怎样去设计一种基于STM32的人体检测系统

　　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。
　　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。
　　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 1
　　SPO2_Init（）;
　　MPU_Init（）; //初始化MPU6050
　　Delay_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：%urn”，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 %urn”，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;
　　}
　　}