健康监控系统的设计与实现(附件)【字数：10201】
摘 要摘 要健康监控系统是将心率传感器和蓝牙模块组成的可穿戴设备与移动设备结合起来，实现对人体心率的实时监控的可穿戴系统。随着物联网的迅速发展、无线通信可靠性的提高，使得可穿戴设备与移动终端之间的通信变得便利。而传感器以及各类处理芯片的小型化甚至微型化，使得可穿戴设备的功能变得多样化。伴随人们对医疗水平要求的提高，医院无法满足人们随时随地监控的需要，而便携式、可穿戴的健康监控系统应运而生。本文旨在设计和实现一个健康监控系统，主要包括数据采集、基于蓝牙的数据传输和基于安卓平台的数据处理。首先，通过传感器采集数据，进行模数转换；其次通过蓝牙技术进行数据传输；最终，将人体的心率实时显示在移动终端上，并加以记录，方便人们对自己的心率状况得到实时的认知。从而达到对一些疾病的预防或者预处理，以此提高医疗水平。关键词可穿戴设备；心率传感器；蓝牙通信；arduino开发。
目录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 国内外可穿戴式医疗监控系统的现状 2
1.2.1可穿戴设备现状 2
1.2.2 可穿戴式远程医疗的国内外现状 3
1.3 无线通信与蓝牙通信 4
1.3.1 蓝牙通信 4
1.4 Arduino平台 5
1.5 心率传感器 5
1.6 心率相关疾病 6
1.7 论文的组织结构 6
第二章 健康监控系统总体方案设计 7
2.1 系统总体设计 7
2.2 数据采集 7
2.3 数据传输 8
2.4 数据处理 8
2.4.1 移动终端数据处理 9
2.4.2 PC端数据处理 9
2.5 本章小结 10
第三章 健康监控系统的硬件模块设计 11
3.1 传感器模块 11
3.1.1 传感器硬件选用 11
3.1.2 传感器测量方法 12
3.1.3 Pulse sensor内部结构 12
3.2 主芯片ATMega328 13
3.2 蓝牙模块 14
3.3 复位按 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
键电路 15
3.4 放大电路 16
3.5 本章总结 16
第四章 健康监控系统的软件模块设计 17
4.1 健康监控系统的开发环境 17
4.1.1 下位机Arduino的开发环境 17
4.1.2 PC端上位机开发环境 17
4.1.3 移动终端安卓平台 18
4.1.4 SQLite数据库系统 18
4.2软件总体设计 19
4.2.1 下位机Arduino功能实现 20
4.2.2 上位机Processing功能实现 21
4.2.3 移动终端功能实现 23
4.2.4 数据库功能实现 26
4.3 本章总结 28
第五章 结论与展望 29
致 谢 30
参考文献 31
第一章 绪论
最近几年甚至十年，健康监控系统逐渐成为医疗系统中不可或缺的一个环节，而可穿戴的健康监控系统可以为人们提供长期有效的关于健康指数例如心率、血压、血脂等的监控。同时嵌入式技术的发展使得可穿戴设备成为医疗检测以及疾病预防方面的极大助力。本文研究的是适用于大部分人的基于穿戴式设备和远程医疗的健康指数监控系统。能够实时将用户的心率情况显示在移动端，从而方便人们随时了解自身心率状况并预防一些疾病。
1.1研究背景及意义
随着网络技术的发展，信息逐渐不再以单纯的有线形式传输，设备之间的通信也向无线传输发展和扩展着。随着这些技术的逐步发展和完善，可穿戴设备渐渐走进人们的目光，并以缤纷多彩的形式得到应用。
而随着社会的发展，人口的增加和人们对医疗水平要求的提升，即使是各国大力建设社区医疗和积极增加医疗资源，医疗资源依旧逐渐趋于匮乏。同时单纯的定时在医院进行体检来确认身体健康状况已经无法满足人们的需求，人们更倾向于能够更频繁甚至实时了解自己的健康状况。故而可穿戴式健康监控系统迅速被人们接受，并且快速衍生出各式各样的应用。
中国自古以来便有中医这门与他国不同的医疗理论，中医讲究“望闻问切”，而其中最后一项的“切”便是切脉，为病人把脉，通过病人脉象的情况，结合前面三个过程所得到的信息，对病人的身体状况进行诊断。“脉象”所包含的内容有很多，有脉搏的强弱、脉搏的跳动速度、血流的通畅流利度等等。而西医中的“心率”一词便是与脉搏的跳动速度相对应的量。心率可以非常直观得体现出人的身体状况，为医疗诊断提供最基本的数据，故而心率的监测是医疗系统中不可或缺的一个部分。
本文设计的系统分为三个部分：可穿戴式心率传感器，移动终端和PC端数据显示模块。将可穿戴设备收集到的数据实时得显示到移动终端上，并在连接到PC端时显示更加详细的数据并对数据进行初步处理。
1.2国内外可穿戴式医疗监控系统的现状
1.2.1可穿戴设备现状
可穿戴设备和可穿戴系统是近几年来非常火爆的概念。由国际巨头谷歌、苹果、高通、三星等的引领，加上国内的华为、中兴等的切入，可穿戴设备逐渐成为时尚生活的宠儿。
可穿戴设备的正式升温应开始于2013年，智能手环、智能手表等可穿戴应用设备层出不穷，据市场调查显示2013年全球可穿戴设备的出货量就达到了700万件以上，虽比不上智能移动终端(如智能手机、平板电脑等)，但其发展速度已经是异常迅速。2012年美国BI Interlligence的调查显示，仅仅有40%美国消费者了解可穿戴设备，而到了2013年，超过50%的消费者对健康监测方面的可穿戴设备产生浓厚兴趣。
