基于云平臺(tái)的自助心率檢測(cè)終端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要：目前，心率檢測(cè)與分析設(shè)備深受人們的喜愛(ài)，人們可以非常便捷地檢測(cè)自己心率的異常情況。但是目前由于Android設(shè)備自身的缺陷，如Android移動(dòng)設(shè)備本身的計(jì)算能力較弱，存儲(chǔ)空間具有一定的限制，數(shù)據(jù)安全性也存在一定的問(wèn)題，因此基于Android移動(dòng)終端的心率檢測(cè)與分析服務(wù)仍然面臨著一些現(xiàn)實(shí)的挑戰(zhàn)。本文將Android相關(guān)技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)以及云存儲(chǔ)技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于云平臺(tái)的心率檢測(cè)與分析系統(tǒng)，用于解決上述問(wèn)題。本課題所研究的基于云平臺(tái)的自助心率檢測(cè)終端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)采用STM32單片機(jī)為核心控制單元，利用心率傳感器、心率提示燈、WIFI模塊ESP8266、電源提示燈、OLED屏幕、心率閾值配置按鍵和蜂鳴器等實(shí)現(xiàn)自助心率檢測(cè)終端系統(tǒng)的基本功能。本設(shè)計(jì)通過(guò)所選擇的相關(guān)自助心率檢測(cè)終端傳感器、網(wǎng)絡(luò)模塊以及STM32單片機(jī)芯片，當(dāng)開(kāi)始測(cè)量心率時(shí)時(shí)自助心率檢測(cè)終端系統(tǒng)會(huì)做出心率高低的檢測(cè)并實(shí)時(shí)的發(fā)送心率數(shù)據(jù)到WEB端進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、計(jì)算和展示以及分析。本系統(tǒng)主要針對(duì)醫(yī)療相關(guān)行業(yè)及家庭，可幫助用戶測(cè)試心率設(shè)備。系統(tǒng)頁(yè)面設(shè)計(jì)要簡(jiǎn)潔明了，交互功能要友好。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)將遵循軟件工程的標(biāo)準(zhǔn)，并按照軟件工程規(guī)定的流程進(jìn)行項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，制作成本低廉。具有簡(jiǎn)單易上手的優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：云平臺(tái)；心率監(jiān)測(cè)；B/S結(jié)構(gòu)；STM32單片機(jī)前言心率(HeartRate)是指人體心臟每分鐘搏動(dòng)的次數(shù)，它是臨床檢測(cè)生命參數(shù)的重要指標(biāo)，是反應(yīng)心臟是否正常工作的一個(gè)重要參數(shù)。目前，在歐洲每年因心血管疾病(Cardiovasculardiseases,CVD)造成過(guò)早死亡人數(shù)達(dá)180萬(wàn)人，在我國(guó)CVD的增長(zhǎng)趨勢(shì)也不容樂(lè)觀。姚震教授在《我國(guó)心血管疾病現(xiàn)狀與展望》一文中介紹：我國(guó)每年因CVD死亡人數(shù)約350萬(wàn)人，平均每分鐘就有6人死于CVD，到2030年，中國(guó)每年的心血管疾病事件數(shù)上升將超過(guò)50%。心血管疾病已成全球范圍內(nèi)的“頭號(hào)殺手”。本設(shè)計(jì)依據(jù)心率檢測(cè)關(guān)鍵點(diǎn)，主要是為了解決對(duì)傳統(tǒng)醫(yī)療設(shè)備單一難操作的問(wèn)題，是一款自助式、無(wú)線傳輸?shù)男穆蕶z測(cè)終端。本設(shè)計(jì)完成了自助心率檢測(cè)終端系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)以及具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，同時(shí)進(jìn)行了自助心率檢測(cè)終端系統(tǒng)硬件以及自助心率檢測(cè)終端WEB軟件的相關(guān)研發(fā)以及調(diào)試。