基于安卓手機的藍牙心率體溫監控手環的設計與實現

李晨+樊業東+潘家偉+王金梅

摘 要：本設計以STC89C52為核心，以安卓手機為監控平臺，借助藍牙技術，利用Pulse Sensor傳感器、DS18B20溫度傳感器，設計了一款測量人體脈搏、體溫的監控手環，該手環需要在安卓手機上安裝一個APP，通過手機藍牙與單片機的藍牙模塊進行匹配建立連接，然后單片機將傳感器接收到的數據處理傳送給手機，手機APP將其顯示出來，并且監控收到的數據是否在設定范圍之內，如若超出則發出警報聲，發送短信給設定的手機號碼。測試結果表明：設計能實時監控人體的脈搏和體溫，且各項功能均能有效工作。

關鍵詞：監控手環，CH-06藍牙，DS18B20溫度傳感器，Pulse Sensor傳感器

引 言

如今手機的日新月異的發展，功能逐漸變的越來越齊全，所以在現在有許多的產品都是結合手機來完成他們需要的功能，如佩戴手環來計算一個人一天的運動量；我們可以將其使用到老人、小孩的身上，及時了解他們的身體狀況；在睡覺的時候使用，了解他們的睡眠質量。而且手環的使用也是非常的簡單，帶上手環與你的智能手機建立藍牙連接，然后打開預裝的APP即可，每一個使用智能手機的人都可以熟練地使用[1]。

設計方案

基于安卓手機的藍牙心率體溫監控手環的設計方框圖如圖2.1所示。單片機[2]負責處理由Pulse Sensor傳感器、DS18B20溫度傳感器的數據[2]，然后經HC-06藍牙模塊發給安卓手機，安卓手機收到數據在APP上顯示，并且判斷是否需要報警和發送短信。

圖2.1 心率體溫監控手環總體設計框圖

功能原理

制作這樣一款手環，它的硬件結構簡單，所利用的硬件設備也已經非常成熟。本設計是以STC8952單片機為主控芯片[3]，設計了通過安卓手機[4]實時監控人體心率和體溫的手環設備。主要完成過程：在安卓智能手機上安裝一個APP軟件，通過安卓手機上的藍牙與單片機上的藍牙模塊進行匹配建立連接，若藍牙上快速閃爍的燈閃爍變慢，說明已經建立連接，然后經過點擊APP軟件，身體的心率和體溫數據會在手機上實時顯示，然后還可以查看歷史記錄，可以設定心率、體溫的正常范圍值和如若超出范圍值所要發送短信的號碼。

主要功能模塊

4.1 Pulse Sensor傳感器

Pulse Sensor這是一款用于脈搏心率測量的光電反射式模擬傳感器，可將其佩戴于手指、耳垂等處，通過導線連接將采集到的模擬信號傳輸給單片機并轉換為數字信號，再通過單片機的簡單計算后就可以得到心率數值。測量脈搏的方法是通過光電容積法，基本原理是利用人體組織在血管搏起時造成透光率不同進行測量。

4.2 DS18B20溫度傳感器

DS18B20是一款支持“一線總線”接口的溫度傳感器，具有體積小，硬件開銷低，抗干擾能力強，精度高等特點。

4.3 HC-06 藍牙接收模塊

HC-06 藍牙模塊，其TXD與RXD引腳分別接STC89C52的RXD（P3.0）和TXD（P3.1）。藍牙模塊上有一個LED燈，當LED燈常亮時表示藍牙數據開始傳輸[5]。

軟件設計

5.1 主程序流程及相關說明

監控手環的工作流程：在安卓智能手機上安裝一個APP軟件，然后在安卓手機的設置里打開手機的藍牙，找到表示監控手環藍牙模塊的HC-06的標示，點擊配對。在與監控手環上的藍牙模塊配對好了后，點擊監控手環APP軟件，在菜單欄點擊搜索藍牙設備，在已配對設備里找到HC-06，點擊建立連接，建立連接時，若藍牙上快速閃爍的燈閃爍頻率變慢，說明建立連接完成。身體的心率和體溫數據會在手機上實時顯示，點擊可以查看之前記錄的數據；點擊體溫或脈搏文字下面的輸入框，可以更改對應數值范圍，點擊更新范圍可以更新剛剛更改的數值范圍；點擊報警旁的輸入框可以更改報警電話，點擊允許報警，手機將檢測接受到的數據是否在之前輸入的范圍內，如果數據超出之前輸入的范圍值，手機將馬上發出警報聲，并同時發送短信給輸入框里設定的號碼。

5.2 測試結果與分析

（1）該實物包括單片機STC89C52核心控制模塊、電源模塊、HC-06藍牙接收模塊、DS18B20溫度傳感器、Pulse Sensor傳感器等組成。

（2）當給此系統通上電時，單片機上的藍牙模塊上的LED燈會快速閃爍，Pulse Sensor傳感器會發出綠光。

（3）當安卓手機藍牙與單片機上的藍牙進行匹配成功時，藍牙模塊上的LED閃爍頻率變慢，此時說明連接已經建立。這時將傳感器戴在手上，然后，手機端就可以查看到實時的體溫，脈搏數據。

（4）點擊手機屏幕左下角按鍵可以刪除之前記錄的數據。

（5）點擊手機屏幕上允許報警的勾選，手機將啟動監控報警程序，當體溫或脈搏數據不在預先設定的范圍內，手機將發出報警聲。

（6）報警的同時，將發送短信到屏幕上預先輸入的報警電話。

結論：

本文以STC89C52單片機為采集處理數據的核心器件，以安卓手機為監控平臺，借助手機藍牙技術，采用了Pulse Sensor傳感器和DS18B20溫度傳感器，實時對人體脈搏和體溫的監控。相對傳統的體溫、脈搏監控儀器，本設計使用了無線控制，監測更加的便捷、簡單，與智能手機相結合，更加適應時代的發展。對設計的測試結果表明，本設計達到了預期要求，實現了基于安卓手機的藍牙心率體溫監控手環的功能要求。

參考文獻：

[1] 友 文. 讓生活更精彩——走進可穿戴智能設備[J]. 電腦知識與技術2014， （01）： 11-13.

[2] 黨安明，張欽軍. 傳感器與檢測技術[M].北京：北京大學出版社， 2011， （03）： 4-7.