【单片机毕业设计】基于 STM32 的老人运动健康监护与跌倒报警系统设计 基于 STM32 的多传感器人体体征采集设备与 APP 联动开发（013304）

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20 个相关毕业设计备选题目

1. 基于 STM32 的人体健康监测与跌倒报警装置设计与实现
2. 基于 STM32 的可穿戴运动健康监测终端及 WiFi 移动端系统设计
3. 基于 STM32 的心率体温采集与跌倒预警智能设备开发
4. 基于 STM32 的运动参数采集与远程健康监测系统设计
5. 基于 STM32 单片机的人体体征监测与声光报警装置设计
6. 基于 STM32 与 ESP-01S 的远程健康监测终端设计与实现
7. 基于 STM32 的老人运动健康监护与跌倒报警系统设计
8. 基于 STM32 的多传感器人体体征采集设备与 APP 联动开发
9. 基于 STM32 的计步测温心率监测智能终端设计
10. 基于 STM32 的可穿戴健康预警硬件终端与移动端平台实现
11. 基于 STM32 的 RTC 时钟健康监测报警装置设计
12. 基于 STM32 的人体跌倒检测与体征超限报警系统开发
13. 基于 STM32 与 WiFi 的远程体征数据监控设备设计
14. 基于 STM32 的运动里程统计与人体健康监测装置实现
15. 基于 STM32 单片机的多模式健康监测预警终端设计
16. 基于 STM32 的 OLED 显示健康参数采集报警系统设计
17. 基于 STM32 的 MAX30102 与 MPU6050 人体监测设备开发
18. 基于 STM32 的可穿戴健康监护硬件及移动端 APP 设计
19. 基于 STM32 的阈值可调式人体健康声光报警装置设计
20. 基于 STM32 的运动信息与人体体征远程监测系统实现

项目研究背景

随着人口老龄化进程持续推进以及大众健康管理意识不断提升，面向个人的可穿戴健康监测设备需求持续增长。物联网与嵌入式技术的成熟，推动健康监测硬件逐步走向小型化、低成本化。当前市面上部分简易健康监测设备普遍存在功能单一问题，大多仅支持单一体征采集，缺少跌倒识别、运动数据统计等一体化功能；多数设备仅支持本地数据查看，无法实现远程数据监控与参数配置，人机交互模式固定，难以灵活调整监测阈值。同时，传统监测设备缺少独立时钟保障，断电后时间信息丢失，不利于健康数据时序记录。依托 STM32 嵌入式平台，结合多传感器采集、WiFi 无线通信技术，搭建集成体温、心率、运动信息采集、跌倒检测与远程 APP 交互的一体化监测终端，能够弥补现有简易监测设备的功能短板。该系统兼顾本地实时显示、本地声光预警与远程数据管理能力，适用于居家老人监护、日常运动健康跟踪等场景，具备良好实用价值，因此开展本课题的研究与开发具备现实意义。

摘要

本课题设计一款基于 STM32F103RCT6 单片机的人体健康监测终端，集成多路传感器实现体征与运动信息采集。系统采用 DS18B20、MAX30102、MPU6050 分别采集体温、心率、步数、运动时长与里程数据，依靠 RTC 模块实现断电持续计时，通过 OLED 屏幕实时展示各项监测数据。设备支持自动、阈值、定时三种工作模式，可对体温、心率超限以及跌倒事件触发声光报警。系统搭载 ESP-01S WiFi 模块，实现与移动端 APP 通信，支持远程查看监测数据、远程配置报警阈值与校正系统时间。多个物理按键完成模式切换、页面翻页、阈值调整、步数清零等交互操作。测试结果表明，该终端能够稳定完成各项监测与预警功能，实现本地监测与远程管控结合，适用于日常运动健康监测与老年人安全监护场景。

总体方案

1. 主控单元：STM32F103RCT6 单片机

   作用：作为整个系统核心控制器，完成传感器数据读取、数据运算处理、屏幕驱动、按键扫描、报警控制、WiFi 通信数据收发。选型理由：该芯片资源充足，外设接口丰富，功耗适中，开发资料完善，非常适合本科生嵌入式项目开发，能够满足多传感器协同采集与逻辑运算需求。

2. 显示单元：OLED 液晶显示屏

   作用：实时刷新展示体温、心率、步数、运动时间、里程、RTC 日期时间等全部监测数据。选型理由：自发光无需背光，体积小巧，功耗低，驱动简单，适配便携式监测终端的显示需求。

3. 温度采集模块：DS18B20 温度传感器

   作用：采集人体实时体温数据并传输至主控。选型理由：单总线通信，电路简洁，数字信号输出，抗干扰能力强，满足人体体温采集精度需求。

4. 心率采集模块：MAX30102 传感器

   作用：光电容积脉搏波采集，计算得到人体心率数值。选型理由：集成度高，自带光源与光电接收单元，是常用的穿戴设备心率采集器件。

5. 运动姿态采集模块：MPU-6050 六轴传感器

   作用：采集加速度、陀螺仪数据，实现步数统计、运动时长、里程计算、跌倒状态识别。选型理由：六轴数据输出稳定，算法开源资料丰富，适合运动感知与跌倒检测功能开发。

6. 时钟模块：RTC 时钟模块（纽扣电池供电）

   作用：记录年、月、日、时、分、秒、星期；断电后依靠纽扣电池持续计时。选型理由：独立供电设计，保障系统断电时间信息不丢失，实现时序化健康数据记录。

7. 通信模块：ESP-01S WiFi 模块

   作用：实现单片机与移动端 APP 无线数据交互，上传监测数据，接收远程阈值设置、时间校正指令。选型理由：体积小巧，串口通信，开发便捷，适合嵌入式设备无线网络接入。

