STM32人体检测（体温、心率、心跳、跌倒检测）+zigbee

笔者前言

在闲鱼有缘结识的一个哥们，帮助做的基于STM32人体检测系统，我负责硬件程序开发设计，哥们负责客户端服务器微信程序的实现，人体检测系统要求将测得数据通过zigbee传输到坏境检测系统中。

该文章为基础版本 - 新版本已更新

系统成品图

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）
zigbee转串口模块

接线

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。

*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

mpu6050驱动上位机测试

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。

2.人体温度

线性区间温度30—44度/电压2.127–1.193V

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

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】

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 1SPO2_Init();             MPU_Init();                 //初始化MPU6050Delay_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<12000 )i = 0;i++;if( i<=10 )mpu_2_flag = 1;else {i = 10;mpu_2_flag = 0;}//综合欧拉角、SVM异常判断异常  if( mpu_2_flag || mpu_1_flag )mpu_flag = 1;else mpu_flag = 0;show_mpu(mpu_flag);}t=0;}t++;//====发送数据====if(send_flag)//SysTick_Handler()设置1s发送一次数据{printf("%0.2f %d %u %u\r\n",Tempertaure_val,HeartRate_val,SPO2_val,mpu_flag);send_flag=!send_flag;}Delay_Ms(10);}
}/***************系统定时器中断函数*************/
void SysTick_Handler(void)
{           TimingDelay--;      //延时函数所需的变量led_count++;           //每1s发送一次数据if(led_count>=1000){led_count=0;send_flag=!send_flag;}
}

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