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STM32系列
基于STM32的智能手环系统的设计
STM32系列前言一、系统方案的设计1.1系统功能分析1.2系统总体结构
二、硬件电路的搭建2.1STM32最小系统组成部分2.2S硬件引脚连接2.2S实物连接图
三、软件设计3.1系统流程图3.2主函数代码
四、系统测试五、总结
前言
随着科学技术的革新，智能化生活已经开始实现，更多的人们的目光聚焦在智能化产品上面，一方面是对自身健康的关注，另一方面是对便携轻松的生活的向往，智能手环就作为其中的一种代表性产物。其主要应用于运动显示比如显示行走及跑步的步数，距离，速度。同时可以实时健康监测比如心率，血氧，体温等。是一款突出个性与人性的智能化产物。
一、系统方案的设计
1.1系统功能分析
本设计是由STM32F103C8T6最小系统电路，DS3231时钟模块，ADXL345计步模块，MAX30100血氧心率模块，DS18B20温度模块,MPU6050体位检测模块，1.44寸TFT彩色液晶屏显示模块组成的嵌入式智能手环系统。
（1）通过DS3231时钟模块实现日期显示的功能
（2）使用传感器ADXL345检测人步数
（3）通过MAX30100传感器实时检测血氧心率；
（4）通过传感器DS18B20进行温度测量。
（5）通过MPU6050体位检测卧床病人是否跌倒或可以通过此功能蜂鸣器警报呼叫。
（6）通过1.44寸TFT彩色液晶屏实时显示日期，步数，距离，心率，血氧，跌倒状态以及温度值。
1.2系统总体结构
二、硬件电路的搭建
2.1STM32最小系统组成部分
2.2S硬件引脚连接
2.2S实物连接图
（1）STM32单片机实物图如下图所示。 
（2）DS3231实物图
 (3)ADXL345模块实物图如下图所示
 （4） MAX30100实物图  (5)MPU6050实物图 
(6)DS18B20温度传感器的实物图  (7)1.44寸TFT显示模块  整体系统实物图 手工焊接是一种常见的原始焊接方法。 
三、软件设计
本设计采用轮询的操作方式，首先在系统中断中间隔不同的时间给相应的标志位置一，比如：计步每隔0.2s计步标志位置一，时钟每隔1s置一一次。然后在主循环中检测标志位，如果标志位置一。刷新相应的值。
3.1系统流程图
 下面是更为详细的流程图
3.2主函数代码
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "uart.h"
#include "stdio.h"
#include "ds18b20.h"
#include "Lcd_Driver.h"
#include "TFT_demo.h"
#include "GUI.h"
#include "key.h"
#include "mpu6050.h"
#include "inv_mpu.h"
#include "inv_mpu_dmp_motion_driver.h"
#include "math.h"
#include "MAX30100.h"
#include "MAX30100_Filters.h"
#include "MAX30100_PulseOximeter.h"
#include "MAX30100_SpO2Calculator.h"
#include "myiic.h"
#include "timer3.h"
#include "adxl345.h"
#include "myiic_2.h"
#include "DS3231.h"
u8 ReadAdxl345; //定时读取adxl345数据
u8 ErrorNum=0; //记录错误次数
u16 Normal_num=0; //正常次数
u16 Error_num=0; //倾斜次数
u16 BuShu=0; //步数脉冲量
u16 step_num = 0; //计数步数
float disJuLi = 0; //显示距离
signed short HeartRate_val=0; //心跳速率
u8 SPO2_val = 0; //血氧浓度
u8 mpu_count = 0;
u8 STAP_FLAG = 0;
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】
_Bool mpu_temp = 0; //缓存
_Bool temp_flag = 0; //温度获取标志
_Bool max_flag = 0; //心率血氧获取标志
_Bool time_flag = 0; //时间获取标志
_Bool MPU_flag = 0; //开关 陀螺仪姿态获取分析标志
_Bool MAX_flag = 0; //开关 心率血氧获取分析标志
_Bool ADXL_flag = 0; //开关 计步获取分析标志
int SVM; //人体加速度向量幅值SVM
int main(void)
{
float pitch,roll,yaw; //欧拉角
short aacx,aacy,aacz; //加速度传感器原始数据
u8 t = 0;
u16 z = 0; //温度中间缓存值
u16 temp_BuShu;
SysTick_Config(SystemCoreClock/1000);
Delay_Ms(100);
Lcd_Init(); //屏幕初始化
UART1_Init(); //串口调试 波特率115200
DS18B20_Init(); //DS18B20温度模块初始化 PA4
Gpio_Init(); //蜂鸣器初始化 PA5
EXTI_KEY_Config();//按键初始化 PA6
MPU_Init(); //MPU6050初始化 -----SCLK接到“PB10”脚 SDIN接到“PB11”脚
DS3231_Init(); //时钟模块初始化 -----SCLK接到“PA3 ”脚 SDIN接到“PA2 ”脚
Delay_Ms(100); //等待初始化稳定