自助心率檢測(cè)終端系統(tǒng)采用STM32單片機(jī)作為核心處理器，利用心率檢測(cè)傳感器進(jìn)行心率檢測(cè)、0.96寸的OLED屏幕用于顯示自助心率檢測(cè)終端系統(tǒng)的核心心率數(shù)據(jù)和心率圖、WIFI模塊用于與自助心率檢測(cè)終端WEB端進(jìn)行數(shù)據(jù)通信交互、彩色的LED狀態(tài)提示燈用于提示自助心率檢測(cè)終端系統(tǒng)的心率高低同步閃爍、彩色的電源提示燈用于提示自助心率檢測(cè)終端系統(tǒng)是否通電、5V蜂鳴器用于自助心率檢測(cè)終端系統(tǒng)的報(bào)警聲音提示、配置閾值按鍵用于配置自助心率檢測(cè)終端心率傳感器的閾值加減、同時(shí)搭配一些外圍的阻容元件進(jìn)行了自助心率檢測(cè)終端的硬件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)本系統(tǒng)功能包括:首先是通過(guò)個(gè)人情況按鍵配置正常心率閾值，心率傳感器監(jiān)測(cè)心率數(shù)據(jù)，OLED顯示屏中顯示心率值，以及心率圖，當(dāng)有異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)時(shí)，蜂鳴器報(bào)警。首先感知層的傳感器元件進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)硬件系統(tǒng)的微處理之后顯示到OLED屏幕上，進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)可視化，便于觀測(cè)系統(tǒng)是否正在采集數(shù)據(jù)，以及按鍵可以配置正常心率閾值，OLED顯示屏可以顯示當(dāng)前心率值是否正常。之后通過(guò)ESP8266WIFI模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳至云服務(wù)器，服務(wù)器采集到數(shù)據(jù)后，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并將可用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便于數(shù)據(jù)的查詢以及歷史數(shù)據(jù)的備份分析和身體狀況的預(yù)測(cè)?；谠破脚_(tái)的自助心率檢測(cè)終端控制系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)如圖2-1所示。圖2-1系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)技術(shù)分析（1）心率檢測(cè)技術(shù)分析基于云平臺(tái)的自助心率檢測(cè)終端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)采用了心率采集傳感器，采用了模擬信號(hào)單片機(jī)通信，屬于主流的傳感器技術(shù)。（2）網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)分析基于云平臺(tái)的自助心率檢測(cè)終端控制系統(tǒng)采用的通信技術(shù)為WIFI技術(shù)，WIFI技術(shù)是目前主流的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，其特點(diǎn)式價(jià)格低廉，通信穩(wěn)定，信號(hào)好。本設(shè)計(jì)WIFI采用了2.4Ghz頻率，完全符合近場(chǎng)通信技術(shù)規(guī)范。（3）單片機(jī)技術(shù)分析基于云平臺(tái)的自助心率檢測(cè)終端控制系統(tǒng)采用了型號(hào)為STM32F1038T6的芯片作為自助心率檢測(cè)終端控制系統(tǒng)的控制器，基于STM32系列生產(chǎn)的產(chǎn)品很豐富，如WIFI電能表、智能干燥設(shè)備系統(tǒng)、智能加濕器、廚房?jī)羲?、智慧空氣炸鍋、智能手環(huán)、智能窗簾等產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)外由很多單片機(jī)相關(guān)人才，單片機(jī)技術(shù)是很成熟的硬件技術(shù)。（4）云服務(wù)器技術(shù)分析基于云平臺(tái)的自助心率檢測(cè)終端控制系統(tǒng)采用了阿里云ES5平臺(tái)進(jìn)行底層系統(tǒng)搭建，采用Centos7.4操作系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行環(huán)境安裝。