基于树莓派的智慧家庭健康医疗系统设计

绪论1.1背景与意义社会的发展接踵而至，预计单身老人将很快成为600万人口，在不久的将来，随着这一增长，问题变得严重[1]。健康护理需求增加，缺乏帮手是由于低出生率和老龄化加速造成的。在不久的将来，日本社会应该解决这个严重的问题。智慧家庭的研究是思考这些措施的结果，一个老人可以在这个在老年生活了这么久的地方继续平静地生活。就像人类一样，它是在没有老人独自站立的情况下得到帮助的[2]。这是为了让你们送去救济和生命的保障。作为各国的一项政策，计划从集体护理设施转向个人住房护理。而现在我们面临的共同问题是老年人缺乏准确的医疗保健。有许多基于家庭的医疗保健监测系统，但由于各种挫折而受到限制。有些工作提出了一种使用Arduino和RaspberryPI的健康护理监测系统的设计，以监测心跳、体温、心律和电活动等参数[3]。GPS模块用于跟踪位置和摄像头，以捕捉实时饲料，以及警报通知系统，如果值异常，将通知医院和家人，还可以检查应用程序或网站中的实时数据[4]。基于相关设计，本文着重研究智慧家庭健康医疗系统的研究与设计，对应对老龄化发展具有一定的意义。1.2国内外研究现状对于智慧家庭设备的研究各个国家均有类似的设计。随着射频识别的日益普及，人们更容易过上更方便、更健康的生活。张桂红[5]提出了一种城市家庭健康信息系统（CFHIS）的设计方案。根据调查，发现了现有电子医疗记录的许多缺陷。其提出了一种CFHIS的方案，通过系统分层模型、基于SOA的Web服务平台、异构数据集成、数据交换平台、多级数据中心、数据仓库、动态数据更新、知识服务模型、门户服务等技术，解决了信息隔离、死数据和流畅的人口管理等问题。在相关研究中，且附带提出了一种基于RFID的内容感知冰箱，以提供多种内容感知服务来调整我们的饮食习惯。特别是，对于患者来说，系统能够通知他们服用对健康有益的食物，并在冰箱库存不足时智能打印购物清单。利用食物本体论，分析了不同类型食物之间的营养成分。并就食谱提出建议，以确保每个家庭成员都能得到均衡的饮食，从而更健康的生活[6]。IT领域的信息通信技术正在与许多其他领域的技术相结合。即使是医疗领域也与IT技术相结合，从而出现了名为“无处不在的健康系统”的新技术。由于目前正在服务的U-health系统处于早期阶段，它依赖于检查患者状况的传感器设备，并使用一种应对方法，家庭和医疗机构通过该方法直接分析来自传感器的测量数据。这种方法的缺点是，考虑到传感器设备出现故障和紧急情况，家庭和医疗机构无法及时正确应对。因此，张益林[7]研究的目的是补充U-health系统的缺点。通过将疾病识别算法应用于现有的U-health系统，它提高了可靠性，以便可能地诊断患者的状况并判断异常体征或紧急情况。此外，汪悦[8]研究的目的是在确定疾病的结果被判断为紧急情况时，通过向家庭和医疗机构发送短信来发挥通知的作用，并通过使用智能手机实时确认患者的病情来提高速度。该研究中提出的系统通过使用DCAP（疾病组合出现概率）预测算法获得紧急情况的发生率，DCAP是一种统计方法，它将从身体提取的数据以新的形式创建到组合消息中，同时允许患者佩戴基于USN（普适传感器网络）的多个传感器。此外，它通过在紧急情况发生时发送短信向家庭和医疗机构发出紧急情况通知，从而使其能够迅速应对，并通过使用无线网络可用的智能手机提供移动服务来提高速度，从而可以搜索患者的信息[9]。身体区域传感器网络或基于BAN的健康监测正日益成为传统有线生物监测技术的流行替代方案。然而，大多数生物监测应用需要连续处理大量数据，因此，功耗和计算带宽对传感器网络平台都是严重的限制。这导致了钟桂林[10]最近对设计方法、建模和软件分析技术的大量兴趣，这些技术专门针对BAN及其上运行的应用程序。