8. 人机交互：4 路独立物理按键

   作用：实现模式切换、页面翻页、阈值增减、步数清零等操作。选型理由：硬件电路简单，程序逻辑易于实现，满足本地交互需求。

9. 报警单元：蜂鸣器 + LED 指示灯（声光报警）

   作用：触发超限、跌倒事件时进行声光提醒。选型理由：成本低廉，驱动简单，直观实现本地预警提示。

10. 上位机：移动端 APP

作用：远程查看终端实时数据、远程设置报警阈值、远程校正设备系统时间。

核心功能

1. 主控数据处理功能

   由 STM32F103RCT6 单片机统一调度所有外设，完成传感器原始数据读取、滤波运算、参数换算、逻辑判断、指令解析，是整个系统的数据处理核心，保障所有监测功能有序运行。

2. OLED 实时数据显示功能

   在显示屏上实时刷新展示体温、心率、步数、运动时间、里程、RTC 时钟信息，使用者可直观读取本地监测结果，作为设备基础可视化交互渠道。

3. RTC 持续计时功能

   持续记录年、月、日、时、分、秒、星期；设备主电源断电后，依靠纽扣电池独立供电持续走时，保证时间信息不会丢失，支撑健康数据时序记录。

4. 人体体温采集功能

   通过 DS18B20 传感器周期性采集人体温度数据，传输至主控进行处理，作为健康状态判断的基础体征数据。

5. 心率采集功能

   利用 MAX30102 光电传感器采集脉搏信号，经过算法换算得到实时心率数值，用于心率异常预警判断。

6. 运动参数检测功能

   基于 MPU-6050 姿态传感器采集运动数据，完成步数统计、运动时长记录、运动里程估算，实现日常运动信息监测。

7. 模式切换按键功能（按键 1）

   按下按键循环切换自动模式、阈值模式、定时模式，切换系统工作策略，适配不同监测使用场景。

8. 页面翻页按键功能（按键 2）

   在正常显示界面实现数据页面切换；在阈值模式、定时模式下，用于切换待编辑的阈值参数项。

9. 阈值参数调节功能（按键 3、按键 4）

   在阈值模式、定时模式选中参数后，按键 3 实现数值增加，按键 4 实现数值减少，支持本地自定义各项报警阈值。

10. 本地声光报警功能

设备处于自动模式下，当检测体温高于设定阈值、心率高于设定阈值、MPU6050 识别跌倒事件时，自动启动蜂鸣器与 LED 进行声光报警，实现本地风险提醒。

11. 步数清零功能

在自动模式显示界面，按下按键 4，清空当前累计步数，支持新一轮运动统计，满足用户分段运动记录需求。

12. WiFi 无线通信与 APP 远程交互功能

通过 ESP-01S 模块连接无线网络，实现设备与移动端 APP 双向通信；支持 APP 远程实时查看所有监测数据、远程下发指令修改报警阈值、远程下发指令校正设备本地时钟。

技术路线

1. C 语言：作为 STM32 单片机主程序开发语言，完成外设驱动、传感器数据处理、业务逻辑、串口通信代码编写。
2. STM32CubeMX：图形化配置单片机时钟、GPIO、串口、定时器等外设，自动生成初始化工程代码，简化底层驱动开发。
3. Keil MDK5：嵌入式程序编译、调试、下载工具，用于单片机固件程序开发与在线仿真测试。
4. USART 串口通信协议：实现 STM32 主控与 ESP-01S WiFi 模块之间的数据传输。
5. I2C 通信协议：驱动 OLED 显示屏、MPU6050 传感器数据交互。
6. 单总线协议：驱动 DS18B20 温度传感器采集温度数据。
7. WiFi TCP 通信：ESP-01S 模块建立 TCP 连接，完成硬件终端与移动端 APP 数据交互。
8. Android APP 开发（可选）/ 网络调试助手：移动端上位机开发，实现远程数据接收、指令下发功能，完成远程监控交互。
9. Altium Designer：硬件电路原理图绘制、PCB 设计，搭建系统硬件电路。
10. 串口调试助手：开发阶段调试串口数据，验证传感器与 WiFi 模块通信数据收发是否正常。
11. Matlab（可选）：对传感器原始数据进行简单滤波算法仿真，优化心率、跌倒检测数据精度。
12. Git：项目代码版本管理工具，对嵌入式工程代码进行版本维护。

项目演示

关于我们

博主本身从事开发软件开发、有丰富的编程能力和水平、累积给上千名同学进行辅导、有自己的独立工作室，目前只专注做自己专业领域的事。团队人员有多年架构师设计经验、多人有参加校企合作经验，被多个学校常年聘为校外企业导师，指导学生毕业设计并参与学生毕业答辩指导，有较为丰富的相关经验。期待与各位高校教师、企业讲师以及同行交流合作。

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