基于STM32单片机心率计步体温显示系统设计

时间：2021-07-09 00:06:30 来源：蒲公英阅读网 本文已影响人

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　 基于 STM32 单片机的心率计步体温显示系统设计

　Design of step temperature display system of heart rate meter based on STM32 single chip microcomputer

　 中文摘要

　科技在进步，时代在发展，科学的生物学信号指标与人们的生活健康紧紧地联系在一起，只有更全面地了解其中规律，才能更科学地解决人体健康问题和拥有高质量的生活。随着科学技术的发展，便捷式生物医学电子设备技术也愈来愈趋于成熟，人们的生活水平越来越高，对便捷式生物医学信号电子实时监测显示设备的需求也越来越高。健康指标很多，本设计是根据人们行走的步数和心跳的频率两个重要的健康指标进行开发设计，因此，本次毕业设计按照现在发展的需要设计一款基于STM32 单片机的运动实时监测显示系统。运动实时监测显示系统主要采用 STM32F103C8T6 核心板电路，而计算人的走路步数，走过的路程距离和行走的状态主要通过重力加速度传感器 ADXL345 来实现检测。通过心率传感器和温度传感器实时检测心跳频率和身体温度。而实时显示步数多少、距离长短、心率快慢以及温度高低则通过 LCD1602 来实现。

　关键 词：STM32F103 步数 ADXL345 模块 心率模块 温度

　Abstract

　Science and technology are progressing, the times are developing, and the biological signal indicators of science are closely related to the health of people"s lives. Only by more comprehensive understanding of the rules, can we solve human health problems more scientifically and have a high quality of life. With the development of science and technology, convenient biomedical electronic equipment technology is becoming more and more mature, people"s living standard is getting higher and higher, and the demand for convenient biomedical signal electronic real-time monitoring and display equipment is becoming higher and higher. There are many health indicators, this design is based on the number of people walking and the frequency of heartbeat two important health indicators to develop the design, therefore, this graduation project According to the need of development, a real-time motion monitoring and display system based on STM32 single chip microcomputer is designed. The real-time motion monitoring and display system mainly adopts the STM32F103C8T6 core board circuit, and calculates the number of walking steps, the distance and the state of walking mainly through the gravity acceleration sensor ADXL345 to realize the detection. real-time detection of heartbeat frequency and body temperature through heart rate sensors and temperature sensors. And the real-time display of the number of steps, the length of distance, heart rate speed and temperature through the LCD1602 to achieve.

　 Keywords ：

　：

　STM32F103 steps adxl345 module heart rate module temperature

　 目录

　第一章 绪论 .............................................................................................. 1 1.1 课题背景及研究意义 ....................................................................... 1 1.2 国内外研究现状 ............................................................................... 2 1.3 本设计论文结构安排 ....................................................................... 2 第二章 设计方案的选择 .......................................................................... 3 2.1 STM32 单片机芯片选择 .................................................................. 3 2.2 显示模块选择 ................................................................................... 3 2.3 计步模块选择 ................................................................................... 4 2.4 心率监测模块选择 ........................................................................... 4 第三章 硬件电路设计 .............................................................................. 5 3.1 系统功能分析及系统结构设计 ....................................................... 5 3.1.1 系统功能分析 ............................................................................. 5 3.1.2 系统结构...................................................................................... 5 3.2 模块电路设计 ................................................................................... 5 3.2.1 主控板电路 ................................................................................ 5 3.2.2 显示模块电路 ............................................................................ 7

　3.2.3 计步模块电路 ............................................................................ 8 3.2.4 心率模块电路 ............................................................................ 9 3.2.5 温度模块电路 .......................................................................... 12 第四章 系统软件 应用 ............................................................................ 14 4.1 系统编程语言选择 ........................................................................ 14 4.2 程序开发环境 ................................................................................ 14 4.3 软件开发流程 ................................................................................ 15 4.4 程序烧录软件介绍 ........................................................................ 16 4.5 程序烧写模块介绍 ........................................................................ 16 4.6 系统算法设计 ................................................................................ 18 4.6.1 心率算法设计 .......................................................................... 18 4.6.2 计步与距离算法设计 .............................................................. 18 4.6.3 体温算法设计 .......................................................................... 18 4.7 系统编程流程 ................................................................................ 18 第五章 系统调试 .................................................................................... 19 5.1 系统调试......................................................................................... 19 5.1.1 程序调试................................................................................... 19 5.1.2 硬件测试................................................................................... 19 5.2 实物测量数据 ................................................................................ 20 5.3 实物测试......................................................................................... 20 第六章 总结与展望 ................................................................................ 21 参考文献................................................................................................... 22 致谢 ........................................................................................................... 23