本設(shè)備支持了MySQL、Oracle等常健數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)，阿里云ES5服務(wù)器可做到動(dòng)態(tài)加載內(nèi)存，服務(wù)器空閑之時(shí)可進(jìn)行內(nèi)存閑置，使用量過(guò)大時(shí)可對(duì)閑置的內(nèi)存進(jìn)行抵消，做到2G內(nèi)存的動(dòng)態(tài)加載。此外阿里云平臺(tái)自帶安全設(shè)備，服務(wù)器通過(guò)Supervisor進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控進(jìn)程，支持多線程的訪問(wèn)形式，通過(guò)遠(yuǎn)端配置端口開(kāi)放指定路徑，避免了常見(jiàn)的流量攻擊，可以有效的保護(hù)用戶的隱私信息。核心模塊設(shè)計(jì)（1）STM32單片機(jī)基于云平臺(tái)的自助心率檢測(cè)終端控制系統(tǒng)采用的STM32F103C8T6單片機(jī)，它是意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的，為其公司主銷走量產(chǎn)品，本次設(shè)計(jì)選擇了QFP48封裝的芯片，STM32F103系列是M0的內(nèi)核心，內(nèi)部有多種IO和通信接口，如SPI、UART、CAN、IIC、JTAG等，該芯片的特點(diǎn)時(shí)邏輯處理速度快，產(chǎn)品的價(jià)格低廉，同時(shí)開(kāi)發(fā)資料很多很豐富。（2）心率傳感器基于云平臺(tái)的自助心率檢測(cè)終端控制系統(tǒng)的心率檢測(cè)傳感器采用脈搏心率傳感器pulsesensor，PulseSensor是一款常見(jiàn)的用于脈搏心率測(cè)的傳感器，它內(nèi)部是光電反射式原理，使用時(shí)用手指輕輕按壓傳感器處即可測(cè)得心率，在設(shè)計(jì)時(shí)可以通過(guò)導(dǎo)線連接，然后將采集到的模擬心率信號(hào)傳輸給STM32或51等單片機(jī)，通過(guò)AD轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后再通過(guò)STM32單片機(jī)進(jìn)行算法計(jì)算后就可以得到心率高低的數(shù)值，可以將脈搏波形上傳到WEB端頁(yè)面上顯示心率波形，也可以在硬件端屏幕上做GUI顯示界面。PulscSensor是一款開(kāi)源的硬件傳感器，在國(guó)內(nèi)很受歡迎。日前國(guó)外官網(wǎng)上資料很豐富，已有其對(duì)應(yīng)的STM32程序和上位機(jī)的Processing程序，PulscSensor適用于心率方面的檢測(cè)、科學(xué)研究以及教學(xué)演示，同時(shí)也非常適合用于二次開(kāi)發(fā)。（3）系統(tǒng)供電電源基于云平臺(tái)的自助心率檢測(cè)終端控制系統(tǒng)的供電系統(tǒng)的輸入端是AC-DC12V電源適配器、5V供電電路、3.3V供電電路組成的。其中220V交流電轉(zhuǎn)換為12V直流電源進(jìn)入到系統(tǒng)硬件中后，將12V電源用直流芯片MP1584EN轉(zhuǎn)為5V為L(zhǎng)ED燈和蜂鳴器等器件供電，AMS11173.3V芯片將5V轉(zhuǎn)換為3.3V為單片機(jī)、OLED屏幕、心率傳感器和網(wǎng)絡(luò)模塊等進(jìn)行供電的。其中AD-DC適配器以3A的大電流保證了自助心率檢測(cè)終端控制系統(tǒng)的用電需求，是自助心率檢測(cè)終端控制系統(tǒng)供電的有力保障。系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)感知層詳細(xì)設(shè)計(jì)基于云平臺(tái)的自助心率檢測(cè)終端控制系統(tǒng)硬件以STM32單片機(jī)為核心，其中，外圍輔助電路包括OLED顯示屏、心率檢測(cè)電路、蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路、WIFI電路、3.3V電源電路、5V電源電路、按鍵檢測(cè)電路以及LED提示電路。具體原理圖如圖3-1所示，硬件組成圖如3-2所示。