本设计主要以STM32F103C8T6核心板作为控制芯片，辅以计步、心率、温度传感器和键盘、显示、蓝牙模块来满足设计所需要的要求。根据ADXL345三轴加速度传感器检测出的数据，可以了解使用者目前的状态，统计出走路步数，以及是否发生摔跤；根据心率采集传感器采集到的数据监测心率；根据温度采集传感器采集到的数据监测温度；通过显示模块可以显示步数、实时心率以及温度值。本设计主要的适用人群为独自住在家里的老年人佩戴，佩戴此手环的使用者将会被实时监控身体的各项数据。如果发生使用者摔倒的情况，手环首先会发出警报声，随即将警报信息发送至手机APP端，以用来提醒紧急联系人手环的使用者发生了意外情况。
Keyword：STM32 Microcontroller，Heart Rate，Step Counting目录
引言 1
一、系统整体设计 2
（一）系统功能分析 2
（二）系统总体结构 2
（三）系统方案的选择 3
二、系统硬件设计 3
（一）STM32单片机核心电路设计 3
（二）计步模块电路设计 5
（三）心率采集模块电路设计 6
（四）温度采集模块电路设计 7
（五）键盘模块电路设计 8
（六）显示模块电路设计 9
（七）蓝牙模块电路设计 10
三、系统软件设计 11
（一）主程序流程图 11
（二）温度采集程序流程图 13
（三）心率采集程序流程图 14
（四）蓝牙通信程序流程图 14
四、系统调试 15
（一）电路焊接 15
（二）软件调试 16
（三）整体测试 16
总结 20
致谢 21
参考文献 22
附录 23
引言
近几十年来，良好的国际形势，使得国内的经济快速发展，人们的生活也日益提高，从以前仅仅只要求温饱，开始追求生活体验上的高效快捷。人工智能技术的出现，则很好地满足了人们现阶段的追求。于是乎越来越多的智能生活硬件开始融入在人们的日常生活中。但是我国老年人的占比 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: &351916072& 
在逐年增长，很多老年人对自己的身体健康状况并没有一个清醒的认知，一年一次的体检甚至更长时间的体检并不能反映出老年人当下的身体情况是否良好。而且大部分的老年人也不和子女居住在一起，如果老年人发生意外状况，或者突然身体不适，发生晕厥现象，身边并没有人可以第一时间察觉，可能会加重老年人的情况，甚至严重的也可能会耽误后续的治疗。
基于此，本设计选用计步传感器、温度采集传感器和心率采集传感器来组建了一个可以实时监测使用者身体情况数据的采集部件，并以此为主体，研发和设计了一款智能手环，将监测到的心率、体温及步数等数据显示在手环显示屏上，并及时上传至手机App端，实现远程监控功能。如有发生使用者摔倒的情况，将发出警报声提示，在手机端也会收到对应的警报提示。能够让子女更快速地赶到老人身边，在一定情况下可以减少独居老人发生意外的几率。
系统整体设计
系统功能分析
本设计的智能手环需要具备以下的功能：
便于携带，方便实用；
显示日期与时间；
显示温度、心率和计步；
可以远程查看使用者的身体情况数据；
按键可以调整日期、时间、步数等数据；
当使用者发生摔倒现象时，手环通过警报电路发出警报，并实时向手机APP发送提示。
系统总体结构
本设计的系统原理框图如图1所示。
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图1 系统原理框图
本设计主要由主控芯片、计步模块、心率采集模块、温度采集模块、键盘模块、显示模块、警报模块、蓝牙模块和时钟模块等构成，每部分硬件都有其各自的电路设计，详细内容见第二章。计步模块根据传感器采集到的数据实现计步功能和检测使用者的身体状况；温度采集模块可以根据采集到的数据实时监测温度；心率采集模块根据传感器采集到的数据实时监测心率；时钟模块通过显示模块电路将时间显示出来；显示模块通过对心率收集模组和体温收集模组所收集到的数值,进行显示步数、心率以及温度值的功能；警报模块根据倾角电路检测使用者的使用情况即是否发生摔倒情况，如若发生此情况则发出警报提醒；蓝牙模块将手环和手机进行数据通信，做到可以在手机APP能够实时查看使用者的身体情况，如若发生摔倒情况，手机APP则会收到摔倒警报提示。
系统方案的选择
1.主控芯片的选择
方案一
选择拥有各类繁杂功用的CPLD，其稳定性较高，I/O资源充足，便于实现其他功能扩充的需求，因此非常适宜于用作大型系统的控制器核心。不过本设计并不涉及复杂的逻辑编程，并不需要快速的系统处理速度，而其价格相比较高，因此放弃此方案。
方案二
选择STM32单片机，STM32系列的所有数据处理器都能够支持实时仿真和跟踪，适用于嵌入式应用。其数据传输效率较快，再加上它本身的上手难度不高，十分易于开发。
故选择方案二。
2.倾角传感器的选择
方案一
选择陀螺仪，陀螺仪传感器是一种应用于自由空间移动位置和手势位置的电子控制系统。它最主要的特性是它的稳定性和进动性，但控制复杂，因此放弃此方案。
方案二
选择ADXL345速度加速度计来检测使用者的位置信息，它是一种低功率的三轴MEMS加速度计模块。可以在倾斜检测应用中测量静态重力加速度，且成本低，易于控制。
故选择方案二。
系统硬件设计
STM32单片机核心电路设计
本设计采用了STM32F103C8T6单片机作为主控芯片，该单片机是一款基于ARM CortexM内核的32位的微控制器，其芯片也可以外接晶体振荡器作为外置设备。具有2个12位模数转换器是该系列最明显的特征，而其转换时间仅仅只有1us，输入通道却多达16个，STM32F103C8T6引脚图如图2所示。

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