多功能老年護(hù)理床系統(tǒng)

多功能老年護(hù)理床系統(tǒng)摘要現(xiàn)如今，醫(yī)院的護(hù)士們，護(hù)理老人面臨不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)病人的身體狀況這個(gè)痛點(diǎn)，這樣可能會(huì)影響到病人的最佳治療時(shí)間。而市面上出現(xiàn)的監(jiān)測(cè)設(shè)備價(jià)格比較昂貴，如果大規(guī)模使用到醫(yī)院，將帶來很大的經(jīng)濟(jì)投入，因此，開發(fā)價(jià)格便宜的，測(cè)量精度高的老年人護(hù)理監(jiān)測(cè)床設(shè)計(jì)是非常必要的。該系統(tǒng)以STM32為核心，與溫濕度傳感器相結(jié)合，心率傳感器，血壓監(jiān)測(cè)模塊，顯示屏等電路完成一個(gè)具備多種人體參數(shù)測(cè)量的系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)能夠利用云平臺(tái)將數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，以供家人或者護(hù)士遠(yuǎn)程查看，此設(shè)計(jì)主要分為硬件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)以及云端設(shè)計(jì)三個(gè)部分構(gòu)成。該設(shè)計(jì)的研發(fā)對(duì)于老年人的身體監(jiān)護(hù)具有重要價(jià)值。STM32單片機(jī);護(hù)理床;傳感器;WIFI目錄TOC\o"1-3"\h\u第1章緒論 復(fù)位電路的主要作用是當(dāng)電路出現(xiàn)故障，比如卡死的狀況時(shí)，能夠及時(shí)回到開始的情況，不耽誤時(shí)間。STM32采用系統(tǒng)復(fù)位方式，通過NRST引腳低電平對(duì)Cortex-M3處理器和寄存器進(jìn)行復(fù)位，NRST引腳低電平由按鍵控制，控制電路如圖3-5。圖3-5單片機(jī)最小電路ESP-01S，也被稱為ESP8266，目前是一個(gè)通用的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。芯片使用DIP8進(jìn)行封裝，它有倆個(gè)輸入輸出端口，UART協(xié)議可用?？梢哉{(diào)整串口速度，預(yù)設(shè)設(shè)置為115200bps。因此，當(dāng)使用它時(shí)，需要保證用于主機(jī)和WIFI模塊之間通信的波特速率是相等的。它的頻率是2.4G，頻率范圍2412~2481MHZ。平均能耗很低，最低為71mA。3.3v足夠供電，為了使用這種芯片，需要將單片機(jī)的RX端口連接到它的TX，將單片機(jī)的TX端口連接到它的RX便能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的通信功能。ESP-8266與單片機(jī)芯片連接的示意圖如圖3-6所示。圖3-6ESP8266WIFI模塊引腳圖MAX30102是一個(gè)綜合的血氧和心率監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。它包括LED、光電子探測(cè)器、低噪聲電子設(shè)備和光學(xué)電子器件，以阻擋周圍的光。MAX30102還建立了一種新的信息系統(tǒng)步驟，來改進(jìn)移動(dòng)電話和可穿脫設(shè)備的運(yùn)行程序。MAX30102在一個(gè)內(nèi)部1.8V的LED的0.5V的電源上運(yùn)行。該模塊的通訊方案是使用符合I2C標(biāo)準(zhǔn)的端口。模塊可以由具有零電壓或待機(jī)功能的軟件關(guān)閉，并且可以隨時(shí)保持電源。如圖MAX30102心率檢測(cè)模塊電路圖3-7所示。 圖3-7MAX30102電路圖使用DHT11作為體溫檢測(cè)模塊核心，主要根據(jù)其傳感器手冊(cè)使用。DHT11傳感器的測(cè)量范圍是20-90%RH0-50℃,這是適合家庭的制度。其精度RH5%,2℃,并通過四針直插式結(jié)構(gòu)。一般來說，單線協(xié)議被用來使用雙向信號(hào)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)上。一般來說，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以一次傳輸40位，高位是第一位的。將傳感器硬件連接到主機(jī)計(jì)算機(jī)相對(duì)容易。將傳感器的2腳連接到單個(gè)芯片上的15腳。相當(dāng)于連接DOUT端口和PA5端口，傳感器是同時(shí)供電的。溫度和濕度傳感器與核心部分之間的連接示意圖如圖3-8所示。圖3-8溫濕度傳感器與主機(jī)連接原理圖濕度傳感器，它的原理其實(shí)和光敏電阻原理相似，其使用的兩個(gè)金屬的電極接觸被測(cè)物比如被子，這樣就能感應(yīng)到在被子當(dāng)中的水分，其實(shí)也就是感應(yīng)其導(dǎo)電性，床褥的濕度越高那么所對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電能力就越強(qiáng)，電阻的變化進(jìn)而轉(zhuǎn)化為熟悉的電壓的變化，如此就能反應(yīng)出濕度的大小。