玛丽米克尔将2013年定义为可穿戴设备元年，认为可穿戴设备将像20世纪80年代个人电脑和21世纪移动终端一样快速推动创新。迅速随之而出的便是谷歌的Google Glass，随后三星也开始推出各种新品智能手表，而因特尔则从另一端发力，大力发展和推广可穿戴设备的核心处理器。同时，苹果公司也随之推出了apple watch等可穿戴设备。
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第一章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 国内外可穿戴式医疗监控系统的现状 2
1.2.1可穿戴设备现状 2
1.2.2 可穿戴式远程医疗的国内外现状 3
1.3 无线通信与蓝牙通信 4
1.3.1 蓝牙通信 4
1.4 Arduino平台 5
1.5 心率传感器 5
1.6 心率相关疾病 6
1.7 论文的组织结构 6
第二章 健康监控系统总体方案设计 7
2.1 系统总体设计 7
2.2 数据采集 7
2.3 数据传输 8
2.4 数据处理 8
2.4.1 移动终端数据处理 9
2.4.2 PC端数据处理 9
2.5 本章小结 10
第三章 健康监控系统的硬件模块设计 11
3.1 传感器模块 11
3.1.1 传感器硬件选用 11
3.1.2 传感器测量方法 12
3.1.3 Pulse sensor内部结构 12
3.2 主芯片ATMega328 13
3.2 蓝牙模块 14
3.3 复位按 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
键电路 15
3.4 放大电路 16
3.5 本章总结 16
第四章 健康监控系统的软件模块设计 17
4.1 健康监控系统的开发环境 17
4.1.1 下位机Arduino的开发环境 17
4.1.2 PC端上位机开发环境 17
4.1.3 移动终端安卓平台 18
4.1.4 SQLite数据库系统 18
4.2软件总体设计 19
4.2.1 下位机Arduino功能实现 20
4.2.2 上位机Processing功能实现 21
4.2.3 移动终端功能实现 23
4.2.4 数据库功能实现 26
4.3 本章总结 28
第五章 结论与展望 29
致 谢 30
参考文献 31
第一章 绪论
最近几年甚至十年，健康监控系统逐渐成为医疗系统中不可或缺的一个环节，而可穿戴的健康监控系统可以为人们提供长期有效的关于健康指数例如心率、血压、血脂等的监控。同时嵌入式技术的发展使得可穿戴设备成为医疗检测以及疾病预防方面的极大助力。本文研究的是适用于大部分人的基于穿戴式设备和远程医疗的健康指数监控系统。能够实时将用户的心率情况显示在移动端，从而方便人们随时了解自身心率状况并预防一些疾病。
1.1研究背景及意义
随着网络技术的发展，信息逐渐不再以单纯的有线形式传输，设备之间的通信也向无线传输发展和扩展着。随着这些技术的逐步发展和完善，可穿戴设备渐渐走进人们的目光，并以缤纷多彩的形式得到应用。
而随着社会的发展，人口的增加和人们对医疗水平要求的提升，即使是各国大力建设社区医疗和积极增加医疗资源，医疗资源依旧逐渐趋于匮乏。同时单纯的定时在医院进行体检来确认身体健康状况已经无法满足人们的需求，人们更倾向于能够更频繁甚至实时了解自己的健康状况。故而可穿戴式健康监控系统迅速被人们接受，并且快速衍生出各式各样的应用。
中国自古以来便有中医这门与他国不同的医疗理论，中医讲究“望闻问切”，而其中最后一项的“切”便是切脉，为病人把脉，通过病人脉象的情况，结合前面三个过程所得到的信息，对病人的身体状况进行诊断。“脉象”所包含的内容有很多，有脉搏的强弱、脉搏的跳动速度、血流的通畅流利度等等。而西医中的“心率”一词便是与脉搏的跳动速度相对应的量。心率可以非常直观得体现出人的身体状况，为医疗诊断提供最基本的数据，故而心率的监测是医疗系统中不可或缺的一个部分。
本文设计的系统分为三个部分：可穿戴式心率传感器，移动终端和PC端数据显示模块。将可穿戴设备收集到的数据实时得显示到移动终端上，并在连接到PC端时显示更加详细的数据并对数据进行初步处理。
1.2国内外可穿戴式医疗监控系统的现状
1.2.1可穿戴设备现状
可穿戴设备和可穿戴系统是近几年来非常火爆的概念。由国际巨头谷歌、苹果、高通、三星等的引领，加上国内的华为、中兴等的切入，可穿戴设备逐渐成为时尚生活的宠儿。
可穿戴设备的正式升温应开始于2013年，智能手环、智能手表等可穿戴应用设备层出不穷，据市场调查显示2013年全球可穿戴设备的出货量就达到了700万件以上，虽比不上智能移动终端(如智能手机、平板电脑等)，但其发展速度已经是异常迅速。2012年美国BI Interlligence的调查显示，仅仅有40%美国消费者了解可穿戴设备，而到了2013年，超过50%的消费者对健康监测方面的可穿戴设备产生浓厚兴趣。
玛丽米克尔将2013年定义为可穿戴设备元年，认为可穿戴设备将像20世纪80年代个人电脑和21世纪移动终端一样快速推动创新。迅速随之而出的便是谷歌的Google Glass，随后三星也开始推出各种新品智能手表，而因特尔则从另一端发力，大力发展和推广可穿戴设备的核心处理器。同时，苹果公司也随之推出了apple watch等可穿戴设备。
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