在的研究中表明，对无线BAN的通信网关上运行的应用程序进行适当优化，并对网关处理器的微体系结构细节进行精确建模，可以显著提高资源利用率和功耗。特别是，张晨[11]提出了一种导出最佳顺序的方法，在该顺序中，应对网关处理器的不同传感器进行采样，以最大化缓存重用。此外，还研究了对缓存重用的影响。在过去几年中，一种快速增长的新趋势，即个性化医疗（pHealth）兴起。它涉及通过医疗保健系统提供的预防、治疗和福利程序的个性化。pHealth通过源自微观和纳米科学、信息和通信技术（ICT）的一系列能力实现。电子健康记录就是其中之一。电子健康记录不仅是医疗保健提供者所需要的基本支持，也是个体患者所需要的。个人收集、组织和保存自己的纸质医疗信息的想法并不新鲜。信息通信技术和互联网的广泛传播使这一想法在使用个人电脑、个人数字助理或智能手机时变得可行。周峰[12]考虑了在熟悉的环境中对医疗数据的管理，并设计和开发了一个家庭健康记录系统。该系统允许简单的编译，并提供了一个有效的可视化的医疗健康系统[13]。1.3本文研究内容本文对智慧家庭健康医疗系统进行了详细的设计和研究，并对其设计的相关原理进行了研究和分析。具体技术原理是设计一种基于树莓派的智能医疗系统。主要研究内容包括：第一章是引言，本章首先介绍了智能家居医疗系统的研究背景和意义，然后详细介绍了国内外医疗保健的现状和发展前景，最后说明了本文需要解决的相关问题和写作组织。第二章是智能家居健康系统的总体设计。本文详细介绍了研究过程中使用的主要技术，包括体温、心率、血氧等总体方案的设计。第三章是智能家居健康系统的硬件设计，主要包括温度模块设计、心率模块设计、脉冲模块设计、电源电路模块设计、显示模块设计和通信模块设计。第四章是系统的软件设计。主要包括主流程图设计和相关的二次流程图设计。第五章是系统测试和结果。从系统功能测试和系统性能测试两个方面对系统进行了测试，得到了测试结果。

2系统整体设计方案2.1系统设计要求基于树莓派的智慧家庭健康医疗系统设计方案共分为两部分。其中，控制部分是指可以直接发出操控命令的计算机，它能够实时地控制任何不同的温度、心跳、心率等重要信息，在这里，它是用计算机和感应器连接，进行无线通讯的接口板(这里需要强调的是，这个接口板称为主节点)。外围接口部分它是一种对传感器进行直接的控制来获取用户的健康状态的电脑，它的功能包括了对主机进行指令传输、对传感器进行简单的处理以及将所收集到的信息传送给主机的传感面板。其中，系统云端服务图如下面的图2.1所示。图2.1服务框图对该系统进行一定的设计之后发现，通过树莓派通过对智能家居的外设进行控制，实现智能家居健康医疗系统的规划与设计，具体设计模块有硬件和软件设计两个模块，其中，硬件设计其核心部分为：主控部分，外加部分外围部分等模块；而软件设计主要包括了主程序和各个不同的子程序。本系统设计预期的设计要求如下所示：（1）具备一定的体温监测功能；（2）能够做到对用户心率的定期监测，时间比较灵活，可按键设定；（3）该设计具备脉搏监测功能；（4）上述信号主要是通过无线通信的方式传递到之后的下位机模块；（5）显示屏上面能够显示出系统相关状态、各类信息。（6）上位机模块对连续数天的体温、心率、脉搏信号进行统计，并将结果用图表的方式显示于PC机上，通过一星期的数据记录与分析，来综合判定人体的健康状况。2.2系统整体方案设计在本次智慧家庭健康医疗系统设计之中，其主要的控制核心部分就是树莓派开发板，其中，心率检测模块是最基础的测试单元。若是将手指放在了红外二极光或者是三根管子上，那么随着心跳的持续，血流的范围就会发生变化。因为当你将一根手指放入传感器的时候，你的血管里的血液会变得更加的充盈，光线的强度也会随之而变，这就是使用者心脏跳动的频率，而红外吸收器的信号也会随之而动。