傳感器使用了LM358驅(qū)動(dòng)，那么對(duì)應(yīng)的濕度反應(yīng)出來的電路的電壓就會(huì)越大，這樣輸出信號(hào)后就會(huì)更加多準(zhǔn)確，本次使用的是STM32實(shí)現(xiàn)電壓的轉(zhuǎn)換的，把模擬的電壓值轉(zhuǎn)化為數(shù)字值。濕度傳感器與單片機(jī)連接端口如圖3-9所示。圖3-9濕度傳感器與單片機(jī)連接原理圖CZ3457血壓監(jiān)測(cè)模塊利用一個(gè)精準(zhǔn)度高的AD采樣芯片，氣壓傳感器采用型號(hào)是0-40kPa，可用于水位或其他氣壓的檢測(cè)，在這里我們主要用它監(jiān)測(cè)血壓，在3.3-5V電壓范圍內(nèi)工作，迷你小巧，節(jié)約電路板空間，其原理圖如圖3-10所示。圖3-10壓力傳感器與主機(jī)連接原理圖用OLED12864作可視化屏幕，當(dāng)前已普遍用于各類設(shè)計(jì)的研究和開發(fā)，其擁有高對(duì)比度以及高分辨率，可實(shí)現(xiàn)128*64像素，大小是只有0.96寸，3.3V的電壓即可運(yùn)行，屏幕接口一般用的是IIC，這樣接口數(shù)量不多，比較方便。它主要包括信號(hào)端口SCL和數(shù)據(jù)端口DO，以及電源和接地端口。它的DO端口連接到PB12，SCL端口連接到PB13。顯示屏與單片機(jī)之間的連接示意圖如圖3-11所示。圖3-11顯示屏與單片機(jī)連接原理圖本設(shè)計(jì)運(yùn)用一個(gè)有源的蜂鳴器作為報(bào)警模塊，以用于發(fā)出警示，讓居住者及時(shí)察覺危險(xiǎn)，它本質(zhì)上是一種聲音產(chǎn)生裝置，固有用作信號(hào)設(shè)備的作用。因?yàn)樗怯性吹?，所以能夠單?dú)獨(dú)立播放聲音。要做到這一點(diǎn)，用戶只需打開或關(guān)閉它。再加上它的聲音大小會(huì)比無源蜂鳴器更響。如圖3-12，蜂鳴器模塊的示意圖。圖3-12蜂鳴器報(bào)警模塊原理圖

如圖所示是本項(xiàng)目課題研究開發(fā)的軟件系統(tǒng)的主程序流程圖，在主過程中主要完成的工作是初始化系統(tǒng)的正常運(yùn)行結(jié)果，在初始化完畢以后再借助于定時(shí)檢測(cè)，當(dāng)每個(gè)時(shí)間間隔為十毫秒的時(shí)候，程序運(yùn)行結(jié)果就會(huì)到監(jiān)測(cè)服務(wù)子過程中，在運(yùn)行完畢以后再等到十毫秒的時(shí)候繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)動(dòng)作。系統(tǒng)軟件程序中的大多數(shù)的控制類函數(shù)，都是在監(jiān)測(cè)服務(wù)子程序中完成允許的。如圖4-1主程序框圖所示。圖4-1系統(tǒng)主程序框圖可視化程序是一個(gè)子程序，它是指導(dǎo)可視化屏幕在這個(gè)系統(tǒng)中可視化的關(guān)鍵程序。事實(shí)上，可視化屏幕進(jìn)行顯示流程可以分為幾個(gè)部分。第一步是判斷位置，接著確定行和列的地址，并實(shí)現(xiàn)OLED可視化。一旦腳本程序出現(xiàn)，就會(huì)對(duì)顯示是否成功進(jìn)行評(píng)估。如果它不成功，你需要繼續(xù)編寫，進(jìn)一步更新它，以判斷是否有變化，如果有變化，就會(huì)重寫數(shù)據(jù)。驅(qū)動(dòng)程序的流程圖如圖4-2所示。圖4-2顯示驅(qū)動(dòng)流程圖收集溫度和濕度是非常重要的，這里的溫度和濕度收集程序是一個(gè)子例程，它主要控制DHT11來完成單總線通訊協(xié)議來完成它的收集。為了讓DHT11工作，必須先進(jìn)行激活。這里選擇的方法是將D0連續(xù)20ms降低為低電平，然后將D0連續(xù)60ms升高為高電平。這個(gè)部分就是單片機(jī)芯片發(fā)出的觸發(fā)信號(hào)，接下來，單片機(jī)芯片將進(jìn)入接收器階段，在接收之前判斷是否回復(fù)。應(yīng)答后，將會(huì)收到低位和高位數(shù)據(jù)兩個(gè)數(shù)據(jù)讀數(shù)，然后計(jì)算，最后返回。溫濕度采集程序流程圖如圖4-3所示。圖4-3溫濕度采集程序流程圖這個(gè)設(shè)計(jì)使用ESP-01S，為了可以連接到無線網(wǎng)絡(luò)并發(fā)送數(shù)值。無線網(wǎng)絡(luò)接入方案也是子程序的一類，把它設(shè)置成STA模式可以確保該設(shè)備連接到無線網(wǎng)絡(luò)的性能正常，接下來連接熱點(diǎn)，再判定能否正常連接，正常運(yùn)行的情況下返回，然后將被載入程序和服務(wù)器。如圖4-4所示，無線網(wǎng)絡(luò)接入程序流程圖。