基于安卓的老年人健康监测系统

本科毕业设计（论文）( 2017届 ) 题 目： 基于安卓的老年人监护系统 学 院： 数理与信息工程学院 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 王慧媛 学号： 13610106 指导教师： 蒋敏兰 职称： 副教授 合作导师： 职称： 完成时间： 2017 年 4 月 11 日 成 绩： 浙江师范大学本科毕业设计（论文）目录一、诚信承诺书二、正文三、浙江师范大学本科毕业设计（论文）任务书四、浙江师范大学本科毕业设计（论文）文献综述五、浙江师范大学本科毕业设计（论文）开题报告六、浙江师范大学本科毕业设计（论文）外文翻译七、浙江师范大学本科毕业设计（论文）指导记录八、浙江师范大学本科毕业设计（论文）中期检查表九、浙江师范大学本科毕业设计（论文）作品（实物）验收单十、浙江师范大学本科毕业设计（论文）结题答辩资格审查表十一、浙江师范大学本科毕业设计（论文）结题答辩记录十二、浙江师范大学本科毕业设计（论文）评审表浙江师范大学本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重承诺：我承诺所呈交的毕业设计（论文）是本人在指导教师的指导下，按照学校和学院的有关规定，独立研究完成的。本人在毕业设计（论文）写作过程中恪守学术道德和学术规范，设计（论文）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已注明并列出了有关文献的名称、作者、年份、刊物名称和出版文献的出版机构、出版地和版次等内容，除此之外均为本人的观点和研究成果。如有违反，本人愿接受处罚并承担一切责任。承诺人签名（手写）： 年 月 日浙江师范大学本科毕业设计(论文)正文目 录摘要1Abstract11 引言21.1 课题的背景及意义21.2 国内外研究现状及发展动态21.2.1 国外研究现状21.2.2 国内发展现状31.3 项目的主要内容及研究方法31.3.1 研究内容31.3.2 研究方法42 方案论证52.1 微处理器52.1.1 Freescale Kinetis K60单片机介绍52.1.2 STM32单片机简介52.2 压力传感器52.2.1 Bp01型压力传感器52.2.2 MPS20N0040D-D型压力传感器52.3 温度检测模块62.3.1 红外温度传感器62.3.2 热电偶62.4 显示模块62.4.1 OLED液晶显示62.4.2 HMI串口触摸屏62.5 数据通信模块72.5.1 WIFI模块72.5.2 GPRS/GSM模块72.6 安卓手机客户端设计方式72.6.1 利用JAVA语言设计APP72.6.2 采用APP Inventor设计APP73 系统硬件的设计83.1 主控模块83.2 血压及脉搏检测模块93.3 温度检测模块103.4 GPRS/GSM模块113.5 电源模块113.6 硬件实物124 系统软件设计134.1 基于安卓的上位机软件设计134.2 基于Html和PHP的网页设计154.3 基于ARM的下位机软件设计174.3.1 微处理器程序设计174.3.2 HMI串口触摸屏程序设计195 系统调试215.1 下位机调试215.2 上位机测试215.3 组装联调225.4 测试结果及分析236 结论24参考文献25致谢25附录1：电路图27附录2：PCB图27附录3：实物图29附录4：手机APP界面31 基于安卓的老年人监护系统基于安卓平台的老年人健康监护系统数理与信息工程学院 电子信息工程 王慧媛（13610106）指导老师：蒋敏兰（副教授）摘要：远程医疗是现代化医疗的重点，它解决了目前医师资源少而患者日益增多，挂号时间紧张等等带来的问题，能最大效率的利用现有的医师资源。本设计以STM32单片机为核心，采用MPS20N0040D-D型压力传感器、K型热电偶、信号处理模块、串口触摸屏、GPRS数据传输模块等电子器件，实现了温度测量、血压检测、脉搏采集功能，同时将送至web服务器，用户可直接在串口屏上观测数据，其亲人也可通过手机上位机实时查看老人身体状况。系统测试结果表明，该健康监护系统实现了人体生理指标的实时监测、传输、存储和分析，可广泛应用于人体健康远程监测、医疗远程监控平台等方面。远程医疗是现代化医疗的重点，它解决了目前医师资源少而患者日益增多，挂号时间紧张等等带来的问题，能最大效率的利用现有的医师资源。