【单片机毕业设计】基于 STM32 的步进电机滴速调控与生命体征监测系统设计基于 STM32 的病房输液多参数远程监控平台设计（013808）

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原创最新推荐文章于 2026-11-10 16:37:35 发布 96 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

情系淮思：五款车规MCU横向对比与VCU选型本文对比五款车规MCU中的S32K312与S32K324，聚焦核心架构、存储、通信及安全特性。S32K324为双核160MHz Cortex-M7，内存、外设（如以太网、QuadSPI、SAI）全面升级，支持高实时并行处理与复杂应用；而S32K312为单核120MHz，适用于中端车身控制。两者均满足ASIL B功能安全，具备完整安全引擎。选型建议：中端用S32K312，高端复杂系统优选S32K324。阅读详情

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项目研究背景

在临床输液场景中，传统人工监护模式依赖医护人员定时巡检，存在监护滞后、人力成本高、异常发现不及时等问题。现有简易输液监测设备多仅具备单一滴速检测功能，缺少体温、心率血氧等生命体征同步采集能力，难以实现输液环境温控、液位检测、滴速自动调节一体化管控，设备本地数据无法便捷上传至移动端，医护人员无法远程查看参数与配置阈值。随着物联网与嵌入式技术快速发展，基于 STM32 嵌入式平台结合多传感器、WiFi 无线通信、移动端开发的智能监测方案逐步成熟。将嵌入式采集终端与 Android 移动端结合，可实现输液状态、人体生命体征的实时采集、本地显示、异常声光报警以及远程数据交互，弥补传统监护方案智能化程度不足、功能单一、远程管控缺失的痛点。本课题依托嵌入式传感采集与无线传输技术，搭建集输液监测、体征采集、自动调控、远程管理于一体的智能系统，能够辅助医护人员实时掌握输液与患者体征状态，降低输液风险，具备实际应用价值。

摘要

本文设计了一套基于 STM32 的智能输液多参数监测与远程控制系统。系统以 STM32F103C8T6 单片机作为核心控制器，集成水滴传感器、液位传感器、DS18B20 温度传感器、MAX30102 心率血氧传感器完成多参数采集；利用步进电机实现滴速调节，继电器控制加热与输液通断，通过 OLED 屏幕本地展示各项监测数据，支持按键完成各项阈值参数配置。系统搭载 ESP-01S WiFi 模块，基于 MQTT 协议将采集数据上传至 Android APP，APP 支持数据查看与远程阈值设置。当滴速、液位、温度、心率、血氧超出设定阈值时，系统触发声光报警，同步执行滴速、加热、输液通断联动控制。测试结果表明，系统可稳定完成输液监测、生命体征采集与远程管控，能够有效提升输液监护的智能化水平。

总体方案

STM32F103C8T6 单片机：作为系统主控单元，完成传感器数据读取、逻辑判断、外设驱动、报警控制、按键解析，是整个系统的数据处理核心，选型理由为资源充足、开发资料丰富，适合本科嵌入式项目开发，负责调度所有硬件模块协同工作。
OLED 液晶显示屏：用于本地展示滴速、液体有无状态、温度、心率血氧、MQTT 连接参数等信息，支持翻页切换界面，选型理由为功耗低、显示清晰，适配嵌入式本地可视化需求。
水滴传感器：输液滴速采集硬件，检测液滴脉冲信号，主控根据脉冲间隔计算滴速，用于实时监测输液快慢。
液位传感器：检测药液液位状态，区分液位正常与液位过低状态，药液耗尽时触发保护逻辑。
DS18B20 温度传感器：采集输液液体温度，将温度信号传输至主控单元，用于低温检测与加热控制。
MAX30102 传感器：采集人体心率与血氧饱和度数据，实现患者生命体征监测，模块集成度高，降低硬件开发难度。
28BYJ-48 步进电机：作为滴速调节执行机构，通过电机正反转模拟调节输液滴速，响应主控滴速超限指令。
继电器模块：用于控制加热片开启与关闭，同时模拟输液管路通断，实现无液时切断输液的保护功能。
蜂鸣器与 LED 指示灯：组成声光报警模块，当各项参数超出阈值时，蜂鸣器鸣叫、指示灯点亮，实现本地预警。
独立按键组：共 4 个按键，用于切换阈值设置模式、选中参数、阈值增减、界面翻页，完成本地参数配置。
ESP-01S WiFi 模块：搭载 MQTT 协议，实现终端与 Android APP 之间无线数据传输，上传采集数据，接收 APP 下发的阈值配置指令。
Android 开发设备：搭载 Android Studio 开发的移动端 APP，作为远程监控终端，查看实时监测数据、远程修改系统阈值。
开发计算机：用于单片机程序开发编译、APP 开发调试，完成代码编写、程序烧录、系统联调工作。