圖3-1原理圖圖3-2硬件組成圖最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于云平臺(tái)的自助心率檢測(cè)終端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)采用STM32系列芯片，具體封裝形式為QFP48，具體型號(hào)為STM32F103C8T6，這款芯片具有低耗、性能夠用、成本很低的特點(diǎn)，自助心率檢測(cè)終端控制系統(tǒng)采用這款STM32系列芯片開(kāi)發(fā)的目的是經(jīng)過(guò)廣泛的篩選和排除的，原因就是因?yàn)镾TM32系列芯片的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)手冊(cè)DATASHEET資料豐富。STM32F103C8T6單片機(jī)的具體引腳圖如圖3-3所示。原理圖如圖3-4所示。圖3-3STM32103C8T6引腳圖圖3-4最小系統(tǒng)原理圖電源電路設(shè)計(jì)基于云平臺(tái)的自助心率檢測(cè)終端控制系統(tǒng)的供電系統(tǒng)采用的輸入端是AC-DC12V電源適配器，搭配5V供電電路和3.3V供電電路組成的。具體供電流程是將220V交流電轉(zhuǎn)換為12V直流電源進(jìn)入到系統(tǒng)硬件，然后將12V電源用直流芯片MP1584EN轉(zhuǎn)為5V，5V電壓是為L(zhǎng)ED燈和蜂鳴器等器件供電，用AMS11173.3V芯片將5V轉(zhuǎn)換為3.3V，3.3V電壓是為單片機(jī)、OLED屏幕、心率傳感器和網(wǎng)絡(luò)模塊等進(jìn)行供電的。其中AD-DC適配器以3A的大電流保證了自助心率檢測(cè)終端控制系統(tǒng)的用電需求，MP1584EN也通過(guò)了3A的大電流，1117提供了1A電流，綜合的供電能力是自助心率檢測(cè)終端控制系統(tǒng)供電的有力保障。MP1584EN如圖3-5所示，原理圖如圖3-6所示。圖3-5MP1584實(shí)物圖圖3-6MP1584原理圖AMS1117實(shí)物圖如圖3-7所示。圖3-7MS1117實(shí)物圖AMS1117原理圖如圖3-8所示。圖3-8AMS1117原理圖心率傳感器設(shè)計(jì)自助心率檢測(cè)終端系統(tǒng)的光照度傳感器采用基于云平臺(tái)的自助心率檢測(cè)終端控制系統(tǒng)的心率檢測(cè)傳感器采用脈搏心率傳感器pulsesensor，PulseSensor是一款常見(jiàn)的用于脈搏心率測(cè)的傳感器，它利用的是光電反射式原理，使用時(shí)用手指輕輕按壓傳感器處即可測(cè)得心率，在設(shè)計(jì)時(shí)可以通過(guò)導(dǎo)線連接，然后將采集到的模擬心率信號(hào)傳輸給STM32或51等單片機(jī)，通過(guò)AD轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后再通過(guò)STM32單片機(jī)進(jìn)行算法計(jì)算后就可以得到心率高低的數(shù)值，可以將脈搏波形上傳到WEB端頁(yè)面上顯示心率波形，也可以在硬件端屏幕上做GUI顯示界面。PulscSensor是一款開(kāi)源的硬件傳感器，在國(guó)內(nèi)很受歡迎。日前國(guó)外官網(wǎng)上資料很豐富，已有其對(duì)應(yīng)的STM32程序和上位機(jī)的Processing程序，PulscSensor適用于心率方面的檢測(cè)、科學(xué)研究以及教學(xué)演示，同時(shí)也非常適合用于二次開(kāi)發(fā)。心率傳感器如圖3-9所示。圖3-9心率傳感器實(shí)物圖心率傳感器原理圖如圖3-10所示。圖3-10心率傳感器原理圖心率監(jiān)測(cè)流程如圖3-11所示。圖3-11心率檢測(cè)流程圖OLED顯示屏設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用了OLED顯示屏，OLED顯示屏的特點(diǎn)是清晰、穩(wěn)定、豐富，可以為自助心率檢測(cè)終端控制系統(tǒng)提供更好的顯示效果。本次采用的是0.96寸的OLED顯示屏，屏幕提供白色、藍(lán)色等版本。具體供應(yīng)商是中景園科技公司，這款OLED屏幕可以顯示數(shù)字、漢字、字符、英文、特殊字符以及顯示圖片，與單片機(jī)連接的方式為IIC通信方式。128*64的分辨率內(nèi)可以顯示8行*16列的字符或者顯示4行*8列的漢字。OLED顯示屏?xí)r序圖如圖3-12所示。圖3-12OLED顯示屏?xí)r序圖OLED顯示屏實(shí)物圖如圖3-13所示。圖3-13OLED顯示屏實(shí)物圖OLED顯示屏原理圖如圖3-14所示。圖3-14OLED顯示屏原理圖OLED顯示屏流程圖如圖3-15所示。