【STM32项目】- 人体检测（体温、心率、心跳、跌倒检测）_mpu6050人体

STM32人体检测（体温、心率、心跳、跌倒检测）+zigbee (附开源)

笔者前言

该文章为基础版本 - 新版本已做优化 V2.0版本
跌倒检查系统V2.0版本
配套V2.0视频 制作教程

系统成品图

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：

1. 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。

2. 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：

1. 模块AO输出捕获ADC平均有效值换算成电压值
2. 根据驱动例程提供的数据表，用电压值匹配电阻表
3. 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，寄存器中文描述可参考此链接
程序设计流程如下

1. 先初始化IIC,再初始化血氧模块SPO2_Init()
2. 检查样本，采样获取红外FIFO、红外FIFO 的AC值
3. 对红外FIFO、红外FIFO过滤脉冲值
4. 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：

1. 温度测量范围是 30-44°，其他范围默认取值为零
2. 心跳有效范围设置为20-300，血氧是百分比值0-100
3. 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:%u\r\n",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 %u\r\n",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;
	}
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131

有问题可以私聊我，如果能帮到你希望能点个赞支持一下

CSDN最新下载地址
百度下载： 提取码：lqho