智能居家養老健康助手系統設計

燕麗紅 王安斌 陳蓮琴

摘 要：中國老齡化問題日趨嚴重，“70”后、“80”后面對“4-2-1”的中國模式，如何更好工作的同時又能夠更好的盡孝，這是一個問題。為了解決這個矛盾，利用嵌入式技術和Java技術設計了一款智能居家養老健康助手系統。該系統采用STM32F4作為控制中心，利用不同的傳感器組成傳感器組，分模塊對老人居家生理特征，如心率、體溫等方面的數據進行采集、分析和設計。最后采用軟硬聯調對老人居家的健康數據特征進行了測試。結果表明，該系統能及時、有效記錄老人的健康數據，幫助子女對老人的健康狀況進行分析，有效提升了居家老人的生活幸福指數，也為老人和子女的和諧生活提供了條件。

關鍵詞：養老健康助手;智能居家;生理特征;心率傳感器;健康數據特征;Java技術

中圖分類號：TP387;G642文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2019）09-00-02

0 引 言

人口統計數據顯示，我國從1999年進入人口老齡化社會到2017年的18年間，老年人口凈增1.1億。截至2018年底[1-2]，我國60歲及以上老年人口有2.49億人，占總人口的17.9%，預計到2050年前后，我國老年人口數將達到峰值4.87億，占總人口的34.9%。隨著老人年數量的日益增長，作為中國正值中青年的“70”后、“80”后，一邊要為家庭生活和子女的教育努力拼搏，一邊又要為生育養育自己的父母盡孝，面對“4-2-1”的中國生活模式[3-4]，中青年的生活壓力和盡孝的矛盾越來越突出。那么如何讓年輕人既可以很好的工作，又能及時對老人的生活進行關照，并對突發情況能盡早掌握和及時處理？本文基于嵌入式技術和Java技術設計了一款居家老人生理健康數據記錄和監控的系統，可以及時記錄居家老人與健康有關的指數，包括血壓、體重、心率等，這樣就可以讓子女對父母的身體狀況進行監控，如遇問題可盡早做出處理，有效提高了居家老人生活的幸福指數。

1 系統的總體設計

1.1 系統設計方案

本系統主要采用STM32作為主控芯片以及模塊化的設計結構，采用人體紅外體溫傳感器（GY-MCU90615傳感器）對體溫檢測，同時選用心率傳感器（PulseSensor）進行心率檢測。通過主控芯片處理后，將檢測的人體健康數據及時傳輸到顯示屏（OLED）中，并對居家老人的健康狀態進行及時記錄，同時采用Java技術進行界面設計，為子女的實時監護提供一定的有效依據。系統總體設計結構如圖1所示。

1.2 系統設計環境分析

（1）系統軟件采用Keil編譯環境，該軟件易于進行系統集成并具有強大的調試功能。

（2）硬件仿真軟件采用Proteus環境，并通過OLED顯示實時分析數據等。

（3）利用Java技術進行人機界面設計，可有效對人體生理參數進行顯示和分析。

2 基于Java的智能居家養老健康助手系統設計

2.1 系統的硬件設計

（1）STM32F4開發板原理說明

本系統采用STM32F407VET6作為主控芯片，該芯片具有高性能、低功耗、實時性強、開發成本低、外設豐富、模型豐富、開發容易等特點。其以ARM CORTEX-M4 32位TISC為內核，額定工作頻率為168 MHz，210 DMIPS/1.25 DMIPS，額定工作電壓[5-6]為1.8～3.6 V。

（2）心率傳感器原理說明

心率與脈搏是一樣的，因此測心率就相當于測脈搏。脈搏傳感器指的是用于檢測脈搏相關信號的傳感器。本設計采用靜態心率檢測，采用的傳感器為心率傳感器（PulseSensor） [7-8]。PulseSensor是一款用于脈搏心率測量的光電反射式模擬傳感器，其基本原理是利用人體組織在血管搏動時造成透光率不同來進行脈搏測量的。

（3）紅外溫度傳感器

GY-MCU90615是一種低成本的紅外溫度模塊[9-10]。其工作原理是通過單片機讀取紅外溫度數據，輸出方式為串口通信。串口波特率有9 600 b/s和115 200 b/s，有連續輸出和查詢輸出兩種方式，可以適應不同的工作環境。其溫度計算方法為：溫度=高8位<<8|低8位。

①發送指令A5，45，EA，接收到一幀數據：<5A- 5A- 45- 04- 0C- 78- 0D- 19- A7 >;

②表示 TO（有符號16 bit，表示目標溫度）：TO= 0x0C78/100=31.92 ℃;

③表示TA（有符號16 bit，表示環境溫度）：TA= 0x0D19/100=33.53 ℃。

2.2 基于ARM/Java的居家養老生理健康平臺設計

2.3 系統測試

使用J-Link下載線將STM32開發板與計算機相連。老人手指放在與STM32開發板相連的心率傳感器（PulseSensor）和溫度傳感器上，就可以看到OLED顯示屏上分別顯示出測得單位時間內的心率值、實時溫度值和健康狀態。系統經過調試，測試結果如圖2所示。通過顯示屏可以及時記錄和監測居家老人的生理參數，有效提升老人的居家幸福指數。

3 結 語

本文利用嵌入式技術和Java技術設計了一款智能居家養老健康助手系統。該系統利用嵌入式技術和Java技術，結合人體生理需求，采用STM32F4為控制核心，進行生理參數檢測模塊和體溫檢測模塊的設計，重點分析心率和體溫模塊的設計并進行了系統測試。結果表明，該系統具有實時、及時反饋的特點，可以實時監控居家老人的基本生理特征，有效幫助子女對老人的身體狀況進行掌握，以便做出及時的處理，有效提升了家庭的和諧幸福指數。

參 考 文 獻

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