圖4-4無線網(wǎng)接入程序流程圖單片機(jī)進(jìn)行初始化，然后溫濕度傳感器、心率傳感器、血壓監(jiān)測(cè)模塊開始進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，當(dāng)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)超出開始設(shè)置的閾值，這時(shí)候蜂鳴器會(huì)報(bào)警，提醒人們出現(xiàn)了異常。蜂鳴器報(bào)警程序的設(shè)計(jì)流程圖如圖4-5所示。圖4-5蜂鳴器程序的設(shè)計(jì)流程圖血壓傳感器的原理主要是基于壓力傳感器的工作原理，即通過測(cè)量壓力的變化來獲得血壓的數(shù)值。當(dāng)血液流經(jīng)動(dòng)脈時(shí)，會(huì)對(duì)動(dòng)脈壁施加一定的壓力，這種壓力會(huì)被傳感器感知并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)血壓的測(cè)量。當(dāng)用手按壓血壓傳感器時(shí)，數(shù)據(jù)由初始化開始發(fā)生變化，同時(shí)傳送至顯示屏，當(dāng)數(shù)據(jù)超過閾值時(shí)蜂鳴器報(bào)警，數(shù)據(jù)未超過閾值時(shí)重復(fù)之前動(dòng)作。其血壓傳感器流程圖如圖4-6所示。圖4-6血壓程序的設(shè)計(jì)流程圖心率傳感器，不過是拇指般大小，卻能測(cè)量到心跳的頻率。心率傳感器采用光學(xué)技術(shù)，利用皮膚毛細(xì)血管里血液中氧含量的變化，實(shí)現(xiàn)與之相對(duì)應(yīng)的人的心跳，該模塊能夠簡單，方便地實(shí)現(xiàn)心跳的測(cè)量。具有很高的使用價(jià)值。當(dāng)用手觸碰到心率傳感器時(shí)，顯示屏?xí)@示數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)超出閾值時(shí)，蜂鳴器報(bào)警，未超出閾值時(shí)蜂鳴器沒有任何變化。其流程圖如圖4-7所示。硬件的調(diào)試主要就是為了驗(yàn)證各個(gè)器件是否正常的，首先是檢驗(yàn)單片機(jī)和各個(gè)器件是否得電，將設(shè)備連接到電源，然后首先使用看的方法，觀察是否亮，這里單片機(jī)是會(huì)亮的。檢測(cè)的時(shí)候需要循序漸進(jìn)的進(jìn)行，首先要按照之前設(shè)計(jì)好的原理圖，來對(duì)照所設(shè)計(jì)好的電路板，電路板當(dāng)中的元器件參數(shù)需要和原理圖保持一致，一般還需要結(jié)合使用萬用表進(jìn)行測(cè)量的方式來判斷，器件是否正常。特別需要注意的是，電路當(dāng)中不可以出現(xiàn)短路的現(xiàn)象，短路的后果是非常嚴(yán)重的，輕則燒毀電線，重則燒毀所有的元器件，此外還需要檢測(cè)單片機(jī)是否在正常的工作，單片機(jī)的工作需要有晶振電路的支撐。因此該器件的好壞將直接決定著整個(gè)系統(tǒng)是否能夠進(jìn)行工作，最簡單的測(cè)量辦法就是測(cè)量該原件是否有電壓，如果他的電壓達(dá)到2.05伏左右，那么就說明系統(tǒng)應(yīng)該是工作正常的，此外還需要確保復(fù)位電路能夠正常的工作。復(fù)位電路是能夠在系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時(shí)候，使得系統(tǒng)的程序能夠重新執(zhí)行，一般在正常工作的時(shí)候，該電路所對(duì)應(yīng)的端口是處于高電平的。同時(shí)檢查電路的詳細(xì)部分，以確保系統(tǒng)正確連接，并與單個(gè)芯片的微型計(jì)算機(jī)程序相匹配。如果所有的數(shù)據(jù)都可以在測(cè)試后正常傳輸?shù)絾蝹€(gè)芯片上，而單個(gè)芯片可以正常引導(dǎo)OLED進(jìn)行顯示，那么系統(tǒng)就會(huì)正常工作，可以達(dá)到警報(bào)效果。軟件是整個(gè)硬件調(diào)試項(xiàng)目，實(shí)際上是軟件和硬件的組合。在測(cè)試過程中，需要對(duì)傳感器進(jìn)行一對(duì)一的測(cè)試，同時(shí)檢查電路的詳細(xì)部分，以確保系統(tǒng)正確連接，并與單個(gè)芯片的微型計(jì)算機(jī)程序相匹配。如果所有的數(shù)據(jù)都可以在測(cè)試后正常傳輸?shù)絾蝹€(gè)芯片上，而單個(gè)芯片可以正常引導(dǎo)視覺屏幕，那么系統(tǒng)就會(huì)正常工作，測(cè)試系統(tǒng)電路的連接是正確的。電路啟動(dòng)試驗(yàn)檢查及開機(jī)測(cè)試的原理圖如圖5-1所示。圖5-1電路啟動(dòng)試驗(yàn)檢查及開機(jī)測(cè)試經(jīng)過了驗(yàn)證實(shí)物的各個(gè)傳感器供電正常，單片機(jī)供電正常，顯示屏供電正常，按鈕可正常使用，并且能夠正常的顯示。