关键词：STM32；GPRS；血压测量；脉搏检测；网页设计；手机APP制作A System Of The Elderly Health MonitoringTutor：Minlan Jiang(College of Mathematics, Physics and Information Engineering，Electronics and Information Engineering，Huiyuan Wang，13610106)Abstract:The design of the STM32 micro controller as the core, using MPS20N0040D-D-type pressure sensor, K-type thermocouple, signal processing module, serial touch screen, GPRS data transmission module and other electronic devices, to achieve the temperature measurement, blood pressure detection, pulse acquisition function, Sent to the web server, the user can directly observe the data on the serial screen, its loved ones can also be real-time mobile phone host computer to see the physical condition of the elderly. Real-time monitoring, transmission, storage and analysis of human physiological indicators can be widely used in human health remote monitoring, medical remote monitoring platform and so on. Telemedicine is the focus of modern medical care, it solves the current physician resources and the increasing number of patients, registration time and so on the problems brought about by the maximum efficiency of the use of existing physician resources. Key Words:STM32; GPRS; Blood pressure measurement;Pulse detection; Web Design;Making phone APP1 引言1.1 课题的背景及意义现今社会，移动通信网络带动智能医疗的发展，成为社会的一大热点。人们对生活各方面标准逐步上升，这也正面促进智能化社会的发展。无人机、智能家居、智能门禁系统等智能化设备层出不穷。智能医疗也是智能化社会发展的一大成果。智能医疗是在大数据的背景下发展起来的。近几年，我国人口老龄化现象越来越严重，空巢老人、独居老人的数目不断增多，人在外工作、打拼，还要念念不忘家里父母的健康。智能医疗的发展，能够节省病人挂号、排队的时间，减少人们因小病、小灾家里医院来回奔波的现象，能够有效的缓解我国医疗资源不均衡的现状。智能手机发展至今，已经不仅仅只是人们用来相互联系、沟通的工具，在无聊的时候，人们可以通过聊QQ、聊微信，手机可以成为解闷儿的工具；迷路的时候，人们可以通过手机定位导航，手机就是一个导航仪；遇到不懂的问题，百度百科无所不知，手机就是一个无所不能的教科书；没有衣服穿了，打开手机淘宝、蘑菇街，只有你想不到，没有买不到的，手机就是一个大型购物商场，应有尽有。如今，几乎每个人都有手机。经调查，直到2016年，或直接或间接在使用智能医疗设备的人占全球人数的57%。这是社会进步的一个重大跨越。智能医疗技术结合了数字技术、传感技术、移动数据发展技术和大数据等。将GPRS技术应用于智能医疗，是社会的一个大进步。GPRS技术是通过分组数据网进行通信的。通俗的说，GPRS也就是手机流量。通过与这种数据传输技术的结合，能够大大改变老套的医疗模式，实现医疗资源高度共享，进一步提升医疗服务的效率和质量，降低社会医疗成本。