　广东东软学院本科毕业设计（论文）

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　 第一章 绪论

　1.1 课题 背景及研究意义

　伴随着当今社会的不断发展，人们的生活水平不断的提高，实时监测人体健康指标在预防突发疾病方面愈发重要，人们也通过各种各样的方式去保持自己的身体健康。人们在日常生活中最容易注意到心率、体温等方面的健康指标。心脏是人体中最关键的器官，在我国人口死亡中因为心脏病病发死亡的人数每年所占百分比都很高。为了防止突发心脏病，人们自然而然就会想着实时监测到自己的身体状况，随着生物学技术和电子科学技术的发展，便携式健康电子监测设备引入了人们的生活。人们可以通过有计划的制定适量的运动方案来健身，并且能够通过便携式健康电子监测设备来实时分析人体的健康状况，还有就是便携式健康电子监测设备也会迅速的适应市场需求，因而越发流行。

　心率是指描述心脏周期性跳动的频率，简单阐述也就是指心脏在一分钟周期内跳动的次数。在生物学方面，心脏跳动的频率也是有具体的健康范围值，正常人心跳频率是由窦房结主管，窦房结发放冲动的频率是 60-100 次/分。但是正常人在睡眠状态下，心率可以低于 60 次/分。体育运动员，经常参加体育锻炼的人和重体力劳动者，心率常低于 60 次/分，在 50 次/分左右，没有任何心动过缓的症状，也考虑是正常的。对于体质虚弱、缺乏锻炼的人，基础心率可能会偏高，常在 100 次/分左右，甚至超过 100 次/分，也可以视为正常，建议增加体育锻炼，降低基础心率。人们在运动状态下以及过度的激动的时候，心率也会增快。

　计步器的出现，正是因为人们为了做适量的跑步运动来锻炼心肺功能而设计的便携式“健康”电子实时监测设备。人们会通过计步器有计划性的制定适量运动来锻炼身体，从而达到符合生物医学方面规律性的运动，这时就不容易出现运动过度或运动量不足的情况。通过规律性的制定运动计划，从而提高人体的健康水平。

　体温就是用来描述人体内部温度的数值度量。从生物学方面来说，人体内部温度是相对保持在恒定的状态，相对恒定的体温是保证人体机能新陈代谢和生命运动进行的必要条件，一个正常人的体温又分很多种，腋下的温度会在 36.1℃~37℃，口腔的温度会在 36.3℃~37.2℃，然而在人体体温正常的情况下，人体其他部位表面皮肤的温度会在 33℃左右。人们为了保证人体机能新陈代谢和生命运动的进行，从而提高人体的免疫力，人们就会不断的关注自己的体温变化情况，这时实时监测体温的便携式电子设备就符合了市场的需求。

　基于此，本设计选择研发一种将步数、心率和体温连接一体的实时监测显示系统。

　广东东软学院本科毕业设计（论文）

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　 1.2 国内外研究状况

　 通过调查情况显示，近年来，我国乃至全球科学技术发展迅猛，其中在医疗器械方面的产业发展较为突出，全球在医疗电子智能设备研发和生产方面的投入力度不断增涨，与此同时，全球在医疗电子智能设备方面的贸易往来也变得越来越活跃，并且在贸易往来中每年平均增速在 7%左右，如今医疗器械产业技术方面的研发和贸易作为全球较为关注和竞争的焦点。因此，全球的医疗器械产业也会相应在创新性、资金链、人才培养、服务型、管理型等方面不断进行拓展。相对于其他的发达国家来说，我国的医疗器械产业方面的发展还是远远不够的，在技术创新方面，我国医疗器械产业要比发达国家薄弱，在贸易往来中，我国目前很多较为先进的医疗器械都需要在发达国家中引进来。在人才培养方面，我国相对于发达国家来说还是有一点差距。重要的核心技术掌握程度还是很匮乏。因此，我们要不断的提高技术型人才培养，从而更好地掌握医疗器械核心技术，提高技术水平。我国在不断提高医疗器械技术水平方面是具有高度的战略性、带动性和成长性。一个国家经济发展快慢和现代化水平的高低也与医疗器械技术方面是否发达息息相关。

　在当今国际社会医疗电子智能设备的发展中，便携式的医疗电子智能设备也在市场上掀起了一股浪潮，不断受到人们的广大欢迎，并且在市场的需求量上也是不断提高。单从心率计方面来讲，医院或者一些私人医疗机构中专门用来测量心电图的仪器不多，并且只适合于临床监测，然而在人们日常生活健康的监测上是不够轻型化，这时便携式的心率实时监测电子设备就满足了当今人们日常生活的健康监测。虽然便携式心率电子设备在精度上有所欠缺，但是在未来的科技发展趋势中，便携式心率电子实时监测设备将是不可忽视。

　1.3 本设计论文结构安排 第一章：主要针对本设计内容进行国内外背景及研究现状的介绍。

　第二章：主要针对本设计整体组成思路的介绍以及所需材料的优选分析。

　第三章：主要针对本设计相关硬件部分的应用原理图设计以及功能分析。

　第四章：主要针对本设计在系统程序方面的整体操作流程。

　第五章：主要针对本设计系统程序方面的调试以及硬件...