陈飞龙 蔡春晓 周剑荣 温悦 刘子豪

【摘 要】针对人口老龄化以及国家开放二胎政策带来的问题，系统采用嵌入式ARM处理器，能够对老年人和婴儿的生理参数体温、心率进行实时的检测和异常报警以及进行健康预测。实现对老年人和婴儿的健康监控，为下一代移动医疗的发展做出有益的探讨。

【关键词】ARM处理器；生理参数检测；健康预测

中图分类号：TP273 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）18-0050-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.18.022

【Abstract】In view of the ageing of the population and the problems brought by the national policy of opening the second child， the embedded ARM processor is used to detect the body temperature and heart rate of the elderly and the infant in real time， to alarm and to predict the health. To realize health monitoring for the elderly and infants， and to make a beneficial exploration for the development of the next generation of mobile medical care.

【Key words】ARM Processor； Physiological Parameter Detection； Health Prediction

雖然现代科技在不断进步与发展，但是在老年人和婴儿比重日益增大的情况下，健康监控的问题越来越来受社会各界人士的关注。老年人对新型的高科技产品的使用的不灵活，加之在病发严重的状况下，不能得到及时监控报警，错过最佳的抢救机会，最终会酿成悲剧而后悔莫及。 本文提出设计一套适合老年人和婴儿使用的，简单方便，全面测量生理参数的功能，并且基于ARM技术的老年人婴儿远程健康监控服务系统。

1 系统总体设计

系统的整体流程分为四个部分，分别为生理参数采集、生理信号转化、系统处理、结果输出。生理参数的采集通过各个模块的传感器综合收集到的被监控的心率，体温等生理的数据信号，信号转化部分把相关的模拟生理信号经STM32F103C8处理器处理成能识别到的数字信号，系统处理部分让STM32F103C8微型处理器对上一步所得的信号进行了下一步转化，最后的所得到被监控人的生理参数的数据在LCD显示屏上显示出来，并且当温度或心率超过设定值时或者参数的变化率较大时，进行自动报警，通过鸣笛告警通知等让监护人知道情况。整个系统设计的框图，如图1。

2 系统硬件设计

2.1 核心处理器

采用的STM32F103C8芯片是迷你板，所有IO端口都可被导出，其网络模块可以通过杜邦线接，可以很方便地使用以太网。主要是由于CPU价格低、RAM大、频率高的特点，其性能远远高于51系列单片机，但是开发过程与51系列单片机一样简单，因此可以代替51系列单片机在许多应用中。因为STM32可以在许多的功能上可以使用，具有强大的处理复杂任务的能力，所以STM32F103C8是ARM市场上流行的ARM微控制器。

2.2 温度采集模块

温度采集模块采用DS18B20温度传感器它能测量的温度所涉及到的范围对相对来是非常的宽的，再加之它的成本格外的低廉价，它的使用性是很受欢迎的。其分辨率为9-19位是相对来说非常的高了，它可以分辨非常低的温度值，并且使用时间长，基于调试部分可以便捷使用以及转换的速度也特别的快，它的工作电压的工作范围为3V-5.5V，工作在狭小的空间具有强大适应性。然后它的连接方式只要一条线就可以能和核心处理器连接，并且还能将数据信号进行双向通信，其实物如图2所示。

2.3 心率采集模块

采用Pulsesensor心率传感器，它是一种光电式脉搏心率测量模拟传感器，主要优点能在老年人的中指和耳朵上穿戴着使用，它是通过身体组织细胞部分的透光率和心率的跳动具有一定的联系，透光概率所变化的波形图是通过心率跳动来决定的，所以可以通过所产生的波形在每分钟变化的次数来间接测量心率，是非常受欢迎的一款基于光学理论具有多功能的心率脉搏传感器，所显示出测出来的心率的线性图可以基于所添加的APP程序来实现完成，非常适合用于本次开发，其实物如图3所示。

2.4 显示模块

采用LCD1602显示屏，LCD1602 显示器具备着使用率高的特点，并且价格低廉，有工业字符性意义的液晶显示屏，具有多点字符的功能。它的模块部分字模存储器CGROM （Character Generator ROM）中固有的192个字模是使用率较高的，其中集合了八个自定义的字符，它的存储器的英文代码叫做CGRAM它具备有背光驱动电路功能和数据控制总线的功能来控制它的核心系统，数据在液晶显示屏幕上的时间的控制可以在连接核心芯片基础上，并且可以在关闭开关下得以实现。LCD1602的参数信息如表1所示，其模块电路如图4所示。

2.5 报警模块

使用蜂鸣器作为报警功能。蜂鸣器的重要特性是通过根据极性要求增加适当的直流电压来产生自然频率的声音，这比扬声器简单。用芯片控制，用喇叭，转化闪光，防盗警报的功能，具有安全便捷的可靠性，也可以防水，还能防止灰尘进入。

蜂鸣器与一个型号8550的三级放大器相连从而达到对电流控制的功能，外加一个2.7K的电阻R3，然后连入到STM32F103C8的PA11引脚，如图5所示。

2.6 按键模块

按键模块选择独立按键，独立按键通过I/0口线方式组成每个部分的按键电路，每一条I/0口线占据各一个独立按键，它的I/0口的线上的按键的工作情况影响不到另外的I/O口线的执行情况，每个端口接口都有着一个按键部分接入，通过各个的按键电路情况来判断接入的状况，当将电阻下拉时候，并且的它的按键会弹起来，它的接口有着高电平的状况，内部口线接上电阻外围的电路，这样就可以不适用拉口电路，读取独立按键的方法分别為查询和中断的方式。

按键模块分有四个按键，分别控制的温度与心率的预设值的增减值，它们都各自加入10K的电阻作为上拉的功能，分别接入STM32F103C8的PB12，PB13，PB14，PB15引脚。

3 系统软件流程

通过调用每个模块的子程序来完成程序功能运行，本系统实现目的是对人体温度数据读取以及心率读取，并且通过在LCD1602显示屏显示数据，按键模块设置温度与心率的预置，若超过预置会发生警报声从而达到设计的目的，流程如图7所示。

4 结论

本次设计出的系统是基于ARM技术，使用STM32F103C8作为微型处理核心芯片，通过连接温度模块（DS18B20），心率模块（Pulsesensor），报警模块（蜂鸣器），LCD显示模块（1602），按键模块的几个部分共同构建适用于大众老年人和婴儿的健康预测与监控系统，根据选择的硬件方面为基准，对相应要求的软件程序进行了编写控制。通过自己的不断努力地调试系统，从而完成基于ARM老年人和婴儿健康预测与监控的功能任务，具有一定的实用性，为下一代移动医疗的发展做出有益的探讨。

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