[76]-基于物联网技术的智能运动检测仪的设计与实现.pdf资源-CSDN文库

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一、前言
1.1 项目介绍
【1】开发背景
【2】项目实现的功能
【3】项目硬件模块组成
1.2 设计思路
【1】整体设计思路
【2】整体构架
1.3 项目开发背景
【1】选题的意义
【2】可行性分析
【3】参考文献
【4】摘要
【5】项目背景
1.4 开发工具的选择
【1】设备端开发
【2】微信小程序开发
1.5 系统功能总结
1.6 系统框架图
1.7 设备原理图
1.8 硬件实物图
二、硬件选型
2.1 STM32开发板
2.2 USB下载线
2.3 杜邦线（2排）
2.4 OLED显示屏
2.5 蜂鸣器模块
2.6 MPU6050陀螺仪
2.7 心率脉搏检测
2.8 锂电池供电模块（可选的配件）
2.9 PCB版
2.10 环境温湿度检测传感器
2.11 人体体温检测模块
2.12 ESP8266 WIFI
2.13 电源扩展接口(x2)
三、腾讯云平台与微信小程序设计
3.1 登录云平台
【1】选择物联网平台
【2】进入产品控制台
【3】点击试用
【4】进入主页面
3.3 产品开发
【1】进入产品页
【2】新建产品
【3】填写产品信息
【4】产品创建完成
3.4 设备开发
【1】进入设备配置页
【2】配置物模型
（1）HeartRate 心率
（2）SPO 血氧浓度
（3）LU90614 体温
（4）step          运动计步 整型
（5）distance      行走距离 整型 
（6）LU90614_Flag  健康状态 整型枚举(0 体温正常  1体温过高)
（7）DHT11_T      环境温度
（8）DHT11_H       环境湿度
（9）calorie       消耗卡路里 浮点数
（10）添加完成

【3】设备开发-主题列表
【4】交互开发-配置小程序
（1）产品展示页
（2）快捷入口配置
（3）编辑面板
（4）产品页面
【5】设备调试-新建设备
3.5 设备登录
【1】MQTT协议
【2】获取MQTT登录参数
【3】MQTT主题订阅与发布
【4】物联网平台端口号与IP
【5】模拟设备登录
【6】腾讯连连微信小程序
四、硬件设计
4.1 硬件连线
4.2 取模软件使用
4.3 通信协议
4.4 按键的功能说明
4.5 自动模式控制逻辑
4.6 KEIL工程
4.7 串口打印效果
4.8 设置使用者信息
4.9 代码移植需要改动的地方
五、使用STM32代码的流程以及注意事项
5.1 第1步
5.2 第2步
5.3 第3步
5.4 第4步
六、STM32完整代码
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一、前言  
1.1 项目介绍  
【1】开发背景  
随着科技发展和健康观念的深入人心，物联网技术在运动健康管理领域的应用日益广泛。尤其在近年来，可穿戴
设备和智能监测系统的普及促进了全民健身与个性化健康管理的进步。智能运动检测仪作为这一趋势下的重要产
品，能够实时监测用户的生理指标、运动数据及周围环境状况，提供精准的健康建议和运动指导。
本项目通过集成先进的传感器技术和云端物联网平台，构建一个集多功能于一体的便携式智能设备，满足用户在
日常运动、健身训练、户外活动甚至家庭健康监护等多种场景下的需求。
项目硬件选型涵盖了高性能微控制器STM32F103RCT6，用于处理复杂的信号采集、算法计算和无线通信任务；
选用MAX30102传感器精确测量心率和脉搏；利用MPU6050陀螺仪捕捉人体姿态变化以评估运动状态；
MLX90614红外体温传感器非接触式监测体温变化；DHT11模块负责环境温湿度的实时获取；0.96寸OLED显示
屏便于用户随时查看各项实时数据；ESP8266-WIFI模块则保证了设备与云端的高效稳定连接，配合 MQTT 协
议将数据无缝上传至腾讯云 IoT 平台；此外，还配备了高电平触发的蜂鸣器，可在体温异常等紧急情况下发出
本地警报，同步联动微信小程序推送高温警告，实现了多渠道即时通知机制。
项目不仅强化了个体运动表现的量化评估，而且通过物联网技术实现了数据的远程传输、储存和分析，有助于用
户、教练或医疗机构远程跟踪、干预和优化用户的健康与运动计划，从而推动健康管理和运动科学向更高水平的
智能化方向发展。