當(dāng)仿真部分和軟件部分的設(shè)計(jì)模擬測(cè)試完成后，用Keil5軟件編寫的代碼程序通過下載燒錄到焊接在板子上到單片機(jī)芯片中，檢驗(yàn)軟件和硬件之間的實(shí)際連接是否正確，并保證該設(shè)計(jì)可以正常的上電運(yùn)行，并對(duì)模塊的各種功能進(jìn)行檢測(cè)。如果發(fā)現(xiàn)不協(xié)調(diào)的現(xiàn)象，及時(shí)修正程序代碼。上面進(jìn)行了開機(jī)測(cè)試是可以驗(yàn)證各個(gè)部分是正常，但是還不能驗(yàn)證傳感器功能和設(shè)備的功能，因此需要實(shí)驗(yàn)軟件進(jìn)行調(diào)試。如圖5-2軟件調(diào)試界面。圖5-2軟件調(diào)試界面經(jīng)過了軟件的調(diào)試和驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的功能能正常的工作，那么接下來就要對(duì)硬件的整個(gè)功能進(jìn)行測(cè)試。(1)當(dāng)用濕巾擦拭濕度傳感器時(shí)，顯示屏?xí)@示數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)超過閾值時(shí)蜂鳴器就會(huì)發(fā)出報(bào)警。(2)當(dāng)用手觸摸溫度傳感器時(shí)，過十秒鐘顯示屏?xí)@示溫度，并通過WIFI模塊發(fā)送至云平臺(tái)。當(dāng)溫度大于37.5度時(shí)，蜂鳴器報(bào)警。(3)用手按壓血壓傳感器，五秒鐘后，顯示屏能夠正常顯示數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)超過120時(shí)，蜂鳴器報(bào)警。(4)用手觸摸心率傳感器，顯示屏數(shù)據(jù)發(fā)生變化，心率傳感器正常運(yùn)行，當(dāng)數(shù)據(jù)超出閾值時(shí)，蜂鳴器報(bào)警。(5)通過可視化顯示屏數(shù)據(jù)都能完全顯示。(6)通過云平臺(tái)賬戶查看數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)顯示。(7)掃描云平臺(tái)二維碼，能夠看到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。整機(jī)測(cè)試完成，且效果十分理想，其整測(cè)試圖如圖5-3所示。圖5-3整個(gè)機(jī)器測(cè)試圖經(jīng)過了整個(gè)設(shè)備的聯(lián)合測(cè)試發(fā)現(xiàn)了傳感器都是可以測(cè)量的，下一步將要對(duì)設(shè)置的功能和控制功能進(jìn)行測(cè)試。本次設(shè)計(jì)是可以進(jìn)行設(shè)置的，點(diǎn)擊第一個(gè)按鍵是進(jìn)行設(shè)置的按鍵，這個(gè)按鍵點(diǎn)擊不同的次數(shù)可以實(shí)現(xiàn)溫度、濕度、心率、壓力閾值的設(shè)置，然后第二個(gè)按鍵設(shè)計(jì)閾值加，第三個(gè)按鍵設(shè)計(jì)閾值減，所有結(jié)束之后按下第一個(gè)按鍵，能夠恢復(fù)到主界面的。接下來對(duì)控制功能進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)設(shè)備能夠在超過系統(tǒng)閾值的時(shí)候?qū)?yīng)的點(diǎn)亮指示燈，當(dāng)溫度大于設(shè)置值的時(shí)候溫度高溫指示燈亮，當(dāng)燈光小于設(shè)置值的時(shí)候，補(bǔ)光燈點(diǎn)亮，當(dāng)濕度小于設(shè)置值的時(shí)候濕度指示燈點(diǎn)亮。然后又進(jìn)行了設(shè)置值的調(diào)節(jié)，發(fā)現(xiàn)其實(shí)能夠進(jìn)行設(shè)置和控制的，到此就可驗(yàn)證設(shè)備的功能是正常的，符合要求。如圖5-4設(shè)置和控制功能的調(diào)試圖。圖5-4設(shè)置和控制功能的調(diào)試圖5.5最終結(jié)果顯示圖當(dāng)可視化顯示屏顯示數(shù)據(jù)后，會(huì)通過WIFI模塊傳送至云平臺(tái)，家人可通過云平臺(tái)隨時(shí)掌握老人身體狀況。也可通過掃描云平臺(tái)分享的二維碼對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)物最終通過調(diào)試可正常運(yùn)行，其最終結(jié)果圖如圖5-5所示。圖5-5最終結(jié)果顯示圖本文以STM32單片機(jī)為核心處理器，利用傳感器技術(shù)對(duì)床褥的溫濕度、人體心率血氧血壓等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，微處理器技術(shù)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，WIFI無線通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。通過軟硬件設(shè)計(jì)，最后成功建立了多功能老年護(hù)理床系統(tǒng)。