多功能心率监控舒眠系统

论文总字数：25800字

摘 要

夏天天气炎热，不免要使用风扇，但人体在长时间不间断使用风扇的情况下可能会造成身体不适。尤其是在通宵使用风扇时，这种不适的情况会更为明显。心率值是我们人体健康情况的重要参数之一，研究表明人在熟睡之后心率会有所下降。以此作为突破点，拟设计一款通过检测人体心率的变化，以实时控制风扇风速的快慢。有资料称心脏病患者在夏季夜晚发病率较高，由此可在本设备上增加蜂鸣器，心率异常时可起到警示预防的作用。同时还可进行GPS定位，方便病人在外面的时候家人能后准确定位。

本文介绍一种利用蓝牙无线控制风扇风速的设备，该电路采用MAX30102芯片心率测量传感器作为心率值监控元件，HC-05蓝牙芯片作为无线传输设备，12864液晶显示屏显示心率值等功能。

关键词：arduino单片机；MAX30102心率传感器；12864液晶显示屏；hc-05蓝牙；心率测量；蜂鸣器；GPS

Multi-Function Heart Rate Monitoring System

Abstract

In the hot summer weather, it is inevitable to use a fan, but the human body may cause physical discomfort if the fan is used uninterrupted for a long time. Especially when the fan is used overnight, this discomfort will be more obvious. The heart rate value is one of the important parameters of our human health. Studies have shown that the heart rate will decrease after a person is asleep. With this as a breakthrough point, it is planned to design a model to control the fan speed in real time by detecting changes in human heart rate. According to some data, the incidence of heart disease patients is higher in summer nights, so a buzzer can be added to this device, which can serve as a warning and preventive effect when the heart rate is abnormal. At the same time, GPS positioning is also available, so that the patient's family can accurately locate it when the patient is outside.

This paper introduces a device that uses Bluetooth wireless to control fan wind speed. The circuit uses MAX30102 chip heart rate measurement sensor as the heart rate monitoring component, HC-05 Bluetooth chip as the wireless transmission device, 12864 LCD display heart rate and other functions.

Keywords：Arduino Microcontroller；MAX30102 Sensor；12864 LCD；Hc-05 Bluetooth；Heart Rate Measurement；Buzzer；GPS

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1 选题背景与意义 1

1.2 多功能心率监控舒眠系统简介 1

1.2.1 多功能心率监控舒眠系统的特征 1

1.2.2 设计要求 2

第二章 多功能心率监控舒眠系统的方案设计 3

2.1 设计方案论证与比较 3

2.1.1 显示电路方案 3

2.1.2 测量心率方案 3

2.2 系统总体方案 3

第三章 多功能心率监控舒眠系统的硬件电路设计 5

3.1 控制电路 5

3.1.1 MCU简介 5

3.2 心率测量电路设计 6

3.2.1 MAX30102简介 6

3.3 蓝牙无线传输电路设计 7

3.3.1 HC-05蓝牙芯片简介 7

3.4 蜂鸣器电路设计 8

3.4.1 蜂鸣器简介 8

3.5 北斗GPS定位电路设计 8

3.5.1 北斗GPS简介 8

第四章 软件设计 10

4.1 MAX30102的测量显示操作 10

4.2 北斗GPS双模定位操作 11

4.3 12864显示屏显示操作 11

第五章 分析与结论 12

5.1 功能实现结果与分析 12

5.1.1 系统功能的实现 12

5.1.2 系统功能的设计难点分析 14

5.1.3 系统功能的分析 14

5.1.4 系统功能不足的分析 15

第六章 结束语 16

致 谢 17

参考文献（References） 18

附 录 19

第一章 引 言

1.1 选题背景与意义

夏天天气炎热，大家晚上都喜欢吹着风扇入睡，风扇风力太强或者吹的时间过长，都会对人体带来很大的伤害，由于风扇并不能适时的改变风力大小，睡着之后风扇还一直保持着之前的风力，这样长时间的吹风对人体的危害不可小觑。严重的还会留下不可挽回的病症。 1.夏天人一般喜欢彻夜打开风扇直吹，当风扇对着人体长时间的工作时，人体皮肤表面的汗液会不断蒸发，随着汗液的蒸发人体的温度也会有所下降，加上半夜空气气温会降低，湿度会加大，这样人就会很容易感冒，如果已经感冒的，甚至可能导致发烧等更为严重的情况。 2.深夜通宵使用风扇对着人体直吹不仅会影响汗液的分泌，也会影响人体的内分泌，尤其时女性。长时间的用风扇进行直吹会使人体体表的温度下降，使皮肤毛孔关闭，但人体体内的温度是不变的，这样一正一负，从而导致人第二天容易头晕恶心。 3.长时间对着人体关节处吹风可能会让关节受到伤害，严重的话可能会形成关节炎，夏天温度高，然后风扇又对着直吹，温度一高一低，冷热交替，这样对关节造成伤害是不可避免的。 日常生活中，风扇等电器的广泛使用为人们带来了许多便利，但是目前风扇设备都是用户根据需求自己手动调节各种功能，就会显得比较麻烦。还有一种情况是由于气温较高容易导致人体出汗较多，体表温度升高，因此人体水分流失较多，这时候如果用户有心脏病史的话，一旦缺水过多就会容易导致心脏病的病发。

该项目利用MAX30102心率传感器测量出人体心率值，经过一系列的计算，比对出心率值与信号的函数关系，然后将数据传导给单片机内部处理单元，处理单元利用内部的软件代码，利用客观的计算公式，将心率值与转换后的数字信号联系起来，最后计算出最终的心率值并显示出来，如56次/每分，然后通过液晶显示屏，如七段LED数码管,12864液晶显示屏LCD或者电脑屏幕等显示出来给人观察。这样就完成了心率的基本测量功能。通过两片蓝牙芯片将测量端的心率值传输到风扇端，通过arduino单片机，控制风扇风速的变化。同时在测量端安装一个蜂鸣器，心率到达设置的临界值时，蜂鸣器开始工作，同时GPS准确定位，为心脏病病人提供更多的抢救时间。

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