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【2】项目实现的功能

（1）心率采集：通过集成MAX30102心率脉搏传感器，设备能够实时准确地监测并记录用户的实时心率数据，为

用户提供心率健康参考，并根据运动强度调整锻炼计划。

（2）血氧浓度采集：同样利用MAX30102传感器，智能运动检测仪还可以测量血液中的氧气饱和度，确保用户在

运动过程中保持适宜的血氧水平，预防因缺氧导致的身体不适。

（3）运动计步计算：借助MPU6050陀螺仪传感器，系统能准确计算用户的行走步数、距离、消耗卡路里等运动

数据，帮助用户量化运动效果，达到健康管理目标。

（4）环境温度采集：利用DHT11温湿度传感器，设备可以实时感知周围环境的温度情况，为用户在不同环境下

运动时提供合理的着装建议和热适应性指导。

（5）环境湿度采集：同理，DHT11模块也能采集环境湿度信息，对于运动员或者敏感体质人群而言，这有助于

他们了解当前环境是否适合运动，避免湿度过大或过小带来的健康隐患。

（6）本地数据显示：采用0.96寸OLED显示屏，所有采集到的心率、血氧、计步、环境温湿度等数据均能在设备

上实时显示，方便用户快速直观地查看各项指标。

（7）手动步数清零：设备配备有物理按键，用户可以根据需要手动清除已累计的步数，以便重新开始计步统

计。

（8）体温异常报警：当使用MLX90614红外体温传感器检测到用户体温超出正常范围时，设备上的蜂鸣器会立即

发出报警声音，同时，通过物联网技术将异常信息推送到微信小程序，及时提醒用户关注体温状况。

（9）数据远程传输与展示：所有在设备端采集的数据都能通过ESP8266-WIFI模块配合MQTT协议上传至腾讯云

IOT物联网平台。与此同时，我们还开发了一款微信小程序，可以从腾讯IOT平台实时拉取数据并在小程序中展

示，使用户随时随地掌握自己的健康状况和运动数据，同时也便于亲友、教练或医生远程监控并提供必要的健康

指导和协助。

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【3】项目硬件模块组成

（1）主控模块：采用STM32F103RCT6作为核心处理器，该微控制器具有高性能、低功耗、丰富的外设接口等特

点，负责协调各个传感器的工作，处理数据采集、运算控制、无线通信等功能。

（2）心率与血氧检测模块：采用MAX30102光电容积描记(Pulse Oximetry)传感器，该模块能够精确地测量

用户的心率和血氧饱和度，为用户提供关键的生命体征数据。

（3）运动姿态检测模块：使用MPU6050六轴陀螺仪和加速度计，用于实时监测和记录用户的运动姿态、动作幅

度、运动强度等信息，实现精准的运动计步功能。

（4）体温检测模块：配备MLX90614非接触式红外体温传感器，可以安全无干扰地测量用户的人体体温，一旦超

过预设阈值，设备将触发报警。

（5）环境监测模块：搭载DHT11温湿度传感器，用于实时获取并记录周边环境的温度和湿度数据，为用户提供

舒适的运动环境建议。

（6）显示屏模块：采用0.96寸OLED显示屏，实时显示心率、血氧、体温、计步数、环境温湿度等各类监测数

据，方便用户随时查阅。

（7）无线通信模块：集成ESP8266-WIFI模块，实现设备与互联网之间的无线连接，通过MQTT协议将采集到的

数据上传至腾讯云IOT物联网平台。

（8）报警模块：配置一个高电平触发的蜂鸣器，当体温异常或其他紧急情况发生时，设备会通过蜂鸣器发出声

音报警。

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1.2 设计思路

【1】整体设计思路

（1）需求分析与功能定义：

深入理解项目需求，明确智能运动检测仪应具备的主要功能，包括心率、血氧浓度、运动步数、环境温度湿度的

监测，以及异常体温的报警和数据实时显示与远程传输。在此基础上，结合用户体验需求，加入步数清除功能和

微信小程序的信息推送服务。

（2）硬件选型与设计：

根据功能需求选择合适的硬件组件，如采用高性能MCU STM32F103RCT6作为主控芯片，整合MAX30102、

MPU6050、MLX90614、DHT11等多个传感器模块以实现生命体征和环境数据的采集。同时配备OLED显示屏和蜂

鸣器分别用于数据显示和报警提示，利用ESP8266-WIFI模块实现设备的无线联网能力。

（3）硬件接口与通信设计：

各硬件模块之间需合理设计接口，确保数据交换的准确性和稳定性。例如，传感器数据通过SPI/I2C/UART等方

式与主控芯片交互，而ESP8266-WIFI模块则通过串口与STM32进行数据通信，实现与云端平台的双向数据传

输。

（4）软件系统设计：

开发嵌入式软件程序，完成数据采集、处理、存储、显示和传输等功能。在STM32平台上编写驱动程序，对接各

个传感器模块，实现数据的实时读取和初步处理。同时，编写WIFI模块的通信协议栈，使其能够通过MQTT协议

与腾讯云IOT物联网平台进行有效连接和数据交换。

（5）云平台对接与小程序开发：

在腾讯云IOT平台上创建设备实例，设置相应的Topic规则，接收来自智能运动检测仪的数据，并将数据存储在

云端。同时，开发微信小程序，通过API接口从腾讯云拉取数据，实现实时数据显示、报警提示以及历史数据查

询等功能。

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