1.2 国内外研究现状及发展动态1.2.1 国外研究现状心电图的发明者Wilhelm Einthoven在1906年就已经开始通过电话线来进行远程咨询的试验；而后在1967年，美国Massachusetts General Hospital的一位医生在波士顿建立了病人和医生能够进行互动的远程系统，这就是世界上第一个远程医疗系统。直至上世纪50、60 年代，医疗工作者开始逐渐对远程医疗重视起来。远程医疗与移动通信、信息技术是信息相关的。当前，移动通信网络发展的越来越快，从原有的2G到如今的4G，甚至还有不久即将投入使用的5G通信系统。移动通信的速度在不断上升，成本也在不断下降，这也间接影响了远程医疗的发展。伴随着现代各项传感技术、智能机器人、远程监控手段的发展，远程医疗的应用范围也必定会不断扩展。综合来看，远程医疗主要有以下几大优点：1)提高边远、偏僻地区的医疗服务水平。2)提供更好的医疗咨询和建议。3)能够实现医学设备共享、医学教育资源共享。4)能够及时提醒病人就医，甚至避免疾病的发生与扩散，减少了病人的痛苦。5)能够减少排队挂号的时间。6)能够大大缩减医疗费用。美国可谓是智能医疗的“发源地”，因为其先进的技术和强大的制作工艺，美国很快就在智能医疗的大军中脱颖而出。发展至今，美国的智能医疗技术早已应用在手术台上。相关调查显示，在美国，机器人能够主持微创手术的几率是95%。2015年在美国上市的iwatch，因其界面美观、体积小巧、功能齐全，一度在全球掀起了智能医疗的热潮。1.2.2 国内发展现状智能医疗在我国的发展相对迟缓。在1998年的时候，我国开始进行第一次的老年人体质研究。这个研究是在体育总局带领下对60-65岁的老年人开展的健康测试。相比国外的一些研究调查，国内的调查更为单一、片面。清华大学的白静教授带领的科研小组研发出了一种智能医疗系统，该监护系统由家庭监护台和医院控制台组成。家庭监护器能够检侧并分析医院里病人的心电图数据和身体状况，而医院的监控系统能够自动连接家庭监护台，并在病人心电图异常的时候，及时发出警报信息，并通过电话线将病人信息传输给医院控制台。该系统也是国内第一个远程智能监护系统，对国内智能医疗的发展有着里程碑式的意义。随后，浙江大学的一个博士生提出了一种老人的跌倒检测和实时心率监测系统。他是利用ZigBee无线传感网络对老人身体的多个部位进行生理信号的采集、分析的。ZigBee无线传感网络也是一个热门的数据传输方式，但这种网络并不同于现实生活中的网络，只能够进行内部数据的传送，而不能传输到网页链接上。现在，不仅学校、研究所在进行智能医疗的研究，其他一些相关的商业机构也在对智能医疗的潜在价值进行开发。而且，智能医疗的商业价值已经开始逐步显现出来，例如小米手环，智能手表之类的产品已经成为当下的一种时尚。当你打开软件下载中心，可以发现，近几年健康、医疗、运动相关的APP 如雨后春笋般层出不穷，极大的丰富了人们的健康生活和运动生活。1.3 项目的主要内容及研究方法1.3.1 研究内容本系统主要对以下几点问题进行研究：1) 寻求合适测量方案，对人体的血压、脉搏、体温数据进行测量。2) 利用GPRS数据传输技术，将人体的各项指标上传到服务器。3) 学习网页制作，设计相关网页进行数据的存储和分析。4) 编写制作手机客户端，实现用户登录，数据显示等功能，方便用户实时查看数据。1.3.2 研究方法本系统-基于安卓的老年人健康监测系统可分为数据采集，数据分析，数据传输，网页设计和监控终端五个部分。其中数据采集是指对人体的血压、脉搏、体温等生理指标的采集；数据分析是指控制器对采集到的信号进行分析处理的过程，控制器对传感器采到的数据进行归总分析，当数据超出健康指标范围的时候，发出语音信号提醒老人及时就医，如果报警时长超过预定值且无人理睬，控制器将自动控制GSM模块拨打当地120急救电话；数据传输是指控制器将数据分析处理后通过GPRS模块将处理好的数据发送到web服务器；然后利用php语言和数据库进行设计网页，对服务器中的数据进行保存和显示；监控终端指利APP Inventor制作的移动手机APP，用户可以通过手机等移动设备APP了解老人的身体情况，同时，当老人身体情况变差时，系统也能以短信的形式给用户的监护人发送报警提示信息。系统框图如图1-1所示。图 1-1 系统框图2 方案论证2.1 微处理器主控单片机作为系统的核心部分，能够实现信号的采集、分析、显示以及数据的上传。在学校和市场上较常用的微处理器主要包括Freescale Kinetis K60和STM32。2.1.1 Freescale Kinetis K60单片机介绍Freescale Kinetis K60单片机以Cortex-M4为内核，支持1.6V-3.6V的宽电压供电，大的供电范围使其稳定性得到提高，而支持超频高达200MHz的主频速度以及1.25DMIPS/MHz的DSP指令使其变得更加的优秀。