另外，红外吸收三根管子的电压也会变化，这样三根红外管就可以将信号传输出去。信号经过放大、滤波、变形之后才能传输出去，而MCU被切断的信号来源就是信号的信号。其中，MCU控制模块经过对输入的脉冲进行计算和处理，将会显示上一根数字管道。红外感应方式的心率检测设备通过红外线感应器，将收集到的红外线信号转换为电信号，通过电子装置进行检测和显示。本设备的研究单元有：光感应电源线路单元，单片控制单元，信号采集处理单元，液晶显示单元等。光电传感系统的运作原理将光线转化为电能，然后按照三极管和红外线发光二极管构成，从而可以按照对应的功能（转化为便于试验的实际数目）输出。信息收集处理模块的它的主要功能是模拟信号采集到的信号进行处理，然后进行仿真运算。因此，本智能医学智能终端的硬件部分主要由树莓派开发板、体温、心率、脉搏监测传感器、终端显示屏等组成。其有关系统的框架结构图如下面的图2.2所示。图2.2系统总体框图在此次研究设计过程中，所采用的核心部件是树莓派开发板，然后，利用这个开发单元，将其与其他的电路进行对接，从而能够很好地满足用户的不同要求。在整个电路的开发过程中，最关键的环节就是微处理器，它可以根据不同的电路来进行不同的控制。2.3元器件方案论证比较（1）处理器选择方案一：首先可以选择一个51单片机，该单芯片要求有两台8路10比特变流器，16个真的仿真信号和10个变流器，以便为整体设计提供不同的仿真结果，从而可以为整个方案提供相应地模拟输出结果。除此之外，这套单片机还包括两个定位器、PWM和一个看门人，这套设备的造价很高，不过在工业和医学领域都有很大的应用前景。方案二：与第一个方案有所不同的是，方案二选择树莓派开发板。与其它的微处理器比较，该微处理器的优势很大。例如，其功耗低，设备的性能方面占据一定的优势。该微处理器可实现16个32比特的真实快速变换，2个真实的PCA，可以在一秒内实现50多次的变换，相对于其它的MCU来说，该系统具有更为经济实惠的价格。因为51型微处理器的工作方式是要完成所有界面的电平变换，因此我们必须将整个系统的实施和设计费用都纳入到其中。通过我们对方案一和方案二比较，在综合了各种因素以后，我们决定将树莓派的CPU作为第二个选项。（2）显示器选择因为这个项目的设计要求使用大量的英文和数据，我们在考虑了所有的考虑以后，最终选定了LCD1602液晶显示器。相对于其它显示器，该液晶显示器的工业字体特征更加突出，能够在运行的时候，同时显示32个汉字，尤其是一些数字、字母和符号都可以显示，使用起来显得更加地方便。除此之外，LCD1602另外一个更好的做法是，可以在一块屏幕上同时出现两条线，每行可以包含16个字符。这对于我们的设计是很有用的。在设计过程中，可以用线显示特定的环境气温，线上的预置温度会显示。除以上优势以外，本显示器的总体尺寸更小巧、更轻便、不会产生更多的辐射，且总体的性能损耗更少。

3智慧家庭健康医疗系统硬件设计3.1主控开发板本论文所设计的智慧医疗系统终端采用树莓派开发板进为基础进行了相关的设计，果仁馅饼使用了正式的3-B型号，它的主板上整合了WiFi模块和蓝牙4.1模块，拥有4个USB2.0接口，40个GPIO引脚，1个CSI摄像头，采用的是双核VideocoreIV多媒体处理器，且树莓派的整体尺寸对空间要求不高，仅为(8.5x5.6)cm2，安装及配线过程比较简单。Multiple使用了一个以Linux4.1为核心的正式Raspbian操作系统。该设备通过40根带有草莓馅饼的GPIO插针，可以与不同的感应器进行相应地数据的收集与处理。我们使用天翼4G无线上网卡，通过这个网卡就可以实现树莓派USB接口与树莓派的相互连接。