本文至今所完成的工作主要有：論文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要用于老年護(hù)理床監(jiān)測(cè)，通過前期查閱相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)于脈搏監(jiān)測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展有了新的認(rèn)識(shí)。論文從經(jīng)濟(jì)效益、應(yīng)用價(jià)值、開發(fā)難度等方面綜合考慮，根據(jù)系統(tǒng)要求，給出了一種基于MCU的溫度濕度以及其他測(cè)量系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框架，并對(duì)系統(tǒng)各模塊所用芯片進(jìn)行了選型。論文對(duì)系統(tǒng)硬件部分做了詳細(xì)說明，并給出了各模塊的硬件設(shè)計(jì)原理圖。硬件部分采用模塊化設(shè)計(jì)方法，將系統(tǒng)分成各個(gè)子模塊硬件部分，主要分為多個(gè)模塊，除了由主控制芯片組成的最小MCU外，還包括血壓監(jiān)測(cè)模塊、體溫檢測(cè)模塊，心率檢測(cè)模塊，蜂鳴器報(bào)警電路，WIFI聯(lián)網(wǎng)電路和顯示屏電路。論文給出了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方法。從上位機(jī)與下位機(jī)兩個(gè)部分進(jìn)行了詳細(xì)闡述，上位機(jī)部分主要通過WIFI無線通信實(shí)現(xiàn)用戶遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)老年護(hù)理床數(shù)據(jù)；下位機(jī)部分則是對(duì)以STM32微處理器為核心的數(shù)據(jù)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。軟硬件設(shè)計(jì)完成后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試，并模擬了床鋪濕度和人體心率過高、過低以及正常的情況，以此測(cè)試系統(tǒng)是否達(dá)到預(yù)期功能。針對(duì)國內(nèi)目前心率監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀，本文提出并設(shè)計(jì)了一種適用于老年護(hù)理床的多功能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)床褥溫濕度自動(dòng)檢測(cè)，而且工作人員能通過手機(jī)和電腦對(duì)老年人環(huán)境進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，大大提高了看護(hù)的安全性，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。雖然測(cè)試結(jié)果符合預(yù)期，但本系統(tǒng)依然存在不足，其性能方面還需從以下幾方面加以改善：本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)終端采集節(jié)點(diǎn)比較少，只適用于規(guī)模較小的場(chǎng)所，對(duì)于監(jiān)測(cè)范圍更大的系統(tǒng)，可能不太適用。因而，在后續(xù)工作中，我們可以考慮多點(diǎn)測(cè)量，增加采集節(jié)點(diǎn)，擴(kuò)大其檢測(cè)范圍。本文采用了WIFI無線通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，但對(duì)于床褥環(huán)境的控制，仍然需要用戶操作，后期可對(duì)這方面進(jìn)行完善，讓系統(tǒng)根據(jù)溫濕度狀態(tài)值進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。此外，還可以引入藍(lán)牙、GPRS技術(shù)，進(jìn)一步完善遠(yuǎn)程通信功能。本次設(shè)計(jì)在校內(nèi)進(jìn)行，受實(shí)驗(yàn)環(huán)境限制，只對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了模擬測(cè)試，未進(jìn)行實(shí)地測(cè)試。在后期工作中，可以將系統(tǒng)放入實(shí)地考察，進(jìn)而確認(rèn)系統(tǒng)是否可靠，功能是否達(dá)到要求。