另一个方面芯片有着诸多外设资源：数字转模拟(ADC)模块、模拟转数字(DAC)模块、可增益运放(FGA)模块、CAN、UART和SPI等。并且支持以太网、全功能USB、硬件加密和篡改检测功能等。并且外部有着多达100个IO口供我们选择使用，但是K60单片机作为Freescale竞赛的主打单片机，市场价格较高，大大增加了制作成本。2.1.2 STM32单片机简介STM32F103ZET6单片机采用Cortex-M3内核。性能高、成本低、功耗低。时钟频率可达到72MHz，具有128K以上的可编程Flash存储器以及高速度、高精度的计算能力，且内部资源丰富。相比K60、51、MSP430系列单片机，无论在性能还是成本上都更能满足本系统设计的需求。综合因素考虑，本系统采用STM32作为核心处理器。2.2 压力传感器压力传感器能够将外界气压的变化转化电量的变化。并通过放大电路将信号进行放大处理，单片机对此信号进行适当的处理即可检测人体的血压数据，并从血压检测过程数据中分离出脉搏信息。2.2.1 Bp01型压力传感器Bp01型压力传感器使用精密陶瓷封装。它是专门的一种针对血压测量的传感器，前置电路要经过四个放大器进行放大，后置电路也需要经过两个放大器进行数据补偿。它的测量精度较高、数据稳定，但是价格亦是十分昂贵。2.2.2 MPS20N0040D-D型压力传感器MPS20N0040D-D型压力传感器广泛应用于与气压或压强相关的产品，并且具有良好的可重复性和长时间的工作稳定性。它的量程为040KPa，线性度高达0.3%，且价格低廉，常应用于血压测量等医疗领域。使用方便而且成本不高，能够很好地满足本系统的设计需求。综合因素考虑，本系统采用MPS20N0040D-D型压力传感器进行血压测量。2.3 温度检测模块体温是衡量人体生理健康的另一大指标。利用温度检测模块能够检测人体体温。目前市场上有很多种检测温度的传感器，而市场上的温度传感器主要包括以热电偶为首的四类。2.3.1 红外温度传感器选用MCU90615红外温度传感器。它作为一种数字式的IC温度传感器，能够将红外辐射这一非电量转化为电信号。弱电信号经过低噪声放大器放大、滤波后再进行数模转化。再经运算处理后输出测量结果并保存在MLX90615内部静态存储器中。它能同时测量环境温度和能够发热物体表面温度，但由于本设计只需要测量体温且不受外界环境干扰，因此本方案不适用。2.3.2 热电偶选用WRNK-191 J型探针热电偶。热电偶是常用的测温仪器，它的相对DS18B20更为精确，使用范围更加广泛。热电偶能够将温度转化为热电势，同红外温度传感器前期信号处理相似，可以直接通过IIC协议读取温度数据。它非常坚固而且价格低廉。满足本系统设计。综合因素考虑，本系统的温度传感器采用热电偶。2.4 显示模块显示模块简单点说就是LCD屏+LED背光板+PCB板+铁框。、它是人机界面的重要组成部分。单片机采集的数据只有通过显示模块才能直观的呈现给用户，因此对于显示模块的选择也是十分重要的，它决定了系统给用户的第一印象。目前市场上的显示屏主要包括LCD12864、OLED和触摸屏。2.4.1 OLED液晶显示OLED液晶显示屏的功能十分强大，可显示大量文字、图形、清晰可见。与数码管相比，在视觉方面要直观很多。与LCD12864相比，在于单片机的通信方面要简单便捷得多。用液晶作为显示设备已成为现今社会的主流趋势，能够被人们普遍接受。2.4.2 HMI串口触摸屏触摸屏大致包括电阻式触摸屏和电容式触摸屏两种，我们平时使用的手机屏就是电容式的触摸屏。HMI串口触摸屏是一种电阻式触摸屏，它的分辨率为400*240。它的突出优势在于上位机界面可编程，方便用户的使用。HMI上位机界面编程非常地方便，他可以直接生成想要的字库、拖动组件进行设置、直接将导入图片进行切片处理，还能够在线调试。既能通过程序指令进行控制，又能通过电脑软件更新界面。且电阻式触摸屏很好地实现了人机交互的效果，能够满足本系统设计。综合因素考虑，本系统采用串口触摸屏作为显示器。2.5 数据通信模块利用数据传输模块将人体生理指标上传至web客户端，方便用户对数据的远程监测。2.5.1 WIFI模块现在说的WIFI模块指的是ESP8266，它是通过自己创建WIFI或者连接其他的热点进行通信的。ESP8266之间可以以WIFI的创建者和连接者的形式进行通信。但是本系统要求用户能够随时随地检测身体健康，并将数据实时上传，因此ESP8266不适用本设计。2.5.2 GPRS/GSM模块GPRS/GSM模块支持短信、数据、彩信、上网等功能。