测体温及判断跌倒的可穿戴设备的设计与实现

2017-05-18东莞理工学院城市学院计算机与信息科学系葛卫清莫庭琛陈国轩

电子世界 2017年9期

东莞理工学院城市学院计算机与信息科学系葛卫清莫庭琛陈国轩

东莞理工学院城市学院计算机与信息科学系葛卫清莫庭琛陈国轩

物联网是当前研究的一个热点和重点。可穿戴设备是物联网在人们生活中的最直接的应用之一。在人们越来越关注生活质量的今天，健康摆在第一位。多功能可穿戴设备可实现监测人体健康参数，如体温、脉搏、心率、血压，从而指导人们生产、生活和运动，还可以判断人是否跌倒，出现险情时得到及时救治。文章分析了测温和判断跌倒的原理，设计了电路，实现了测量体温、判断跌倒的功能，体温的误差最大±0.1℃，跌倒判断的正确率超过80%。

测体温；判断跌倒；可穿戴设备；设计与实现

0 引言

物联网正成为经济社会绿色、智能、可持续发展的关键基础和重要引擎，物联网技术是当前研究的热点和重点。移动智能终端的新型感知应用为可穿戴设备提供新的途径[1]。本文设计一款可以测量体温及判断跌倒的可穿戴设备，也是物联网在生活中的具体应用。

1 功能模块划分

测量体温及判断跌倒的可穿戴设备可以划分为温度测量模块（测量体温）、加速度测量模块（判断跌倒）等。另外，需要将这些数据进行处理和进行蓝牙传送，并在手机上显示，因而还有处理器模块、蓝牙发送模块和手机接收模块。其中手机接收主要是软件开发。功能框图如图1所示：

图1 系统功能框图

图2 温度传感器引脚图

2 功能实现

2.1 温度测量模块

正常人体温度为36-37℃，本着节约、人体感觉舒适的原则，选用ROHM公司的微型集成温度传感器BD1020HFV，体积小，是负温度系数的线性输出（约-8.2mV/℃），精度高（见图2）。

2.2 加速度测量模块

MMA7361L是飞思卡尔公司生产高性价比的一种超低功耗、微型的电容式加速度传感器。这款传感器设计稳定，防震能力强。具有信号调理、单级低通滤波、温度补偿、自检、线性自由落体功能，并且提供了-1.5g - +1.5g和-6.0g - +6.0g两个灵敏度量程选择，并已经作了0g补偿。具有体积小、质量轻等特点，可应用汽车放倒报、警遥控航模、游戏手柄、人形机器人跌倒检测、硬盘冲击保护、倾斜度测量，通过Arduino控制器的编程，是制作倾角、运动、姿态相关的互动作品的理想之选[2]。

图3 加速度传感器引脚功能图

图4 CPU与传感器接线示意图

2.3 CPU处理模块

因为有多路信号需要处理，考虑到经济性和实用性，Arduino选用Atmega328p芯片[3]。该芯片采用先进的RISC结构， 28个引脚，体积小，功耗低，便于电池供电，随身携带。该芯片有8路10位的模数转换输入，能够满足本项目要求。一路温度输入信号接PC5,三路加速度输入信号接PC2PC1PC0，如图4所示。

2.4 蓝牙发送模块

DX-BT05 4.0低功耗蓝牙模块，遵循BLE V4.0蓝牙规范，并且配备了256KB的空间，支持AT指令修改各种属性值。本模块支持UART接口，并支持SPP蓝牙串口协议，具有成本低、体积小、功耗低、收发灵敏性高等优点，只需配备少许的外围元件就能实现其强大功能。其软件流程图如图5所示。