【STM32项目】

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2024-07-15 01:50| 来源: 网络整理| 查看: 265

STM32人体检测(体温、心率、心跳、跌倒检测)+zigbee (附开源) 笔者前言

该文章为基础版本 - 新版本已做优化 V2.0版本 跌倒检查系统V2.0版本 配套V2.0视频 制作教程

系统成品图

在这里插入图片描述 在这里插入图片描述

模块选用

STM32f103c8t6

0.96 oled IIC 模块

max30100心率血氧模块

mpu-6050模块

人体温度模块 (某宝54元买的价格有点贵哈) 在这里插入图片描述

zigbee转串口模块 在这里插入图片描述 接线 在这里插入图片描述

功能概述 1.跌倒检测

*速度瞬态变化 人体加速度向量幅值SVM和微分加速度幅值的绝对平均值DSVM是区分人体运动状态的重要参量。SVM通过计算加速度幅度表征人体运动的剧烈程度,其值越大表明运动越剧烈。DSVM通过计算SVM的微分绝对值的时间平均表征人体运动状态变化的剧烈程度,其值越大表明运动状态变化越剧烈。其定义为:在动态坐标系下考察SVM和DSVM,可监测人体的运动强度和运动状态变化强度。 在这里插入图片描述 *姿态角判断 利用三轴加速度和重力的关系,经过四元运算测量得到 俯仰角、横滚角、航向角 在这里插入图片描述 mpu6050驱动上位机测试 在这里插入图片描述 判定标准:

SVM正常状态下值是17000左右,当将其加速晃动时,分析得到的安全加速度约在12000~22000之间(模拟测试值,仅供参考),当超出阈值时,5秒内都判定为异常,且板载蓝色LED灯亮。

三轴欧拉偏角大于 40°时 即异常 人体体位的另一个重要特征就是身体的倾角,调查显示,人体处于直立状态时,躯干与重心方向的倾角小于60度;而人体处于水平状态时,倾角接近90度;人体在跌倒时,躯干从直立状态变为接近水平的状态。所以可以将人体倾角值是否大于60度来作为辅助判断跌倒的特征,倾角值可通过倾角传感器获得。 在这里插入图片描述

2.人体温度

线性区间温度30—44度/电压2.127–1.193V 在这里插入图片描述 获取温度流程:

模块AO输出捕获ADC平均有效值换算成电压值根据驱动例程提供的数据表,用电压值匹配电阻表电阻表匹配对应温度值 3.心率血氧浓度

当LED光射向皮肤,透过皮肤组织反射回的光被光敏传感器接受并转换成电信号再经过AD转换成数字信号,简化过程:光–> 电 --> 数字信号。根据官方历程移植代码,中途遇到很多问题,血氧的测量,相比心率血氧测量难度较大而且精度不算太高,寄存器中文描述可参考此链接 程序设计流程如下

先初始化IIC,再初始化血氧模块SPO2_Init()检查样本,采样获取红外FIFO、红外FIFO 的AC值对红外FIFO、红外FIFO过滤脉冲值根据相应的算法 光电容积脉搏波描记法PPG 获取心跳速率、血氧浓度 zigbee发送数据

USART -> zigbee只需要 串口 printf 就可以完成数据的传输 使用该模块前需要配置模块我这里配置的波特率是115200 在这里插入图片描述 注意:

温度测量范围是 30-44°,其他范围默认取值为零心跳有效范围设置为20-300,血氧是百分比值0-100跌倒标志位【0:正常 1:异常】 在这里插入图片描述 代码

main函数代码

#include "adc.h" #include "led.h" #include "oled.h" #include "uart.h" #include "math.h" #include "delay.h" #include "stdio.h" #include "myiic.h" #include "timer3.h" #include "stdlib.h" #include "MAX30100.h" #include "stm32f10x.h" #include "MAX30100_Filters.h" #include "MAX30100_PulseOximeter.h" #include "MAX30100_SpO2Calculator.h" #include "mpu6050.h" #include "inv_mpu.h" #include "inv_mpu_dmp_motion_driver.h" u32 TimingDelay = 0; u16 led_count = 0; float Tempertaure_val=0; //体温变量 signed short HeartRate_val=0; //心跳速率 u8 SPO2_val = 0; //血氧浓度 u8 str[20]; //字符串缓存 _Bool send_flag = 0; //发送标志位 u8 mpu_flag = 0; //人体跌倒检测标志位 标志位1、2任意一个异常 该标志位为1 【1:跌倒,0:正常】 _Bool mpu_1_flag = 0; //人体跌倒检测标志位1 角度异常标志 【1:异常,0:正常】 _Bool mpu_2_flag = 0; //人体跌倒检测标志位2 加速度异常标志 【1:异常,0:正常】 int SVM; //人体加速度向量幅值SVM和微分加速度幅值的绝对平均值DSVM是区分人体运动状态的重要参量。SVM通过计算加速度幅度表征人体运动的剧烈程度,其值越大表明运动越剧烈。 u8 t=0,i=10; int main(void) { float pitch,roll,yaw; //欧拉角 short aacx,aacy,aacz; //加速度传感器原始数据 SysTick_Config(SystemCoreClock/1000); //系统定时器初始化 1MHz 每1ms执行一次中断 NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级,2位响应优先级 Delay_Ms(100); //等待配置稳定 /***************第一部分:初始化部分*************/ LED_Init(); //板载LED初始化 UART1_Init(); //打印调试信息,zigbee 发送数据到气象站 OLED_Init(); //初始化OLED模块-----SCLK接到“B7”脚 SDIN接到“B6”脚 ADC1_Init(); //初始化ADC用于温度获取-----获取 “A0”ADC值 IIC_Init(); //血氧浓度模块IIC-----SCLK接到“B8”脚 SDIN接到“B9”脚 TIM3_Init(); //每1ms执行一次中断, RunTime 每1ms加 1 SPO2_Init(); MPU_Init(); //初始化MPU6050 Delay_Ms(1000); //等待初始化稳定 while(mpu_dmp_init()) { //printf("MPU6050 Error"); Delay_Ms(200); } show_interface(); //显示主界面 /***************第二部分:数据显示更新部分*************/ while(1) { //====心跳血氧==== POupdate(); //更新FIFO数据 血氧数据 心率数据 //====温度获取==== Tempertaure_val = get_temp(); //获取人体温度 show_temp(Tempertaure_val); //屏幕显示温度 //====MPU6050数据获取==== if((t%10)==0) { if(mpu_dmp_get_data(&pitch,&roll,&yaw)==0) { MPU_Get_Accelerometer(&aacx,&aacy,&aacz); //得到加速度传感器数据 SVM = sqrt(pow(aacx,2)+ pow(aacy,2) + pow(aacz,2)); //printf("pitch:%0.1f roll:%0.1f yaw:%0.1f SVM:%u\r\n",fabs(pitch),fabs(roll),fabs(yaw),SVM); //分析x、y、z角度的异常判断 if( fabs(pitch)>40 || fabs(roll)>40 || fabs(yaw)>40 )//倾斜角度的 【绝对值】 大于40°SVM大于设定的阈值时,即认为摔倒 mpu_1_flag = 1; else mpu_1_flag = 0; //分析加速度SVM的异常判断 if( SVM>23000 || SVM


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