即使没有外部网络，没有WIFI，只需要有一张手机卡就能够将数据上传，很好地满足本系统设计。综合因素考虑，本系统采用GPRS/GSM模块上传数据。2.6 安卓手机客户端设计方式一款精美的手机客户端是方便用户使用的前提。2.6.1 利用JAVA语言设计APP 利用eclipse软件在java环境下进行软件的设计与制作。用Java语言设计APP是现在手机软件设计的主流趋势。目前应用宝里的手机软件几乎都是通过JAVA语言编写的。它的应用及其广泛。2.6.2 采用APP Inventor设计APP App Inventor是一款不需要编程的手机APP制作软件。用户只需根据自己的需求选择不同的控件放入组件设计面板，并在逻辑设计面板进行恰当的控件模块拼接。综合因素考虑，本系统采用App Inventor进行手机App的设计制作。3 系统硬件的设计3.1 主控模块主控模块作为电路的核心部分，对整个系统有着至关重要的作用。主控制器电路主要由STM32单片机最小系统及其外围电路组成。STM32单片机有着强大的ARM内核，无论是在性能还是外设上都优于传统的51系列单片机，又因STM32单片机应用的普遍性而在成本上大大低于以低功耗功能闻名的MSP430单片机和主要应用于智能汽车竞赛的K60单片机。STM32单片机的运算主频可达到72MHZ，是整个装置的“大脑”。图3-1所示为其最小系统板的电路原理图，3-2所示为STM32芯片的实物图。图 3-1 STM32单片机最小系统电路图图 3-2 STM32单片机实物图3.2 血压及脉搏检测模块血压值的获取途径为：单片机输出PWM控制气泵充气放气调整袖带内气压ADC采样。传感器是一种能够将非电量转化为电量的器件。压力传感器则是将外界气压的变化转化为电量的变化。这个变化的弱信号通过放大滤波电路处理后即可送入单片机进行处理。首先是传感器信号的处理。由于MPS20N0040D-D型压力传感器直接输出的是变化较小且不平滑的模拟信号，我们需要对其输出的信号进行放大及滤波处理。分别采用LM358运放芯片及TPA2012 (D类音频功放)滤波芯片，其原理图如图3-3、3-4所示。图3-3 信号放大电路图3-4 滤波电路图3-5 MOS管驱动电路其次是气泵的驱动。由于驱动气泵给袖带充气需要较大的电流，而单片机I/O口输出的电流较小，无法驱动气泵。因此需要用MOS管进行电流的放大，进而驱动气泵进行充气。如图3-5所示为MOS管驱动电路。最后血压的测量需要以下材料：袖戴 血压计模块 气泵 电磁阀 泄气阀导气管，如图3-6所示。图3-6 材料示意图3.3 温度检测模块热电偶实质上是一种能量转换装置器。它能够将热能转换为电能，再通过测量产生的热电势来计算温度。市场上有很多不同种类的温度传感器，但是精度高且价格低廉的温度传感器，选用K型热电偶最为合适。如图3-7所示为K型热电偶实物结构图。图3-7 K型热电偶实物图由于热电偶的变化量小之又小，我们需要放大电路其输出信号进行处理。它的处理电路通常采用MAX6675电路。MAX6675是一种复杂的单片热电偶数字转换器，其内部结构如图3-8所示。其中，A1为低噪声放大器，T和T-输入端连接到A1，起到放大信号和隔离低外界噪声干扰的作用。A2为电压跟随器，信号通过A2起到缓冲的作用，增大电路带负载的能力。模拟信号最后被送入ADC转换器，单片机通过SCK、SO、CS三端与MAX6675相连，通过SPI协议读取温度数据。值得强调的是，MAX6675能够进行冷端补偿，这也是热电偶测温精度较高的重要原因之一。如图3-9所示为单片机与温度检测电路之间电路连接图。图 3-8 MAX667内部结构图 图3-9 单片机与温度检测电路连接图3.4 GPRS/GSM模块GPRS(General Packet Radio System)支持电话、短信、上网等功能。即使没有外部网络，没有WIFI，只需要有一张手机卡就能够将数据进行上传。本系统的创新之处在于这个部分。GPRS模块能够将数据发送至服务器。由于数据发送端位置并非一成不变的，而是要达到“永远在线”的效果，因此必须采用GPRS这种移动网络接入的方式来达到实时传输数据的要求。如图3-10所示为GPRS模块的实物功能图。图3-10 GPRS模块的实物图3.5 电源模块一个稳定的电源是系统稳定运行的基础。为便于老人随身携带，本系统的电源采用以下方式供电：1)采用5V电压供电。可直接安卓用手机充电头连接在220V交流插座上，若出门在外亦可通过安卓数据线用充电宝供电。2)电池供电，可直接用4节干电池串联供电。稳压电路如图3-11所示。