核心功能

主控数据处理功能：由 STM32F103C8T6 单片机接收各传感器采集信号，完成信号解析、数据运算、逻辑判断，调度所有外设执行对应动作，为本系统基础核心功能，保障整套监测系统有序运行。
OLED 本地显示功能：在 OLED 屏幕实时展示滴速、有无液体标识、温度、心率血氧数据，支持翻页切换页面，切换 MQTT 连接状态、订阅主题参数，方便现场查看，属于基础显示辅助功能。
滴速检测功能：水滴传感器捕捉液滴信号，主控计算当前滴速，实时监测输液速率，为滴速自动调控提供原始数据，是输液监测核心功能。
液位检测功能：液位传感器识别药液液位状态，区分液位正常与液位过低场景，在药液耗尽时触发管路切断逻辑，实现输液防空滴保护，属于安全监测核心功能。
液体温度检测功能：DS18B20 实时采集药液温度，将温度数据送入主控，用于低温判定，为加热控制提供依据，属于环境监测核心功能。
心率血氧采集功能：MAX30102 采集患者心率、血氧饱和度，实时监测患者生命体征，参数异常时触发报警，是生命体征监测核心功能。
步进电机滴速调控功能：滴速高于上限时步进电机正转减小滴速；滴速低于下限时步进电机反转增大滴速，实现滴速自动闭环调节，属于执行控制核心功能。
本地输液启停控制功能：按键 4 触发模拟点滴开启，有水时继电器闭合；检测无液体时继电器断开关闭输液，防止空滴，属于输液管路控制核心功能。
生命体征超限报警功能：当心率超出上下限、血氧低于设定阈值，系统启动声光报警，提醒监护人员患者体征异常，属于安全预警核心功能。
滴速异常声光报警功能：滴速超出设定上下限，在调节滴速的同时触发声光报警，提示医护人员输液速率异常，属于安全预警核心功能。
低温加热控制与报警功能：检测温度低于设定阈值，继电器闭合开启加热片，同时声光报警，对药液进行加温，避免低温药液刺激患者，属于温控核心功能。
本地阈值配置功能：按键 1 切换阈值设置模式，按键 2 选中待修改参数，按键 3、4 实现阈值增减，支持现场修改各项参数阈值，属于参数配置辅助功能。
页面切换功能：按键 2 完成显示界面翻页，按键 3 切换 MQTT 连接状态、订阅主题参数页面，方便查看通信状态，属于界面交互辅助功能。
WiFi 无线传输功能：ESP-01S 模块通过 MQTT 协议将所有采集数据上传至 Android APP，接收 APP 下发的阈值指令，实现终端与移动端双向通信，属于远程通信核心功能。
Android APP 远程监控功能：移动端 APP 实时查看系统采集的各项监测数据，远程下发指令修改系统阈值，实现异地监测管控，属于远程管理核心功能。

技术路线

C 语言：用于编写 STM32 单片机底层驱动、传感器数据采集逻辑、外设控制、报警判断、按键处理程序，为本系统嵌入式终端的核心开发语言。
Keil MDK：STM32 单片机程序开发编译工具，完成代码编写、编译、调试，将固件烧录至 STM32 主控芯片。
STM32 标准库：嵌入式开发库，简化 GPIO、串口、定时器等外设驱动开发，快速搭建底层硬件驱动程序。
Android Studio：Android 移动端 APP 开发工具，使用 Java 语言开发 APP 界面、MQTT 客户端，实现数据接收展示、远程阈值下发。
Java 语言：Android APP 开发语言，编写 APP 界面交互、网络通信、数据解析代码。
MQTT 协议：物联网通信协议，用于 ESP-01S 与 Android APP 之间的数据双向传输，实现设备与移动端消息订阅发布。
ESP-01S 模块 AT 指令：通过串口发送 AT 指令配置 WiFi 联网、MQTT 连接参数，实现无线通信模块初始化。
OLED 驱动程序：编写 IIC 通信驱动，完成 OLED 屏幕数据刷新、界面绘制、页面切换逻辑开发。
串口调试助手：辅助硬件联调，查看单片机串口输出数据，排查传感器、WiFi 模块通信故障。
Multisim：可选辅助电路仿真软件，前期完成硬件电路逻辑仿真，验证传感器、执行器电路可行性。
硬件电路设计：使用 Altium Designer 绘制最小系统、传感器、执行模块电路原理图，制作系统硬件底板。
测试工具：串口调试助手、手机 MQTT 调试 APP，用于系统联调，验证数据采集、报警逻辑、远程通信功能。

项目演示

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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。