圖3-15OLED顯示屏流程圖部分關(guān)鍵代碼如下：xinlv_oled_show_gb(0，0，0);xinlv_oled_show_gb(16，0，1);xinlv_oled_show_gb(32，0，2);xinlv_oled_show_gb(48，0，3);xinlv_oled_show_gb(64，0，4);xinlv_oled_show_gb(80，0，5);xinlv_oled_show_gb(96，0，6);xinlv_oled_show_gb(112，0，7);傳輸層的詳細(xì)設(shè)計(jì)通信結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本系統(tǒng)硬件通過(guò)WIFI與軟件服務(wù)端進(jìn)行鏈接，數(shù)據(jù)交互通過(guò)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)接收和發(fā)送，應(yīng)用層服務(wù)端通過(guò)TCP/IP協(xié)議創(chuàng)建SCOKET進(jìn)程，實(shí)時(shí)的對(duì)硬件發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，將發(fā)送過(guò)來(lái)的心跳包數(shù)據(jù)進(jìn)行字符解析，解析后對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，存儲(chǔ)到指定數(shù)據(jù)庫(kù)中，應(yīng)用層web端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行展示，調(diào)用后臺(tái)API接口。通信結(jié)構(gòu)圖如圖3-16所示。圖3-16通信結(jié)構(gòu)圖通信協(xié)議（1）下行數(shù)據(jù)幀格式下行數(shù)據(jù)幀是通過(guò)控制前臺(tái)客戶端的遠(yuǎn)程控制開(kāi)關(guān)來(lái)向后臺(tái)服務(wù)器發(fā)送字符串?dāng)?shù)據(jù)，后臺(tái)收到字符串?dāng)?shù)據(jù)后進(jìn)行格式處理，再將新的字符串?dāng)?shù)據(jù)通過(guò)tcp端口發(fā)送到硬件設(shè)備，硬件設(shè)備收到數(shù)據(jù)后，根據(jù)數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的控制指令做出相應(yīng)的處理即可。下行數(shù)據(jù)協(xié)議格式如下：{"Data":"value"}具體含義如表3-1所示。表3-1下行數(shù)據(jù)幀表格鍵值說(shuō)明DataintS：開(kāi)啟檢測(cè)心率指令CXXX：停止檢測(cè)心率指令S:開(kāi)始檢測(cè)心率，開(kāi)始后，硬件會(huì)以毫秒級(jí)時(shí)間間隔像WEB端推送心率數(shù)據(jù);CXXX:停止檢測(cè)心率，XXX為計(jì)算后的心率數(shù)，長(zhǎng)度為4，用于在OLED屏幕戰(zhàn)術(shù)檢測(cè)后的心率。示例1：心率為123解析：C123,示例2：心率為89，解析：C089，心率小于100時(shí)，高位補(bǔ)0（2）上行數(shù)據(jù)幀格式上行數(shù)據(jù)幀就是將采集到的心率信息或硬件端的操作數(shù)據(jù)，通過(guò)tcp協(xié)議作為客戶端發(fā)送給后臺(tái)的服務(wù)端，應(yīng)用層服務(wù)端通過(guò)TCP/IP協(xié)議創(chuàng)建SCOKET進(jìn)程，實(shí)時(shí)的對(duì)硬件發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，將發(fā)送過(guò)來(lái)的心跳包數(shù)據(jù)進(jìn)行字符解析，解析后對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，存儲(chǔ)到指定數(shù)據(jù)庫(kù)中，Web端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行展示，調(diào)用后臺(tái)API接口。上行數(shù)據(jù)協(xié)議具體格式：{"Data":"value"}具體含義如下表3-2所示。