基于单片机的心率及跌倒检测系统设计-设计说明书
电子校园网 编号：
T4192205M-LW
设计摘要：
本论文详细介绍了一款基于单片机的心率及跌倒检测系统的设计与实现。该系统的核心目标是通过整合多种传感器和功能，为用户提供心率监测、跌倒检测和紧急报警等服务，特别适用于老年人护理、医疗健康管理等领域。
在系统的硬件设计方面，本设计采用了心率模块、MPU6050传感器、声光报警模块、按键和SIM900A通信模块。心率模块能够准确地检测用户的心率，并通过内置的算法计算心率的变化趋势。MPU6050传感器结合加速度计和陀螺仪，能够实时检测用户的姿态和加速度，从而判断是否发生跌倒事件。声光报警模块在检测到异常情况（如心率过高或跌倒）时，会立即触发声音和光线的报警，提醒周围人员。通过按键，用户可以设置心率的报警阈值，以及一键报警功能，确保用户可以随时求助。此外，SIM900A通信模块能够将紧急报警信息发送至预设的手机号码，实现紧急通知功能。
软件设计方面，系统采用了嵌入式C语言编程，确保了系统的高效性和实时性。软件包括了数据采集、处理算法、用户界面显示、报警逻辑和通信模块配置等部分。通过这些部分的协同工作，系统能够实时地监测心率和姿态，判断是否触发报警机制，并且能够迅速响应用户的操作。
在实际测试中，该系统表现出了良好的稳定性和准确性。通过不断的优化和改进，它具备了在老年人健康监测、医疗护理等场景中的广泛应用前景。未来的工作可以进一步完善系统的算法，提高报警机制的智能性，以及拓展更多的功能和应用领域，为用户提供更全面的服务。
关键词：单片机、心率检测、跌倒检测、声光报警、按键设置、紧急报警、SIM900A
字数：10000+
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内容预览：
摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
2.5 三轴加速度传感器方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.2.1 STM32F103C8T6单片机
3.2.2 晶振电路和复位电路
3.3 液晶屏显示模块
3.4 MPU6050模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 显示函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 心率及跌倒监测系统实物测试
5.3 设置阈值测试
5.4 短信测试
6 仿真调试
6.1仿真总体设计
6.2按键调节阈值测试
6.3短信测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
随着全球人口老龄化趋势的加剧，老年人健康问题日益受到关注。心脏疾病和跌倒事故在老年人中普遍存在，可能导致严重的健康风险甚至生命危险。因此，开发一种能够实时监测老年人心率并检测跌倒的系统，具有重要的现实意义和应用价值。
实际意义：健康监测与预警： 该基于单片机的心率及跌倒检测系统能够持续监测用户的心率变化，及时掌握老年人的健康状况。一旦检测到异常心率或跌倒事件，系统将立即触发声光报警，提醒周围人员采取紧急措施，从而减少潜在的健康风险。紧急求助与救援： 系统内置的紧急报警功能，使老年人在遇到紧急情况时能够通过按键一键报警，快速呼叫帮助。同时，系统可以通过SIM900A通信模块发送紧急报警信息至亲属或医疗机构，实现迅速的救援和支援。医疗护理与健康管理： 该系统为医疗护理和健康管理提供了有效工具。医疗人员可以远程监控老年人的心率和跌倒情况，及时做出干预和治疗措施。同时，老年人本身也能通过系统自主管理健康，设置合适的心率阈值和报警参数，提升自我健康意识。科研与技术发展： 该系统的设计与实现涉及了多个领域的知识，包括传感器技术、通信技术、嵌入式系统等。这对于推动相关领域的科研和技术发展具有积极作用，有助于进一步提升相关技术的应用水平和创新能力。
综上所述，基于单片机的心率及跌倒检测系统不仅具备广泛的实际应用价值，同时也为老年人健康保障和科技创新做出了积极贡献。
1.2 国内外研究现状
在国内，随着老龄化社会的到来，关于老年人健康监测与护理的研究逐渐增多。相关的研究主要集中在以下几个方面：老年人健康监测技术： 许多研究致力于开发能够实时监测老年人生理指标的技术，包括心率、血压、血氧等。这些研究多涉及传感器技术和信号处理算法，以便将采集到的数据转化为有用的健康信息。跌倒检测与预防： 在老年人护理领域，跌倒是一个常见的危险因素。一些研究探索了跌倒检测与预防技术，包括基于传感器的姿态监测、行为分析等方法，旨在减少老年人的跌倒风险。智能辅助设备： 针对老年人的智能健康辅助设备也在逐渐发展。包括智能手表、智能眼镜等，这些设备结合了健康监测、紧急呼叫等功能，为老年人提供全面的健康管理。
国外研究现状：在国际上，老年人健康监测和护理领域的研究同样备受关注。一些国外研究的方向包括：可穿戴设备： 国外研究普遍关注开发创新的可穿戴健康监测设备。这些设备通常结合了多个传感器，如心率传感器、加速度计、陀螺仪等，以实现全面的健康数据采集。人工智能和机器学习： 国外研究强调利用人工智能和机器学习技术，从大量的健康数据中提取有用的信息，预测健康风险，优化老年人护理策略。远程健康监测： 远程健康监测技术在国外也得到广泛应用。通过互联网和移动通信技术，医护人员可以远程监控老年人的健康状况，实时做出指导和干预。
总体而言，国内外的研究都致力于通过创新技术和方法，提升老年人的健康管理水平，保障他们的身体健康和生活质量。这些研究对于推动老年人健康领域的发展具有重要的意义。
1.3 课题主要内容
本设计是基于单片机的心率及跌倒检测系统，主要实现以下功能：
1、可通过心率模块检测当前的心率
2、可以通过MPU6050检测到当前是否摔倒
3、声光报警功能，摔倒或者心率过高或者紧急报警时会声光报警
4、可通过按键设置心率阈值，消警、一键报警
5、可通过SIM900A模块向指定手机号码发送短信