摄像头通过CSI接口与树莓派连接。树莓派在图表3.1中显示了其实体图表。博通BCM2837是树莓派三代B型开发板的主要处理器，此装置采用的是64位四核ARMColtex。A53内核，运行频率为1.2GHz，1G的内存正在被使用。BCM2837是一款低功耗、全高清多媒体应用处理器，能够适用于高级移动及嵌入式系统的应用，它能够在最小功率消耗和最小的区域中，从而可以提供出色的运算性能。图3.1树莓派开发板实物图3.2体温检测电路智慧家庭本系统采用Melexis公司研制的MLX90614系列传感器作为温度监测模块。MLX90614采用标准工业封装TO-39封装，测量过程中的环境温度需控制在一定的范围之内，通常在−40℃~85℃之间，最大可测范围在−70℃~380℃，供电电压需要维持在2.6V~3.6V之间，视场为10度。距离系数比高达5.7:1。MLX90614表示的是一种医疗精度型号，其环境温度能够控制在16℃~40℃之间时，被测物的温度在20℃~36℃或38℃~40℃之间时，其测温精度为±0.2℃，误差总体范围可控；被测物体温度36℃~38℃之间测温精度可达±0.1℃。MLX90614它有两种方式，一种是采用双线串行SMBus，一种情况是PWM输出。该传感器封装采用了5.5~14微米的透光镜，它能有效地屏蔽很多可见光、近红外的辐射，并能有效地降低外界光线和太阳光线对传感器的影响。其中，下面的图3.2显示了MLX90614的内部模块：图3.2MLX90614内部结构MLX90614利用STATEMACHINE对人体的体温和周围的气温进行了测试和分析。MLX81101测量的人体体温首先由周围环境的气温进行测量，再通过可调节的低噪音、小偏振的斩波放大器进行放大。然后，需要用ADC调制电路将其转化为一个位流，然后送至DSP进行后续的一些运算，最终的结果可以用PWM或SMBus方式来实现。在EEPROM结构下，之后，我们就可以利用可编程序FinishFilter和不受限制的冲激反馈DFF来降低输入信号的频宽，从而达到期望的信噪比和刷新速率。MLX90614的内存是由SMBus和主机芯片的接口来读出测量到的数据。其中，MLX90614与处理器接口电路示意图附录C的图3.3所示。MLX81101只有四个引脚，其中，供电端子VDD，地线端子VSS,SCL，以及DigitalSDA。VDD连接3.3V的电源，保证在总线闲置时SDA和SCL均保持高电平，我们可以采用双上拉电阻器。为了使电路之中的整体电流低于1.3mA，我们需要选择阻值常用的10kΩ进行相应地测试。3.3血氧检测电路这几年来，光电技术在医疗行业中的发展很快，主要是由于它能屏蔽掉大量的电磁波，而且该技术还具有很好的隔热性能。利用光电技术可以采集到测试者指头上的血液和氧气，这是目前国内外很多研究人员和健康医疗工作者非常关心的问题。这一次，计划用手指形式的传输型光电传感器，可以实现了光电分离操作，从而减少了模拟回路造成的干扰。发光二级管以及光敏二极管共同组成了传感器,其原理是：LED的光线通过手指，通过光敏二极管来吸收和吸收手指上的每一处组织的血液。手指上的血管会随着血液的循环而发生变化，所以，血管里的血也会随着光线的变化而产生一些变化。因此，光敏二极管会随着血管内的血液而不断地发生变化。3.4脉搏检测电路在在检查手指的过程中，会有两种可能，一种是在没有脉相的状态下，如果用手去阻挡红外线，那么红外线就会吸收三极管中的暗流，从而导致信号变得很弱[19]。第二个是有脉期。当脉搏搏动时，血液会导致指尖的光线透过，而红外吸收的暗流则会减少，而输出的电压也会随之增加。