图3-11 稳压电路原理图3.6 硬件实物系统的总体硬件实物图如图3-12所示。为了方便随身携带，将系统进行组装后的实物图如图3-13所示。图3-12 基于安卓的老年人健康监护系统总体硬件实物图图3-13 基于安卓的老年人健康监护系统实物图4 系统软件设计4.1 基于安卓的上位机软件设计App Inventor的设计优点在于它不需要任何的编程基础，操作也很简单。但是用它设计的APP功能齐全，界面也很美观，很符合本系统设计的需求。为方便用户及其亲人查看用户身体各项参数，本系统利用APP Inventor设计了一款手机APP，能够实现以下功能：1) 该手机APP设计了用户登录界面，能够针对每一个用户显示该用户的健康信息，用户需要先注册一个账号，然后在下位机上进行相应的设置，即可在APP上看到自己的测试数据。登录界面如图4-1(a)所示。2) 在该手机APP登录后进入功能选择界面。包括人体健康数据显示功能、计步器功能和指南针功能，功能选择界面如图4-1(b)所示。3) 人体健康数据显示界面。能够将该用户的血压、脉搏、体温数据以画图的形式实时显示在手机上，而且还能够根据自己的需要选择自己想看的数据。数据显示界面如图4-1(c)所示。4) 计步器界面。能够计算老人步行的数目，计步器界面如图4-1(d)所示。5) 指南针界面。给迷路的人指明前进的方向，指南针界面如图4-1(e)所示。在APP Inventor上设计APP，只需要对进行相关页面的组件设计和逻辑设计即可。组件设计就是把一些需要的控件如按键、文本、计数器等拖入设计框中，逻辑设计就是对设计框中的组件的属性进行一系列的逻辑设计。组件设计和逻辑设计框图如图4-2所示。(a) 登录界面 (b) 功能选择页(c) 人体健康数据历史曲线 (d) 计步器界面(e) 指南针界面图4-1 用户显示界面图4-2 APP的组件设计和逻辑设计界面4.2 基于Html和PHP的网页设计直接利用Html与PHP语言进行网页的设计。PHP脚本供服务器动态运行，而Html语言生成静态网页。服务器地址为http:/ 基于Html和PHP的代码截图图4-4 服务器截图图4-5 历史健康数据显示网页4.3 基于ARM的下位机软件设计4.3.1 微处理器程序设计本设计以STM32F103C8T6单片机为核心，采用MPS20N0040D-D型压力传感器、热电偶、串口触摸屏、GPRS模块等电子器件，实现了对温度、血压、脉搏信号的采集并在串口屏上显示，为实现数据的远程查看，利用GPRS模块发送数据至服务器，并制作手机APP，最终将数据显示在手机上。本系统主程序流程图如图4-6所示。图4-6 主程序流程图其中利用单片机进行血压测量的过程如下：气泵充气。判断血压测量按键有效后，控制单片机信号端输出PWM控制气泵充气，直到满足第一个ADC通道测到的血压直流分量大于4V，且测到血压交流分量必须在大于1.6V并小于4.9 V两个条件时，停止充气。当同时满足这两个条件时，说明达到预定气压(200mmHg)，控制电磁阀停止充气。2)测量血压。单片机输出PWM控制气泵进行匀速放气，同时通过ADC2采样测得血压交流分量值，并求出每个心跳脉冲的最大值，并计算出血压直流分量的平均值。把这一对最大值和平均值记录下来，该数据与心跳脉冲一一对应。3)计算收缩压(高血压)和舒张压(低血压)。当气压低于50 mmHg时结束血压测量，即当ADC1测到的血压直流分量小于1 V时结束。在记录下来的若干组数据中，找出所有最大值中最大的数据记为Amax。再从这组数据往前找出最大值与0.5*Amax最为相近的一对数据，其中的血压直流分量即为收缩压；再从这组数据往后找出最大值与0.8*Amax最为相近的一对数据，其中的血压直流分量即为舒张压。4)ADC数据处理。首先是对噪声的处理，ADC采集的数据受到电源、手臂等摩擦的影响，因此采用的滤波方法如下：多次测量，去除其中变化较大的数据，然后取剩下数据的平均值。其次是采用频率的处理。此处ADC2的采样率为2 kHz，ADC2是用来测量血压交流分量的采样通道。关于ADC2采样频率的选择，2 Hz是心跳脉冲的上限频率，而心跳脉冲周期约为峰值出现时间的100倍，又因为在峰值附近需要采10次ADC值，故ADC的采样率为：2 Hz/1%*10=2 kHz。异常处理a.在充气过程中，如果在规定时间内没有满足停止充气的条件则重新开始测量。但如果连续三次都没能满足条件，就返回错误指令。b.与充气过程相似，在放气过程中，如果在规定时间内没有满足停止放气的条件则重新开始测量。但如果连续三次都没能满足停止条件，就返回错误指令。c.测量结束后，如果测量得出的数据不合理，则开始重新测量，如果连续三次测得的数据都不符合要求，则停止测量并返回错误信息。