//测试时钟代码
// DS3231_Set(20,5,28,21,36,0);
// while(1)
// {
// Delay_Ms(2000); //等待初始化稳定
// get_show_time();
// printf("%u-%u-%u\t",calendar.w_year+2000,calendar.w_month,calendar.w_date);
// printf("%u:%u:%u\r\n",calendar.hour,calendar.min,calendar.sec);
// }
IIC_Init(); //血氧浓度模块IIC初始化 -----SCLK接到“PB8 ”脚 SDIN接到“PB9 ”脚
TIM3_Init(); //每1ms执行一次中断, RunTime 每1ms加 1
SPO2_Init(); //血氧心率配置
boot_Demo(); //启动界面
Delay_Ms(1000); //等待初始化稳定
Init_ADXL345(); //Init_ADXL345初始化 -----SCLK接到“PB6 ”脚 SDIN接到“PB7”脚
if(Single_Read_ADXL345(0X00)==0xe5)
{
Delay_Ms(5);
}
else
{
Delay_Ms(3);
}
while(mpu_dmp_init())//DMP初始化
{
//printf("MPU6050 Error");
Delay_Ms(200);
}
main_Demo(); //主界面
STAP_FLAG = 1;
while(1)
{
//====人体温度检测显示====
if(temp_flag)
{
z = (ds18b20_read()& 0x07FF);
temperature = z/16.0;
temp_flag = 0;
snprintf((char*)str, sizeof(str), " %2.1f ", temperature);
Gui_DrawFont_GBK16(40,64,WHITE, BLACK,str);
}
//====心跳血氧获取====
if(MAX_flag)
{
POupdate(); //更新FIFO数据 血氧数据 心率数据
if(max_flag)
{
max_flag = 0;
show_max30100(HeartRate_val,SPO2_val);
}
}
//====计步程序====
if((!MPU_flag) && (!MAX_flag))
{
if(ReadAdxl345 == 1) //定时读取adxl345数据
{
ReadAdxl345= 0;
ReadData_x(); //三轴检测函数
if((temp_Y>450)||(temp_Y
Error_num++;//倾斜次数
}
if((Error_num!=0)&&(Normal_num!=0))//检测到步数
{
BuShu++; //步数脉冲量++
Error_num=0; //清除一个周期检测
Normal_num=0;
}
step_num = BuShu/2; //显示步数
disJuLi = step_num*0.45;//显示距离
if(BuShu != temp_BuShu){
snprintf((char*)str, sizeof(str), "%u", step_num);
Gui_DrawFont_GBK16(48,16,WHITE, BLACK,str);
snprintf((char*)str, sizeof(str), "%0.1f", disJuLi);
Gui_DrawFont_GBK16(48,96,WHITE, BLACK,str);
temp_BuShu = BuShu;
}
}
}
//获取时间
if(time_flag)
{
time_flag = 0;
get_show_time();
sprintf((char*)str,"%u:%u:%u\r\n",calendar.hour,calendar.min,calendar.sec);
Gui_DrawFont_GBK16(48,112,WHITE, BLACK,str);
printf("%u-%u-%u\t",calendar.w_year+2000,calendar.w_month,calendar.w_date);
printf("%u:%u:%u\r\n",calendar.hour,calendar.min,calendar.sec);
}
//====MPU6050数据获取====
if(MPU_flag)
{
t++;
if(t>=10)
{
t=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
TimingDelay--;
if(STAP_FLAG)
{
led_count++;
if(led_count%200 == 0)
{
ReadAdxl345 = 1;
}
if(led_count == 1000)
{
led_count = 0;
temp_flag = 1;
max_flag = 1;
time_flag = 1;
if(mpu_flag) //蜂鸣器响一秒
{
mpu_count++;
if(mpu_count == 1)BEEP_ON;
else if(mpu_count == 2)BEEP_OFF;
}
if(mpu_count == 3) //异常3秒回复状态
{
mpu_count = 0;
mpu_flag = 0;
show_mpu(0);
}
}
}
}
代码结构如图
四、系统测试
五、总结
想要实现更多的研究，就要深入的理解它，如果我们可以在智能手环中，我们可以引入操作系统，使用一些可以跑操作系统(Android)的处理器，可以让多功能的实现不是那么的有难度。 需要资料的我后续会发一下啊 
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