基于Arduino的无线心率监测系统设计.docx

摘  要：心血管疾病在现代社会已经成为威胁人们生命健康的一大因素，随着人们对健康状况越发重视，进行心脏检查已成为人们应对心血管疾病一种方式。目前市面上进行心率监测主要是医院或医疗机构的精密仪器的检查，但这一种监测方法是短暂的，且仪器价格昂贵，不适合日常长时间的心率监测。因此，本课题提出设计基于Arduino的无线心率监测系统，用于日常的心率监测。

本课题提出设计基于Arduino的心率监测系统，将系统分为三个模块：心率采集、心率处理与计算和心率显示与异常报警。下位机为Arduino单片机，上位机为Android手机，无线连接方式为蓝牙。利用心率传感器采集心率数据，然后将采集到的数值传输给Arduino单片机进行心率处理与计算，最后Android手机端与Arduino单片机通过蓝牙进行通信，实现在手机端的心率监测实时显示，并且在心率发生异常时，能及时地发出含有定位信息的短信警报，便于监护人通过定位找到用户，同时用户可以将每一次的心率监测数据保存到本地便于进行长期的心率分析。

通过系统测试发现，系统的软硬件已经搭建成功并调通，并完成了所有的功能设计。在心率监测上，因为设计的心率处理与计算方法，以及蓝牙无线通讯的建立，使得心率监测能进行实时监测，并具有一定的可靠性与稳定性，并在手机端实现定位报警与本地保存的功能，从而完成整个设计。

关键词：心率传感器；蓝牙模块；Arduino单片机；安卓手机；定位

目录

摘要

Abstract

1 前言-1

1.1 背景及意义-1

1.2 研究现状和发展趋势-1

1.3 课题研究任务和拟解决问题-3

1.3.1 课题研究的任务-3

1.3.2 课题拟解决的关键问题-3

2 系统总体方案设计-5

2.1 系统总体框架设计-5

2.2 方案选择-5

2.2.1 传感器选择-5

2.2.2 无线通信选择-7

2.2.3 单片机选择-8

3 硬件系统的设计-10

3.1 MAX30102心率采集器-10

3.2 Arduino单片机-11

3.3 HC-05蓝牙模块-12

3.4 系统硬件搭建-13

4 系统软件的设计-14

4.1 程序设计-14

4.1.1 心率采集-14

4.1.1.1 I2C协议介绍-14

4.1.1.2 Arduino实现I2C通信-15

4.1.2 心率数据处理-16

4.1.2.1 滤波设计分析-16

4.1.2.2 MATLAB实现滤波设计-16

4.1.2.3 Arduino实现滤波设计-17

4.1.3 心率数据计算-18

4.1.3.1 心率计算方法介绍-18

4.1.3.2 Arduino实现心率计算-18

4.1.4 心率数据传输-19

4.1.4.1 Arduino实现多次采样平均算法-19

4.1.4.2 Arduino通过蓝牙实现心率传输-19

4.2 APP程序设计-20

4.2.1 APP设计思想-20

4.2.2 实现蓝牙通信-20

4.2.3 心率异常提醒-25

4.2.4 定位报警-25

4.2.5 历史数据保存-26

5 系统测试结果及分析-27

5.1 心率处理测试-27

5.2 APP测试-28

6 论文总结及展望-32

6.1 论文总结-32

6.2 困难及解决方案-32

6.3 展望-33

参 考 文 献-34