脉搏信号可从血压测量信号中分离，测得的ADC0采样信号大致如图4-7所示，其中心跳周期T为两个峰峰值间隔的时间，则脉搏值为1/T(搏/分)。图4-7 ADC0波形示意图血压及脉搏测量程序流程图如图4-8所示。图4-8 血压及脉搏测量程序流程图4.3.2 HMI串口触摸屏程序设计HMI为Human Machine Interface的缩写，是人机界面的意思。之所以选用这种串口屏进行数据显示，就是因为老人可能因为年龄原因，看不清楚OLED上的小字。而这种触摸屏的字体可以自由设置，十分清晰。触摸屏与单片机之间通过串口协议进行通信。当点击触摸屏时，它能够给单片机返回指令，单片机也可以通过串口指令在屏幕上显示一些必要的数据。它的界面设置如图4-9所示。(a) 解锁界面(b) 软件介绍界面(c) 数据接收界面图4-9 串口屏界面设计5 系统调试系统的软硬件都是要经过不断的测试和调整，最终才能够实现系统预定的功能。整个调试过程包括上位机APP、下位机和整个系统的测试。5.1 下位机调试首先检查硬件电路有没有漏焊、短路或者断路的问题，保证硬件电路的正确性。然后进行软件的编写，编程环境为Keil5。把编写完成的软件通过Jink下载到制作的实物中，观察其效果，根据设计要求，不断地进行测试和调整，得到最终的实物。接入电源，显示屏即被点亮。带上袖套，当按下测试按钮时，开始进行人体数据测量。在测量血压数据时要注意保持心境平和，测试前不要激烈运动，测试时手肘与心脏大约保持齐平，否则不能保证数据的准确性。测量结束后，数据会自动显示在触摸屏上。下位机调试界面如图5-1所示。图5-1 下位机调试过程5.2 上位机测试利用APP Inventor进行手机APP的设计。通常每设计一部分都要先进行测试才能进行下一部分的设计。APP的测试使用的是安卓模拟器，这样就可以在电脑上直接进行类似仿真的操作。利用网络连接助手对服务器进行测试。测试结果如图5-2所示。图5-2 服务器数据测试5.3 组装联调将上位机和下位机连接起来进行测试。利用本设备检测不同个体身体健康情况的测试数据如表1所示。(绿色为超过阈值的非正常报警值)表格 1 实验结果测量数据类型最高血压(mmHg)125139128149131最低血压(mmHg)7892758381心率(次/分)7980797876体温(C)35.636.836.237.938.2系统的测试图如图5-3所示。图5-3 用户测试5.4 测试结果及分析系统实现了以下几点功能：1)利用压力传感器检测人体最高、最低血压；2)从血压信息中分离心率信号并计算；3)利用热电偶检测人体温度；4)通过触摸屏显示各项数据，并通过锁屏进行系统保护；5)利用Html和PHP语言设计网页，能够对数据传输模块发过来的数据进行接收、存储和显示。6)利用App Inventor设计一款基于安卓手机的App实现数据的显示与预警。6 结论在基于安卓的老年人健康监测系统的设计过程中，我了解到许多从未接触过的问题。一开始我对网页设计和手机APP的制作并不了解，又为了制作一个功能完善、运行稳定、算法可靠的实物作品，在毕业设计题目刚定下来的时候我就努力学习了一些需要用到的知识算法，包括php、html、app inventor，因为在大学期间大多数时间都在进行硬件设计和简单的单片机C语言编程，并未接触到到网页设计、APP编程这些知识，因此学习起来是一个相对漫长的过程。特别是在这种时间紧迫的时候，因此自己学习的很多知识也不够深入。但是，但凡学到的知识，都是我的收获。在制作过程中，我遇到过很多前所未有的难题，例如“TCP/IP协议是什么”、“单片机如何将数据传送到服务器”、“网站是如何进行搭建的”等一系列问题，但是随着问题的一点点深入、一步步解决，我能够更加主动的去学习、去探索未知的世界，我学到的也越来越多。现在，系统的设计已经基本完成。回顾整个制作的过程，从去年11月份确定毕设题目开始，我就在学校的图书馆资源上下载了许多的相关文献，在阅读文献的过程中学习一些已经完成的类似课题的方案，然后选出最佳最适合的方案；所谓实践是检验真理的唯一标准，在寒假结束返校之后我就立马开始了实验方案的验证，经多次验证之后才确定了现在的方案。方案确定后，我把每个模块都分别制作、测试完成后，收获进行整个系统的组装。不论做什么都要一步一步脚踏实地的去做。通过毕业设计的制作，我收获的不仅是学到的实实在在的知识，更重要的这次经历让我明白：要感谢生命中的每一次困难，都能让我变得更加强大！参考文献1 聂涅.基于Internet的远程智能医疗辅助诊断系统D.