运动员用多参数无线监护系统的软件开发与设计(附件)
心率、体温、血氧是人体的基本生理参数。对于运动员来说心率、体温、血氧的检测，为运动员在运动中提供了有力的保障。可以通过这些生理参数来实时了解运动员的身体状况，从而达到健康的运动目的以及提高运动训练的水平和效率。减少由于过度的运动所带来的伤病。针对传统的人体运动检测设备所存在的局限性如自动化程度较低、体积大等。本课题将以单片机为控制核心设计一款运动员用多参数无线监护系统的软件开发，用来对运动员在运动过程中的生理参数进行实时的检测，利用单片机为主控制器，协助系统各个模块的运行。设计传感器采集程序来检测运动员的体温、心率以及血氧浓度，并通过无线通信程序的驱动将传感器检测到的生理参数传送到上位机的监护终端。方便随时观察运动员的生理参数状况。关键词 单片机，体温, 心率，血氧浓度，无线通信
目 录
1 引言 1
1.1 选题依据 1
1.2国内外研究现状与发展趋势 1
1.3课题研究的背景和意义 2
2系统方案 2
2.1设计要求 2
2.2 系统方案设计 3
2.3 温度传感器的介绍 4
2.4血氧浓度采集器件的通信方式 6
2.5 无线传感器的通信方式 7
2.6 CH340串口通信模块的使用原理 7
3系统软设计 9
3.1开发环境 9
3.2 I/O端口分配 9
3.3 总软件流程图 10
3.4 MAX30102获取心率血氧软件实现方案 11
3.5 433无线通信软件控制方案 12
3.6 温度采集软件流程图如图 14
3.7 液晶显示软件实现 15
4系统调试 19
4.1系统功能初步调试 19
4.2硬件焊接 20
4.3软件调试过程 20
结 论 21
致 谢 23
参 考 文 献 24
附录 发送程序代码 25
附录 接收程序代码 42
1 引言
1.1 选题依据
近年来，生理化指标在运动员训练比 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
赛中的应用已经成为国内外相关领域的任意研究课题。无论是教练员，还是科研人员，都希望借助量化的生理化指标研究运动员在训练比赛中断负荷、疲劳和恢复等问题，用于客户知道运动员的训练比赛，提高运动成绩，减少伤病。但是目前医疗器件都是大众化的，没有特别针对运动员的医疗产品和设计[1]。且每个设备功能都比价的单一，很少有集多种生理指标测量于一体的生理健康监控设备。
1.2国内外研究现状与发展趋势
随着中国整体经济的快速发展，以及人们生活水平的逐渐提升，人们开始越来越高度关注自身的健康状况。其中有研究表明，人体的健康水平可以透过人体各项生理参数来评估，对人体各项生理参数的测量结果进行分析，可以了解运动员的身体状况，方便指导运动员适当运动，提高运动效率，减少伤病的发生起到重要作用。特别是在一些要求高、实时性好的行业或领域的工作人员，例如深水作业员、比赛运动员、独步旅行运动员等等，他们的身体健康状况素质往往可以通过运动员的各项生理参数如心率、体温、血氧等参数体现出来[2]。由于其对运动员的生理参数具有自动、及时、准确的监测，因此使其具有很强的研究意义。而传统的运动员人体参数测量仪器的占地面积大、操作复杂、成本高、不可穿戴等不足，已经越来越不能满足日益增长的现代生活需要[3]。为此传统的运动员人体参数测量仪器面临极大的挑战，人们的需求推动着科技的更新换代，科技源于生活也用于生活，运动员人体参数测量仪必将从大型、操作复杂的仪器向着可以随身携带、实时测量、自动化和迷你化的趋势发展[4]。于是，运动员人体参数测量系统设计势在必行。
国内在穿戴式运动员人体参数测量系统的研究比国外晚，但在传感器测量技术的广泛使用和普及的推动下，短短几十年的光阴就推出很多种人体参数测量设备如卫士、保健衫、“863”项目的社区医疗监护设备等人体参数测量设备。而国外在穿戴式运动员人体参数测量系统的研究比国内早很多，相关人体参数测量设备也多样化，这些人体参数测量设备大部分都是关于可穿戴式的产品，旨在方便运动员在运动的时候穿戴而不影响运动效果。IST FP5设备是由欧盟联合推出的腕式远程医疗监护装置，作用很广，实现监测人体生理参数的监测的同时，还达到报警和保健的功能。而智慧衫则是起源于美国，智慧衫不仅可以测量人体心率、体温、血氧等生理参数的同时，而且还可以对检测出来的人体生理参数信号信息进行分。而LifeMinder系统诞生于东芝，它集合了PDA技术和腕式可穿戴传感器技术为一体，具有人体的活动监测和很强的生活保健功能。
