢測(cè)其步數(shù)并進(jìn)行累計(jì)。ADXL345處理函數(shù)流程如下：ADXL345_Init(void)初始化函數(shù)；ADXL345_ReadXYZ(int16*x,int16*y,int16*z)讀取X,Y,Z三個(gè)軸的數(shù)據(jù)；ADXL345_ReadAverage(u8times)讀取數(shù)據(jù)次數(shù)，再取平均；ADXL345_AutoAdjust(void)自動(dòng)校準(zhǔn)；ADXL345_GetAngle(Dir_ADXL345dir)獲得重力加速度分量的角度；ADXL345_CheckStep(void)檢測(cè)步數(shù)；ADXL345_ClearStep(void)清空步數(shù)。4.7安卓APP設(shè)計(jì)安卓APP編程的部分采用了AndroidStudio此款軟件進(jìn)行開發(fā)，編程主要是通過Java語(yǔ)言來進(jìn)行編寫。其主要涉及兩大部分，一是藍(lán)牙傳輸，二是顯示。其主要流程為開始，檢測(cè)是否有藍(lán)牙適配器，再進(jìn)行下一步檢測(cè)手機(jī)端是否打開了藍(lán)牙，如果沒有則發(fā)送請(qǐng)求，如已打開藍(lán)牙，進(jìn)行搜索模式，當(dāng)搜到此設(shè)備的藍(lán)牙后，選擇是否進(jìn)行配對(duì)，并向客戶端發(fā)送請(qǐng)求配對(duì)請(qǐng)求。APP開發(fā)流程圖如圖4-6所示。圖4-6APP開發(fā)流程圖當(dāng)配對(duì)成功后，藍(lán)牙已連接，可選擇從手機(jī)端發(fā)送命令，校準(zhǔn)時(shí)間和設(shè)定閾值。第5章系統(tǒng)性能測(cè)試5.1硬件部分調(diào)試實(shí)物采用普通萬(wàn)用板進(jìn)行硬件部分的焊接，沒有采用PCB板的原因首先是沒有印制PCB電路板的條件，其次是因?yàn)閷?duì)PCB電路板印制的技能不夠熟練。在經(jīng)過幾天的努力后，需要對(duì)其實(shí)物進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試的重要性決定了此次設(shè)計(jì)能否成功。對(duì)其硬件部分進(jìn)行調(diào)試，硬件部分調(diào)試主要分為對(duì)各個(gè)傳感器模塊的信號(hào)采集部分調(diào)試，液晶顯示屏上電部分調(diào)試以及其他外圍電路