不过，这种感应器的信号很弱，穿透力不强，如果达到了每分钟50次，0.78赫兹的情况，那么信号就会被R22和C10过滤掉，这样就可以尽可能地防止高频干扰，而随着连接电容C8和C9的增加，到了一个线性放大器。3.5心率检测电路在硬件电路里，其中一个重要环节是心跳的检测。这一项目的研究对象是由一些红LED和部分硫化镉的感光电阻器构成的光学元件。而红LED则是非常稳定的，而带着遮光的手套则可以极大的降低外界的光线对受试者的影响，只需要将一根被接住的人的手指伸进去，就可以完成相应地测量工作了。在实验操作中，受试者的手指位于LED和感光电阻器的中间，这样一来的话，进行检测，就可以看到光敏电阻器的特定阻值就会随着血量的变化而变化。我们在进行有关心率信号的取样的实际电路示意图如附录C图3.6所示，U3是用于发送和接收的装置，如果发现红外线发射二极管内的电流比较大，则发射器的角度就会变得更低，所以R17电阻的选取过程需要很高的数值。R13也要在270欧姆选取时，将红外线接收到的三极管的感温高度也纳入相应地考量。当R13太大时，经过红外线的二极管的内部电流就会变得很低，而红外线的三极管也无法准确地判定出有没有脉冲。相反，R13的大小，会导致电流的偏差，所以红外线的三极管无法准确的做出有无心跳的信号。该硬件装置通过手指的探测来执行脉冲信号，从而得到心跳的信号。在输入端的真实输出端上，在一个指头上的DC值会发生很大的改变，或者是探测到很强的干涉光，为了防止U3A中的输入端泄漏，从而会引起U3A的运行错误，为此，我们选择C8和C10连接并构成真正的双极耦合电容。3.6显示模块电路现实生活里，我们对于液晶显示器LCD非常熟悉。LCD在很多电子设备和产品中都得到了广泛的应用。比如，在日常生活中，无论是计算器、万用表、电子表，还是各类家庭用的电子设备，LCD的主要功能是能够很好地实现数字、特殊符号和图形的实际操作。在单片机处于人机交互的情况下，其具体的表现形式有：发光管、数字管、LCD。发光二极管和发光二极管都很常见，它们的软件和硬件结构组成都很简单。为此，在微处理器中，LCD作为输出元件有以下优点：显示时质量较高：由于在接收到了所述信号之后，所述液晶显示屏中的各不同的终端可以一直维持所述原始的信号和所述亮度，并且所述液晶显示屏可以持续地发出所述光芒，与CRT显示屏不同的是，它必须经常地进行更新。所以LCD上的图像质量很好，不会出现闪光的情况。②数字式接口：所有的LCD都是数码的，与MCU接口的接口很容易，电路比较稳定，使用起来也很方便。小体积、且轻重量：由于该LCD的作用是在该显示屏幕上的全部电极来控制该液晶分子的状况，从而达到该显示器的显示效果。所以，它的优点在于它的重量很大，和同样的屏幕显示区域的大小比较起来，它的使用质量、性能是比较优良的。④低功耗：液晶显示器在工作中，功率的消耗最大的一个因素，就是因为在屏幕上的电池和IC的功率，所以，它的耗电要比其他的显示屏要小得多。为了让液晶显示器能够被更加广泛的使用，本文所研究的LCD1602LCD作为本项目所要进行的系统，其界面的原理图见附录C的图3.7所示。3.7电源电路设计智慧家庭健康医疗系统选择3节1.5V的干电池一共有4.5V作为电源，试验结果显示，在系统工作状态下，无论是单片机还是传感器，都能保证系统的稳定运行，而且电池的更换也很方便。电源的接口电路示意图如附录C的图3.8所示。