表3-2上行數(shù)據(jù)幀格式鍵值說(shuō)明DataintQ：切換心率傳感器閾值R：切換心率傳感器閾值G：檢測(cè)到的心率值R:切換心率傳感器閾值，默認(rèn)切換方式為當(dāng)前閾值+10，范圍為50-150，150后再切換心率閾值為50，為循環(huán)模式，OLED屏幕顯示即時(shí)設(shè)置的心率閾值;Q:切換心率傳感器閾值，默認(rèn)切換方式為當(dāng)前閾值-10，范圍為50-150，小于50后再切換心率傳感器閾值為150，為循環(huán)模式，OLED屏幕顯示即時(shí)設(shè)置的心率閾值;G：硬件系統(tǒng)檢測(cè)的心率值，字符長(zhǎng)度為3，當(dāng)心率閾值小于100時(shí)高位補(bǔ)0。示例1：80解析：心率閾值080示例2：110解析：心率閾值為110應(yīng)用層詳細(xì)設(shè)計(jì)應(yīng)用層目錄結(jié)構(gòu)本項(xiàng)目分為App代碼文件、Conf配置文件、SQL數(shù)據(jù)庫(kù)文件及run主函數(shù)文件組成。項(xiàng)目目錄結(jié)構(gòu)如圖3-17所示。圖3-17項(xiàng)目目錄結(jié)構(gòu)圖System_user中實(shí)現(xiàn)的是使用者使用的功能，computer_info中實(shí)現(xiàn)的是管理員使用的功能。conf中存放配置文件，dist中存放html文件。應(yīng)用層模塊設(shè)計(jì)（1）用戶登錄注冊(cè)用戶登錄采用POST傳輸數(shù)據(jù)，登錄采用郵箱+密碼的組合形式，郵箱是使用者的唯一標(biāo)識(shí)，通過(guò)郵箱進(jìn)行登錄系統(tǒng)，在該輸入框?qū)︵]箱格式進(jìn)行校驗(yàn)，必須符合郵箱格式才可登錄。登錄界面如圖3-18所示。圖3-18登錄界面（2）個(gè)人信息管理個(gè)人信息模塊是使用者登錄成功后對(duì)其進(jìn)行查看，包含了用戶名、郵箱、性別、手機(jī)號(hào)及地址內(nèi)容，前端可通過(guò)搜索條件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，其中郵箱作為唯一標(biāo)識(shí)不可修改，其他信息可通過(guò)Web界面進(jìn)行操作。個(gè)人信息界面如圖3-19所示。圖3-19個(gè)人信息界面（3）檢測(cè)開(kāi)關(guān)將指定信息傳輸?shù)接布?，通過(guò)WIFI將其信號(hào)以字符串的形式進(jìn)行傳輸，硬件端接收到信號(hào)后，返回指定狀態(tài)，判斷其操作是否成功，檢測(cè)開(kāi)關(guān)界面如圖3-20所示。圖3-20檢測(cè)開(kāi)關(guān)界面（4）心率實(shí)時(shí)走勢(shì)通過(guò)心率實(shí)時(shí)走勢(shì)記錄用戶的操作心率狀態(tài)，心率實(shí)時(shí)走勢(shì)展示通過(guò)硬件實(shí)時(shí)采集的信息通過(guò)WIFI作為通信橋梁，采用TCP/IP協(xié)議對(duì)其數(shù)據(jù)以字符串的形式進(jìn)行發(fā)送，通過(guò)折線圖的形式對(duì)其指定范圍內(nèi)時(shí)采集的光照信息進(jìn)行體現(xiàn)，通過(guò)圖形的展示，可直觀的將其展示出來(lái)。如圖3-21所示。圖3-21心率實(shí)時(shí)走勢(shì)界面（5）歷史心率統(tǒng)計(jì)通過(guò)歷史心率統(tǒng)計(jì)用戶的操作狀態(tài)，歷史心率統(tǒng)計(jì)展示通過(guò)硬件實(shí)時(shí)采集的信息通過(guò)WIFI作為通信橋梁，展示圖如圖3-22所示。圖3-22歷史心率統(tǒng)計(jì)界面數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)用戶包含了主鍵、密碼、郵箱、年齡、數(shù)據(jù)狀態(tài)、地址、角色、用戶名、錄入時(shí)間，用戶實(shí)體屬性圖如圖3-23所示。圖3-23使用者實(shí)體屬性圖心率采集信息實(shí)體信息包含數(shù)據(jù)狀態(tài)、編號(hào)、錄入時(shí)間、心率值實(shí)體屬性圖如圖3-24所示。圖3-24心率采集信息實(shí)體屬性圖根據(jù)以上實(shí)體屬性圖可得到完整的E-R圖如圖3-25所示。圖3-25完整E-R圖數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)用戶表建立如表3-3所示。