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ScientificReports,2022,12.（1）系統(tǒng)總體原理圖程序#include<string.h>#include"sys.h"#include"delay.h"#include"usart.h"#include"led.h"#include"oled.h"#include"usart.h" #include"timer.h"#include"dht11.h"#include"HC_SR04.h"#include"adc.h"#include"onenet.h"http://網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層#include"esp8266.h"http://網(wǎng)絡(luò)設(shè)備#include"max30102.h"#include"myiic.h"#include"algorithm.h"#include"key.h"u8temperature;u8temph=38;u8templ=15;u8Lightingh=40;u8fan;u8humidity;u16ADC_Value[30];u16value1,value2,value3;floatDistance;u8Lighting,Voice,Gas;u8LED_value;//LED燈的值，0或1u8buf1[10]={0};u8buf2[10]={0};u8buf3[10]={0};u8buf4[10]={0};u8buf5[10]={0};u8buf6[10]={0};u8buf7[10]={0};u8buf8[10]={0};u8buf9[10]={0};u8buf10[10]={0};u16i;//for循環(huán)用到的變量而已#defineMAX_BRIGHTNESS255u32aun_ir_buffer[500];//IRLEDsensordataint32_tn_ir_buffer_length;//數(shù)據(jù)長度u32aun_red_buffer[500];//RedLEDsensordataint32_tn_sp02;//SPO2valueint8_tch_spo2_valid;//indicatortoshowiftheSP02calculationisvalidint32_tn_heart_rate;//heartratevalueint8_tch_hr_valid;//indicatortoshowiftheheartratecalculationisvalid//Distance;floatdis_hr=0,dis_spo2=0;intmain(void){ unsignedchar*dataPtr=NULL; unsignedshorttimeCount=300; //發(fā)送間隔變量 u8t=0; u32 un_min,un_max,un_prev_data; int32_tn_brightness; u16i; u8temp[6]; floatf_temp; //==================================片內(nèi)外設(shè)初始化============================================== NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí)分組 delay_init(); //延時(shí)函數(shù)初始化 Usart1_Init(9600); //串口1初始化為115200 Usart2_Init(115200); //串口2，與ESP8266通信 LED_Init(); //LED初始化 OLED_Init(); //OLED初始化 TIM3_Int_Init(2000,7200);//初始化定時(shí)器，HC_SR04_Init(0xffff,72-1); DHT11_Init(); ADCx_Init();// HZ=GB16_NUM();////===================================網(wǎng)絡(luò)協(xié)議初始化=============================================== ESP8266_Init(); //初始化ESP8266 delay_ms(500); while(OneNet_DevLink()) //接入OneNET delay_ms(500); LED=LED_ON; //入網(wǎng)成功，點(diǎn)亮板子LED show();//OLED顯示主界面 MX_GPIO_Init(); max30102_init();Key_GPIO_Config();//按鍵端口初始化 un_min=0x3FFFF; un_max=0; n_ir_buffer_length=500;//bufferlengthof100stores5secondsofsamplesrunningat100sps //readthefirst500samples,anddeterminethesignalrangefor(i=0;i<n_ir_buffer_length;i++){while(MAX30102_INT==1);//waituntiltheinterruptpinasserts max30102_FIFO_ReadBytes(REG_FIFO_DATA,temp); aun_red_buffer[i]=(long)((long)((long)temp[0]&0x03)<<16)|(long)temp[1]<<8|(long)temp[2];//Combinevaluestogettheactualnumber