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基于单片机的心率及跌倒检测系统设计（有完整资料）

news 2026/8/9 20:29:46

资料查找方式：
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编号：

T4192205M

设计简介：

本设计是基于单片机的心率及跌倒检测系统，主要实现以下功能：

1、可通过心率模块检测当前的心率
2、可以通过MPU6050检测到当前是否摔倒
3、声光报警功能，摔倒或者心率过高或者紧急报警时会声光报警
4、可通过按键设置心率阈值，消警、一键报警
5、可通过SIM900A模块向指定手机号码发送短信
标签：STM32单片机、OLED12864、心率检测模块、MPU6050、声光报警、SIM900A

题目扩展：智能手环、多功能老年人拐杖

基于单片机的心率及跌倒检测系统设计：中控部分、输入部分和输出部分。下面分别对这三部分进行概述：

中控部分：STM32F103单片机

核心作用：作为心率及跌倒检测系统的中枢，STM32F103单片机负责接收来自输入部分的各类传感器数据，进行实时处理与分析，并根据预设逻辑控制输出部分执行相应动作。
数据处理：单片机对心率检测模块提供的心率值进行实时监测，同时分析MPU6050六轴传感器的数据以判断用户是否摔倒。此外，单片机还处理独立按键的输入信号，用于切换显示界面、触发或取消报警、以及设置心率阈值。
协调控制：根据处理结果，单片机控制输出部分（如OLED显示屏、GSM模块、声光报警装置）以提供必要的反馈或执行预设的应急措施。

输入部分

心率检测模块：通过传感器实时检测用户的心率值，并将数据发送给STM32F103单片机进行处理。
MPU6050六轴传感器：检测用户的运动状态，包括加速度和角速度，通过算法分析判断用户是否发生摔倒。
独立按键：提供用户交互界面，用于切换系统显示界面、触发报警或取消报警、以及设置心率阈值，确保系统的灵活性和用户友好性。
供电电路：为整个系统提供稳定的电源供应，确保所有模块正常工作，保障系统的持续运行。

输出部分

OLED显示屏：实时显示用户的心率值、心率阈值、摔倒状态、心率异常报警信息以及系统状态等关键信息，为用户提供直观的视觉反馈。
GSM模块：在检测到用户摔倒或心率异常时，自动发送求助短信至预设的手机号码，以便及时获取援助。
声光报警装置（蜂鸣器和LED）：当系统检测到摔倒或心率过高时，蜂鸣器发出报警声，LED灯闪烁，提供声光双重报警信号，以引起用户的注意并采取应对措施。

5 实物调试

5.1 电路焊接总图

首先将电路焊接在集成板上，共有以下部分，第一部分是电源模块，将电源插座、电源开关、10k电阻和一个指示灯依次焊接，焊接好之后插入电源，指示灯点亮，电源模块测试正常。第二部分是显示模块，排针焊接好后，将OLED12864显示屏插入排针。第三部分是单片机模块，本次课题使用的是STM32F103C8T6单片机。第四部分是独立按键模块。第五部分为蜂鸣器，第六部分为心率血氧传感器，第七部分是短信发送模块，第八部分为MPU6050传感器。下图5-1为焊接完整实物图：

图5-1电路焊接总图

5.2 心率及跌倒监测系统实物测试

如图5-2所示，下图为上电后，此时显示屏显示心率及跌倒监测系统的基本情况。

图5-2心率及跌倒监测系统实物图

5.3 设置阈值测试

如图5-3所示，此设计中设置心率阈值。

图5-3设置阈值实物图

5.4 短信测试

如图5-4所示，一旦遇到异常情况SIM900A短信发送模块会给我们指定的号码发送短信。

图5-4短信测试实物图

6 仿真调试

6.1仿真总体设计

如图5-5所示，仿真部分包含STM32F103C8T6最小系统板、OLED12864显示屏、心率调节模块、独立按键、声光报警、短信串口、MPU6050模块。

图5-5 心率及跌倒监测系统仿真图

6.2按键调节阈值测试

如图5-6所示，此设计中通过按键设置心率阈值为101。

图5-7 按键设置阈值仿真图

6.3短信测试

如图5-8所示，心率过高屏幕会显示相应字样并且短信串口输出“心率过高，请求帮助”。

图5-8短信测试仿真图

设计说明书部分资料如下

设计摘要：

本论文详细介绍了一款基于单片机的心率及跌倒检测系统的设计与实现。该系统的核心目标是通过整合多种传感器和功能，为用户提供心率监测、跌倒检测和紧急报警等服务，特别适用于老年人护理、医疗健康管理等领域。

在系统的硬件设计方面，本设计采用了心率模块、MPU6050传感器、声光报警模块、按键和SIM900A通信模块。心率模块能够准确地检测用户的心率，并通过内置的算法计算心率的变化趋势。MPU6050传感器结合加速度计和陀螺仪，能够实时检测用户的姿态和加速度，从而判断是否发生跌倒事件。声光报警模块在检测到异常情况（如心率过高或跌倒）时，会立即触发声音和光线的报警，提醒周围人员。通过按键，用户可以设置心率的报警阈值，以及一键报警功能，确保用户可以随时求助。此外，SIM900A通信模块能够将紧急报警信息发送至预设的手机号码，实现紧急通知功能。

软件设计方面，系统采用了嵌入式C语言编程，确保了系统的高效性和实时性。软件包括了数据采集、处理算法、用户界面显示、报警逻辑和通信模块配置等部分。通过这些部分的协同工作，系统能够实时地监测心率和姿态，判断是否触发报警机制，并且能够迅速响应用户的操作。

在实际测试中，该系统表现出了良好的稳定性和准确性。通过不断的优化和改进，它具备了在老年人健康监测、医疗护理等场景中的广泛应用前景。未来的工作可以进一步完善系统的算法，提高报警机制的智能性，以及拓展更多的功能和应用领域，为用户提供更全面的服务。

关键词：单片机、心率检测、跌倒检测、声光报警、按键设置、紧急报警、SIM900A