表3-3login_info表字段名類型說(shuō)明login_idint主鍵usernamevarchar用戶名passwdvarchar密碼emailvarchar郵箱agevarchar年齡addressvarchar地址rolevarchar角色statevarchar數(shù)據(jù)狀態(tài)r_timetime錄入時(shí)間心率信息管理表3-4所示。表3-4heart_info表字段名類型說(shuō)明idint編號(hào)heart_ratevarchar心率值statevarchar數(shù)據(jù)狀態(tài)r_timetime錄入時(shí)間服務(wù)器設(shè)計(jì)（1）云數(shù)據(jù)庫(kù)云數(shù)據(jù)庫(kù)作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿浇楹蛿?shù)據(jù)存儲(chǔ)的載體，上位機(jī)（樹(shù)莓派）將處理好的數(shù)據(jù)，直接保存到云數(shù)據(jù)庫(kù)。服務(wù)器使用數(shù)據(jù)時(shí)直接到數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢即可。設(shè)備連接與操作數(shù)據(jù)庫(kù)使用的是pymysql模塊，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的增加和更新在使用中把對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作封裝成一個(gè)類，當(dāng)實(shí)例化對(duì)象后調(diào)用其中的方法就完成了對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作。本系統(tǒng)支持阿里云服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，將其作為底層存儲(chǔ)層及傳輸層，對(duì)STM32單片機(jī)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，通過(guò)MySQLDB進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，軟硬結(jié)數(shù)據(jù)交互采用了TCP/IP協(xié)議，通過(guò)WebScoket的形式進(jìn)行動(dòng)態(tài)加載。（2）阿里云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)項(xiàng)目采用了阿里云ES5平臺(tái)進(jìn)行底層系統(tǒng)搭建，采用Centos7.4操作系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行環(huán)境安裝。本設(shè)備支持了MySQL、Oracle等常健數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)，阿里云ES5服務(wù)器可做到動(dòng)態(tài)加載內(nèi)存，服務(wù)器空閑之時(shí)可進(jìn)行內(nèi)存閑置，使用量過(guò)大時(shí)可對(duì)閑置的內(nèi)存進(jìn)行抵消，做到2G內(nèi)存的動(dòng)態(tài)加載。此外阿里云平臺(tái)自帶安全設(shè)備，服務(wù)器通過(guò)Supervisor進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控進(jìn)程，支持多線程的訪問(wèn)形式，通過(guò)遠(yuǎn)端配置端口開(kāi)放指定路徑，避免了常見(jiàn)的流量攻擊，云服務(wù)器配置圖如圖3-26所示。圖3-26云服務(wù)器圖阿里云服務(wù)器主要采用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，通過(guò)使用Python語(yǔ)言對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的底層數(shù)據(jù)處理。系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試定義系統(tǒng)測(cè)試在各項(xiàng)設(shè)計(jì)的驗(yàn)收過(guò)程中顯得尤為重要，也是各項(xiàng)設(shè)計(jì)的最重要的環(huán)節(jié)。在軟件和硬件開(kāi)發(fā)完畢后，由測(cè)試人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的功能、性能測(cè)試及系統(tǒng)可靠性測(cè)試。