aun_ir_buffer[i]=(long)((long)((long)temp[3]&0x03)<<16)|(long)temp[4]<<8|(long)temp[5];//Combinevaluestogettheactualnumberif(un_min>aun_red_buffer[i])un_min=aun_red_buffer[i];//updatesignalminif(un_max<aun_red_buffer[i])un_max=aun_red_buffer[i];//updatesignalmax} un_prev_data=aun_red_buffer[i]; //calculateheartrateandSpO2afterfirst500samples(first5secondsofsamples)maxim_heart_rate_and_oxygen_saturation(aun_ir_buffer,n_ir_buffer_length,aun_red_buffer,&n_sp02,&ch_spo2_valid,&n_heart_rate,&ch_hr_valid);// while(1) {//=====================================溫度模塊=================================================== if(DHT11_Read_Data(&temperature,&humidity)==0) { sprintf((char*)buf1,":%d",temperature);// sprintf((char*)buf2,":%d%%",humidity); OLED_ShowStr(32,0,buf1,2);// OLED_ShowStr(96,0,buf2,2); }//=======================通過ADC規(guī)則通道查詢獲取======== for(i=0,value1=0,value2=0,value3=0;i<30;) { value1+=ADC_Value[i++]; value2+=ADC_Value[i++]; value3+=ADC_Value[i++]; } Lighting=(4096-value1/10)*100/4096;Lighting=100-Lighting; value1=0; value2=0; value3=0; sprintf((char*)buf3,":%d%%",Lighting); OLED_ShowStr(32,2,buf3,2); fan=PCout(14);sprintf((char*)buf4,":%d",templ); OLED_ShowStr(96,4,buf4,2); sprintf((char*)buf9,":%d",temph); OLED_ShowStr(96,0,buf9,2); sprintf((char*)buf10,":%d",Lightingh); OLED_ShowStr(96,2,buf10,2);////////////////////////////////////////////////心率///////////////// i=0;un_min=0x3FFFF;un_max=0; //dumpingthefirst100setsofsamplesinthememoryandshiftthelast400setsofsamplestothetop for(i=100;i<500;i++) { aun_red_buffer[i-100]=aun_red_buffer[i]; aun_ir_buffer[i-100]=aun_ir_buffer[i]; //updatethesignalminandmax if(un_min>aun_red_buffer[i]) un_min=aun_red_buffer[i]; if(un_max<aun_red_buffer[i]) un_max=aun_red_buffer[i]; } //take100setsofsamplesbeforecalculatingtheheartrate.for(i=400;i<500;i++){un_prev_data=aun_red_buffer[i-1];while(MAX30102_INT==1);max30102_FIFO_ReadBytes(REG_FIFO_DATA,temp); aun_red_buffer[i]=(long)((long)((long)temp[0]&0x03)<<16)|(long)temp[1]<<8|(long)temp[2];//Combinevaluestogettheactualnumber aun_ir_buffer[i]=(long)((long)((long)temp[3]&0x03)<<16)|(long)temp[4]<<8|(long)temp[5];//Combinevaluestogettheactualnumberif(aun_red_buffer[i]>un_prev_data){f_temp=aun_red_buffer[i]-un_prev_data;f_temp/=(un_max-un_min);f_temp*=MAX_BRIGHTNESS;n_brightness-=(int)f