4智慧家庭健康医疗系统软件设计4.1程序开发设计方法在开发板应用系统的开发中，软件设计是最复杂、最困难的，大多数时候都需要大量的工作，尤其是在一些复杂的控制系统中。如果是机电一体化的设计人员，通常，在软件和硬件方面都要兼顾。系统的软件设计包括有：系统初始化，按键，显示处理和信号的处理。有关软件的程序设计图如下面所示。图4.1软件程序设计框图程序设计是一件复杂的工作，要使工作条理性化，必须有具体的程序和方法。其实施的过程可以归纳为三个方面：第一点：分析系统控制要求，求出运算法则。通过对问题进行详细的剖析，从而就可以找到切实可行的计算方法和合理的数据架构，并对其思想的正确与否进行剖析，以确保代码的可实现。第二点：需要按照该方法绘制流程。绘制出该程序的详细流程，逐渐细化算法和思想，降低错误的发生率。第三点：需要程序涉及人员在其中编写程序代码。依据程式的流程及运算法则，选取合适的设计模式，从而就可以编制出一套完整的系统。在程序设计之中，较为理想的方法是模块化程序设计方法。模块化程序设计即将某一功能组件包装成某一功能，再由该主函式进行呼叫，将复杂的程式转化成单一的单一组件，整体程式易于执行，易于阅读，易于用户进行了解，并可方便地进行相应地侦错与检验操作。按照该系统的控制模块，该系统的软件部分由主程序、初始化程序、显示程序、信号放大程序、中断程序等部分构成。4.2树莓派开发环境搭建首先为树莓派进行系统烧录，我们必须选定一个正式的OSRaspbian。您可以在您的官网上下载您的最新jessie版的系统映象，并将其用于您的16GSD卡片。之后，要把SD卡与计算机相连，先把SD卡格式设置好，之后，再利用Win32DiskImager将其读入Raspbian的系统映象文件，此时，我们需要点击Win32DiskImager软件之中的“write”按钮，完成了该程序的烧写，当完成100%的速度条时，可以将SD卡插到树莓派的卡槽中开始工作。开机后，首先要修改的是树莓派预设的软件来源，因为预设软体来源的伺服器在海外，所以当用户装上树莓派时，网路速度会有一些问题。该系统将阿里云的软件来源变更为国产的阿里云的软件源，首先，我们需要打开树莓派“／etc／apt／”目录下的“sources．1ist”文档，在下面的基础上，去掉所有的“SOUFCeS.1ist”文件：debhttp：//lnirrors．aliyun．com/Raspbian/Raspbian/jessiemainnon—freecontribdeb-srchttp：//mirrors．aliyun．com/raspbiardraspbian/jessiemainnon—freecontrib然后，在树莓派的终端窗口中使用命令“sudoapt-getupdate”，这个操作可以对软件的源码进行修改。接下来，将会安装WiringPiGPIO功能，这个GPIO控件的功能，它遵循开放源码GUNGPLv3。它主要是借助C/C++的编程过程来实现的，它能被其它的程序所封装，比如Python,Ruby,PHP等等。WiringPi包括一组GPIO管脚控制指令，它可以通过Shell指令来控制或查询树莓派GPIO管脚的高低状态，以及可以读取树莓派内部寄存器之中的重要数据。通过WiringPi开源库，C语言可以很容易地控制树莓派针头，也可以对浆果馅饼寄存进行管理，比如阅读浆果馅饼12C模块、串口数据等。在树莓派在终端命令窗口之中，使用“gitclonegit:///WiringPi”命令，下载完毕之后，WiringPi文件夹将在当前的目录中产生，打开这个文件夹，然后用“./build”命令来编辑和安装WiringPi函数，然后显示“A！“完成”的提示意味着安装已经完成，并且可以用WiringPi功能库来编写一个相应环境需要的数据收集程序。4.3主流程程序智慧家庭健康医疗系统整个主程序的软件框图如下图4.2所示。在安装电源的时候，首先要做的就是对开发板和系统参数进行初始化。在完成了初始化之后，就开始了对传感器探测模块的初始化。在这个过程中，用户还必须完成对开发板进行初始化的所有部分进行相应设定，使之具有对应的功能。图4.2主程序流程图4.4心率检测程序首先，首先要确定在此项检测中的正常心率的数值，然后根据数据进行计算得出的心跳是否在正常范围内，超过这个数值就会提示心跳过速，低于这个数值就是心跳过慢。图4.3心率分析流程图4.5系统显示程序在这个智慧家庭健康医疗系统研究过程中，我们不单单从温度以及脉搏等的实际检测开始，还要在屏幕上显示出实时的温度，LCD液晶屏幕上的参数也要初始化，并进行实时的读出。图4.4显示程序流程