西安电子科技大学，2001.2 侯桂英，孙佰清，关振中，冯英浚. 应用智能医疗诊断系统诊断高血压的研究J.哈尔滨医科大学学报,2003,37(3):223-225.3 周银成. 基于Android的老人健康监护系统的软件设计与实现D.华中师范大学,2014.4 李浩. 采用STM32F103芯片的红外测温仪设计J.电子产品世界,2013,2(9):54-56.5 于晓伟，左宪章，尹文龙，康健. 装备维修保障信息支持系统的设计与实现J.电脑开发与应用, 2006,12(1):21-23.6 郭志涛，郭忠，王振. 基于Android平台的智能医疗系统的设计与实现J.郑州大学学报(工学版),2014,6(2):60-63.7 张世霞. 物联网技术在智能医疗管理中的应用J.山东轻工业学院学报(自然科学版),2012,3(5):87-89.8 GROVER. Android forensics: automated data collection and reporting from a mobile deviceJ.Digital Investigation,2013,10(8):12-20.9 高宇. 基于ARM和 Android 平台的智能医疗监控系统的研究D.太原理工大学,2012.10 Sivakumar,W.Robertson,M.Artimy,N.Aslam,“A web-based remote interactive laboratory for internetworking education”C.IEEE Transaction on Education,2005:586-598. 11 Hansen.Luisada.Phococardiohraphy as a monitor of cardiac performance during anesthesiaJ. Anesth Anlog,1989,5(2):385-387.12 Domenico Grimaldi, Sergio Rapuano.Hardware and software to design virtual laboratory for education in instrumentation and measurementJ. Measurement,2009, 42(4): 485-493.13 陈红玲,郎六琪,刘立勋,司玉娟. 远程医疗监护诊断异构系统的集成实现J.计算机测量与控制,2014,6(12):104-106.14 Nicolas,Terry.Improving the legal and regulatory climate for telemedicine and e-health International Congress Series,2003:279-284.15 杨泽平,王江丽,向强铭. 电气设备温度监控与保护系统的应用研究J.自动化技术与应用,2014,13(3):107-110.16 郝德国. 基于柯氏音与示波法结合的血压计设计与实现D.东北大学,2015.17 彭虎. 电信业务领域本体知识库的进化研究及语义推理服务的设计与实现D.北京邮电大学,2011.18 荣雪宇,车忠根. 一款医用可穿戴计算机系统的设计与实现J.计算机技术与发展, 2011,14(2):212-215.19 邱敏锋. 基于机敏网的裂缝信号判断与处理技术研究D.重庆交通大学,2015.20殷铸灵. 低频小信号放大电路的研究D.北京邮电大学,2012.致谢在论文的尾声，回顾着论文制作的过程，沥沥在目。在这个过程中自己通过查资料、看文献逐渐开始了解远程医疗的一些发展，同时也对自己在毕设上的一些疑问或者想法有了一个更高的理解，使得自己能够更好的完成毕业设计，为自己的本科生涯交上一份满意的答卷。在这里首先应该感谢的是我的指导老师蒋敏兰老师，蒋老师对我的帮助不仅仅体现在这个毕业设计的完成过程中，平时也是在她的细心指导以及耐心培训下才使得我在一些专业性的比赛中拿到较好的成绩。更重要的是，这个过程也强化了我的自学能力、编程能力和动手能力。此外，蒋老师在竞赛方面的培训和在教书过程中的严谨态度给我的本科生涯指导了一条明路。再者还要感谢实验室的潘日敏老师，在毕业设计完成的过程中因为有了潘老师的帮助我才能顺利完成，他平易近人的态度给了我很大帮助，平常在他的指导下我学到了很多知识，而毕设的网页设计也是有了潘老师的指导才能做好。同时也感谢在这个过程中为我提供帮助的实验室各位老师，以及周边的学长学姐。因为你们的帮助我才能更好的完成这个任务。附录1：电路图附录2：PCB图附录3：实物图附录4：手机APP界面31