基于STM32和Onenet的智能健康管家的設計與實現


原標題:基于STM32和Onenet的智能健康管家的設計與實現
一、系統概述
該系統以STM32單片機為核心控制器,結合心率傳感器、OLED顯示屏、WiFi通信模塊等硬件,通過OneNET物聯網平臺實現健康數據的實時監測、上傳與遠程管理,適用于家庭健康監測及空巢老人健康管理場景。
二、硬件設計
主控芯片
STM32F103RCT6:采用ARM Cortex-M3內核,主頻72MHz,具備256KB Flash和48KB SRAM,滿足多傳感器數據處理需求。
傳感器模塊
心率傳感器:Pulse Sensor模塊,通過模擬信號輸出心電波形,結合STM32的ADC接口實現心率采集。
溫濕度傳感器:DHT11,用于監測環境溫濕度,輔助健康數據分析。
姿態解算模塊:MPU6050,可選配用于跌倒檢測。
顯示模塊
OLED顯示屏:0.96英寸,128×64分辨率,通過I2C接口與STM32通信,實時顯示心率、溫濕度等數據。
通信模塊
ESP8266 WiFi模塊:采用ATK-ESP8266,支持MQTT協議,負責將數據上傳至OneNET云平臺。
電源模塊
穩壓電路:采用AMS1117-3.3芯片,將5V輸入轉換為3.3V,為STM32及外設供電。
三、軟件設計
開發環境
Keil MDK:用于STM32固件開發。
OneNET平臺:提供設備接入、數據存儲及API接口。
功能模塊
數據采集:通過ADC定時讀取心率傳感器數據,結合濾波算法(如卡爾曼濾波)提高精度。
數據傳輸:基于MQTT協議,將JSON格式數據(如
{"heart_rate":72,"temperature":25.3}
)上傳至OneNET。云端處理:OneNET平臺提供數據存儲、可視化及異常報警功能。
本地顯示:OLED實時顯示心率、溫濕度,并提示健康建議(如“心率正常”)。
關鍵代碼示例
心率測量:
c復制代碼
int get_heart_rate() { int adc_value = ADC_Read(HEART_RATE_PIN); // 讀取ADC值 int heart_rate = map(adc_value, 0, 4095, 40, 120); // 映射到心率范圍 return heart_rate; } MQTT上傳:
c復制代碼
void upload_to_onenet(int heart_rate, float temperature) { char payload[128]; sprintf(payload, "{"heart_rate":%d,"temperature":%.1f}", heart_rate, temperature); MQTT_Publish("your_device_id", payload); }
四、系統功能
實時監測
本地顯示心率、溫濕度,數據更新頻率1Hz。
云端存儲歷史數據,支持折線圖展示。
異常報警
設定心率閾值(如60-100bpm),超出范圍時觸發蜂鳴器報警,并通過OneNET發送短信通知。
遠程管理
用戶可通過手機APP或網頁端查看實時數據,支持多設備管理。
擴展功能
集成血壓傳感器、血氧模塊,實現多參數監測。
添加語音交互功能(如科大訊飛SDK),支持健康咨詢。
五、創新點
低成本方案
總成本低于200元,適合家庭及養老機構推廣。
低功耗設計
采用STM32的睡眠模式,結合ESP8266的深度睡眠,待機電流低于50μA。
易用性
一鍵式操作,OLED屏幕中文提示,適合老年人使用。
六、實驗結果
心率測量精度
對比醫用心電圖機,誤差≤±2bpm。
通信穩定性
在WiFi環境下,數據上傳成功率≥99%。
續航測試
500mAh鋰電池可連續工作72小時。
七、應用場景
家庭健康管理
實時監測家庭成員健康狀況,及時發現異常。
養老機構
遠程監控老人健康數據,降低護理人員工作強度。
運動健身
運動員訓練時實時心率監測,優化訓練計劃。
八、總結
該系統通過STM32與OneNET的結合,實現了低成本、易部署的智能健康監測方案。未來可進一步集成AI算法,提供個性化健康建議,推動智慧醫療發展。
責任編輯:
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