1.3课题研究的背景和意义
人体生理参数检测仪也是医学界最重要的仪器，各个国家都在投入大量人力和物力来进行开发，生产与销售，这也促进了这种仪器的发展普及。人体生理参数检测仪也是医学界最重要的仪器，各个国家都在投入大量人力和物力来进行开发，生产与销售。这也促进了这种仪器的发展普及。随着电子技术的发展，单片机以其体积小，功能强，功低耗的特点在便携式仪器中应用广泛。
心跳、体温、血氧是人体在运动过程总最为基本的生理参数。但是往往通过这些参数可以更加简单方便的了解到此时运动员的身体健康状况。一旦这些生理参数有了不良的变化，就需要有停止运动，或者进行治疗，为了可以更加方便的了解到运动员生理参数特征，随着科技技术的发展就催生出便携式人体参数测量仪的生产。本设计将根据这种要求设计一个人运动参数实时检测系统，该系统不仅能实时人体温度、血氧以及心心率值。为力提高系统的智能型，系统结合目前无线通信技术，设计了一个无线参数检测系统。该系统能同时把运动者当前的温度值、心率以及血氧值，无线发送到监护者处显示。
2系统方案
2.1设计要求
本设计将根据需求完成一个用于运动员的人体多参数检查系统设计，本设计将通过设计将完成人体的生理多参数检测，如体温、心率、以及血氧浓度等来实现无线传输和显示。将完成整体的软件系统设计，其设计要求如下所示：
1、将选用STM32系列单片机作为微处理器，完成整个系统参数的采集以及显示控制，系统学习该处理器的软件库函数等软件编程知识。
2、使用温度传感器采集温度值，完成体温测量的理论学习，学习单总线控制技术的软件编程方法学习，完成温度采集的软件编写。
3、利用光电传感器检测人的脉搏和血氧，系统深入的学习该器件的理论知识，包含器件测量原理，和微处理器之间的通信方法以及软件控制方法等，然后完成脉搏和血氧的软件编程。
4、使用OLED显示器显示采集的参数，理解OLED显示屏的原理，完成这个显示的软件控制方法，并把采集的参数显示在显示屏上。
5、使用无线通信传感器作为无线通信器件，完成采集的心率、血氧以及温度的无线传输。深入理解无线通信器件和微处理器之间的通信方式，并分析通信方式，并选择串口通信器件作为通信设备，完成串口通信器件和微处理器之间的通信代码控制编写。
目 录
1 引言 1
1.1 选题依据 1
1.2国内外研究现状与发展趋势 1
1.3课题研究的背景和意义 2
2系统方案 2
2.1设计要求 2
2.2 系统方案设计 3
2.3 温度传感器的介绍 4
2.4血氧浓度采集器件的通信方式 6
2.5 无线传感器的通信方式 7
2.6 CH340串口通信模块的使用原理 7
3系统软设计 9
3.1开发环境 9
3.2 I/O端口分配 9
3.3 总软件流程图 10
3.4 MAX30102获取心率血氧软件实现方案 11
3.5 433无线通信软件控制方案 12
3.6 温度采集软件流程图如图 14
3.7 液晶显示软件实现 15
4系统调试 19
4.1系统功能初步调试 19
4.2硬件焊接 20
4.3软件调试过程 20
结 论 21
致 谢 23
参 考 文 献 24
附录 发送程序代码 25
附录 接收程序代码 42
1 引言
1.1 选题依据
近年来，生理化指标在运动员训练比 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
赛中的应用已经成为国内外相关领域的任意研究课题。无论是教练员，还是科研人员，都希望借助量化的生理化指标研究运动员在训练比赛中断负荷、疲劳和恢复等问题，用于客户知道运动员的训练比赛，提高运动成绩，减少伤病。但是目前医疗器件都是大众化的，没有特别针对运动员的医疗产品和设计[1]。且每个设备功能都比价的单一，很少有集多种生理指标测量于一体的生理健康监控设备。
1.2国内外研究现状与发展趋势