系統(tǒng)部署環(huán)境系統(tǒng)部署需要在計(jì)算機(jī)上安裝了Python環(huán)境，即可成功部署該系統(tǒng)，Python環(huán)境版本要求在3.4版本及以上，數(shù)據(jù)庫(kù)選用mysql數(shù)據(jù)庫(kù)，要求版本在5.5以上。表4-1客戶端環(huán)境表類別所需要的配置計(jì)算機(jī)硬件CPU：InteICorei78核2.45GHz內(nèi)存：8G硬盤：260G網(wǎng)卡：1000Mb網(wǎng)卡軟件操作系統(tǒng)類型和版本：Windows7及以上系統(tǒng)所需相關(guān)軟件：Chrome、火狐瀏覽器等網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外網(wǎng)均可其他無(wú)系統(tǒng)測(cè)試用例系統(tǒng)的測(cè)試用例設(shè)計(jì)，包括心率采集測(cè)試用例、心率圖實(shí)時(shí)顯示測(cè)試用例、蜂鳴器測(cè)試用例、按鍵配置心率閾值測(cè)試用例、LED提示燈跟隨心跳閃爍測(cè)試用例、OLED顯示屏測(cè)試用例以及WIFI測(cè)試用例。心率采集測(cè)試用例心率采集測(cè)試用例，具體如下。表4-2心率測(cè)試用例表內(nèi)容用例描述操作過(guò)程預(yù)期結(jié)果實(shí)際結(jié)果偏差食指心率采集測(cè)試心率采集情況用食指按住心率傳感器，觀察心率采集變化成功采集到心率變化成功采集到心率變化無(wú)中指心率采集測(cè)試心率采集情況用中指按住心率傳感器，觀察心率采集變化成功采集到心率變化成功采集到心率變化無(wú)心率采集變化如圖4-1所示。圖4-1心率采集變化圖心率圖實(shí)時(shí)顯示測(cè)試用例心率圖實(shí)時(shí)顯示測(cè)試用例，具體如下。表4-3心率圖實(shí)時(shí)顯示測(cè)試用例表內(nèi)容用例描述操作過(guò)程預(yù)期結(jié)果實(shí)際結(jié)果偏差采集心率圖實(shí)時(shí)顯示測(cè)試心率采集時(shí)，實(shí)時(shí)心率圖顯示情況用左手食指按住心率傳感器，觀察心率采集時(shí)，OLED屏幕上心率圖的變化實(shí)時(shí)心率圖發(fā)送變化實(shí)時(shí)心率圖發(fā)送變化無(wú)采集心率圖實(shí)時(shí)顯示測(cè)試心率采集時(shí)，實(shí)時(shí)心率圖顯示情況用右手中指按住心率傳感器，觀察心率采集時(shí)，OLED屏幕上心率圖的變化實(shí)時(shí)心率圖發(fā)送變化實(shí)時(shí)心率發(fā)送變化無(wú)心率圖實(shí)時(shí)顯示測(cè)試如圖4-2所示。圖4-2心率圖實(shí)時(shí)顯示蜂鳴器測(cè)試用例蜂鳴器測(cè)試用例主要包括基于云平臺(tái)的自助心率檢測(cè)終端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)在不同操作和設(shè)置的情況下，蜂鳴報(bào)警的具體響應(yīng)狀態(tài)，具體如下。表4-4蜂鳴器測(cè)試用例表內(nèi)容用例描述操作過(guò)程預(yù)期結(jié)果實(shí)際結(jié)果偏差配置心率閾值用按鍵配置閾值按一下按鍵，配置心率閾值蜂鳴器滴滴蜂鳴器滴滴無(wú)連接WIFI心率WEB端連接硬件端心率WEB端點(diǎn)擊連接硬件蜂鳴器滴滴蜂鳴器滴滴無(wú)按鍵配置心率閾值測(cè)試用例按鍵測(cè)試用例主要包括了不同按鍵按下后自助心率檢測(cè)終端系統(tǒng)的不同按鍵響應(yīng)，具體如下。表4-5按鍵配置心率閾值測(cè)試用例表內(nèi)容用例描述操作過(guò)程預(yù)期結(jié)果實(shí)際結(jié)果偏差按鍵1按下，然后抬起測(cè)試按鍵按下調(diào)整心率閾值+按下按鍵，然后松開(kāi)，觀察心率閾值是否改變心率閾值+心率閾值+無(wú)按鍵配置心率閾值如圖4-3所示。圖4-3按鍵配置心率閾值LED提示燈跟隨心跳閃爍測(cè)試用例LED提示燈跟隨心跳閃爍測(cè)試用例，具體如下。表4-6LED提示燈跟隨心跳閃爍測(cè)試用例表內(nèi)容用例描述操作過(guò)程預(yù)期結(jié)果實(shí)際結(jié)果偏差LED提示燈跟隨心率閃爍LED提示燈跟隨心率閃爍情況開(kāi)始測(cè)心率，觀察LED燈是否跟隨心率高低進(jìn)行閃爍跟隨心率閃爍跟隨心率閃爍無(wú)LED提示燈跟隨心跳閃爍如圖4-4所示。圖4-4LED提示燈跟隨心跳閃爍