随着中国整体经济的快速发展，以及人们生活水平的逐渐提升，人们开始越来越高度关注自身的健康状况。其中有研究表明，人体的健康水平可以透过人体各项生理参数来评估，对人体各项生理参数的测量结果进行分析，可以了解运动员的身体状况，方便指导运动员适当运动，提高运动效率，减少伤病的发生起到重要作用。特别是在一些要求高、实时性好的行业或领域的工作人员，例如深水作业员、比赛运动员、独步旅行运动员等等，他们的身体健康状况素质往往可以通过运动员的各项生理参数如心率、体温、血氧等参数体现出来[2]。由于其对运动员的生理参数具有自动、及时、准确的监测，因此使其具有很强的研究意义。而传统的运动员人体参数测量仪器的占地面积大、操作复杂、成本高、不可穿戴等不足，已经越来越不能满足日益增长的现代生活需要[3]。为此传统的运动员人体参数测量仪器面临极大的挑战，人们的需求推动着科技的更新换代，科技源于生活也用于生活，运动员人体参数测量仪必将从大型、操作复杂的仪器向着可以随身携带、实时测量、自动化和迷你化的趋势发展[4]。于是，运动员人体参数测量系统设计势在必行。
国内在穿戴式运动员人体参数测量系统的研究比国外晚，但在传感器测量技术的广泛使用和普及的推动下，短短几十年的光阴就推出很多种人体参数测量设备如卫士、保健衫、“863”项目的社区医疗监护设备等人体参数测量设备。而国外在穿戴式运动员人体参数测量系统的研究比国内早很多，相关人体参数测量设备也多样化，这些人体参数测量设备大部分都是关于可穿戴式的产品，旨在方便运动员在运动的时候穿戴而不影响运动效果。IST FP5设备是由欧盟联合推出的腕式远程医疗监护装置，作用很广，实现监测人体生理参数的监测的同时，还达到报警和保健的功能。而智慧衫则是起源于美国，智慧衫不仅可以测量人体心率、体温、血氧等生理参数的同时，而且还可以对检测出来的人体生理参数信号信息进行分。而LifeMinder系统诞生于东芝，它集合了PDA技术和腕式可穿戴传感器技术为一体，具有人体的活动监测和很强的生活保健功能。
1.3课题研究的背景和意义
人体生理参数检测仪也是医学界最重要的仪器，各个国家都在投入大量人力和物力来进行开发，生产与销售，这也促进了这种仪器的发展普及。人体生理参数检测仪也是医学界最重要的仪器，各个国家都在投入大量人力和物力来进行开发，生产与销售。这也促进了这种仪器的发展普及。随着电子技术的发展，单片机以其体积小，功能强，功低耗的特点在便携式仪器中应用广泛。
心跳、体温、血氧是人体在运动过程总最为基本的生理参数。但是往往通过这些参数可以更加简单方便的了解到此时运动员的身体健康状况。一旦这些生理参数有了不良的变化，就需要有停止运动，或者进行治疗，为了可以更加方便的了解到运动员生理参数特征，随着科技技术的发展就催生出便携式人体参数测量仪的生产。本设计将根据这种要求设计一个人运动参数实时检测系统，该系统不仅能实时人体温度、血氧以及心心率值。为力提高系统的智能型，系统结合目前无线通信技术，设计了一个无线参数检测系统。该系统能同时把运动者当前的温度值、心率以及血氧值，无线发送到监护者处显示。
2系统方案
2.1设计要求
本设计将根据需求完成一个用于运动员的人体多参数检查系统设计，本设计将通过设计将完成人体的生理多参数检测，如体温、心率、以及血氧浓度等来实现无线传输和显示。将完成整体的软件系统设计，其设计要求如下所示：
1、将选用STM32系列单片机作为微处理器，完成整个系统参数的采集以及显示控制，系统学习该处理器的软件库函数等软件编程知识。
2、使用温度传感器采集温度值，完成体温测量的理论学习，学习单总线控制技术的软件编程方法学习，完成温度采集的软件编写。
3、利用光电传感器检测人的脉搏和血氧，系统深入的学习该器件的理论知识，包含器件测量原理，和微处理器之间的通信方法以及软件控制方法等，然后完成脉搏和血氧的软件编程。
4、使用OLED显示器显示采集的参数，理解OLED显示屏的原理，完成这个显示的软件控制方法，并把采集的参数显示在显示屏上。
5、使用无线通信传感器作为无线通信器件，完成采集的心率、血氧以及温度的无线传输。深入理解无线通信器件和微处理器之间的通信方式，并分析通信方式，并选择串口通信器件作为通信设备，完成串口通信器件和微处理器之间的通信代码控制编写。
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