5系统调试分析5.1测试说明在此次设计研究完成之后，要完成整个系统的整体设计，必须要检查系统的软硬件，确保系统能够正常工作。该方案的内容有，检查系统的软硬件和各功能，检测系统能否正常运行。而在有关硬件系统的检测中，主要包括了红外心率、脉搏、脉搏等方面的测试。软件进行测试过程中，它的目的在于它能不能发送数据信号，也能不能准确地接收到来自用户的信息。在进行检测的过程中，首先要检测出红外心率传感器的有效性。之后，我们需要设置好心率采样之后采用液晶显示屏显示，在此期间，可以将心率设定为LCD，并将其设置为指定的数值，当心率过高或者过低时，就会触发系统的警报。在系统调试过程中，我们发现LCD模块的信号也会不稳定，因此无法接收到数据信息。而且在进行系统的调试时，也会有报警指示灯不闪，这是因为在进行线路的焊接时，报警指示灯烧掉了。在进行修正时，可以将新的指示灯替换掉，使其重新工作。至此，整个系统的调试流程已经结束，并对各系统模块进行了合理化验证。5.2系统调试显示模块的调试，首先，我们要通过接收到的每一个感应器，来探测不同的心率和血氧浓度，然后再根据使用者的心率和血氧浓度，得到一组符合正常情况的数据，表示测试者的健康状况良好。其中，现在我们把主要测试过程摘录如下：1.系统初始化我们要把编译好的文档从电脑上下载下来，然后在系统的默认状态下，我们就可以根据这个按钮来设定相应的属性。2.传感器测试我们需要按下按钮来设定心跳速度，此时我们需要看液晶屏幕上有没有相应的信息显示。3.报警测试要接收多种不同的信息讯号，必须将各多余数值与讯号进行对应的报警器，以查看萤幕资料，看看与真实之试验结果一致，能否在设定之临界时进行观察，适时观察报警器的状况。5.2.1硬件调试主控开发板：首先对主控开发板进行电源供电测试，确保正常工作。然后通过串口连接树莓派与主控开发板进行通信测试，确保数据的传输正常。体温检测电路：使用温度校准设备模拟体温值，并将数据输入系统进行检测。对比实际温度和系统检测结果，验证体温检测电路的准确性和稳定性。血氧检测电路：通过连接血氧传感器，获取实际血氧值，并与系统检测结果进行对比。分析差异和误差，调整血氧检测电路的参数和校准。脉搏检测电路：使用脉搏模拟器模拟脉搏信号，将信号输入系统进行检测。对比实际脉搏和系统检测结果，评估脉搏检测电路的准确性和稳定性。心率检测电路：通过连接心率传感器，获取实际心率值，并与系统检测结果进行对比。分析差异和误差，调整心率检测电路的参数和校准。显示模块电路：测试显示模块的亮度、清晰度和显示效果，确保信息能够准确显示在屏幕上。电源电路设计：对电源电路进行电压稳定性和电流供应能力的测试，保证系统各部分正常运行所需的电源稳定和充足。5.2.2整体系统的功能验证人体数据采集部分与LCD显示部分使用了MAX30100血氧心率脉搏传感器，该芯片还集成有两个LED、一个光电探测器、经过优化的光学器件和低噪声模拟信号处理器,可以检测脉搏血氧及心率信号；红外测温是使用了MLX90614是一款红外非接触温度计。TO-39金属封装里同时集成了红外感应热电堆探测器芯片和信号处理专用集成芯片。由于集成了低噪声放大器、17位模数转换器和强大的数字信号处理单元，使得高精度和高分辨度的温度计得以实现。温度计具备出厂校准化，有数字PWM和SMBus（系统管理总线）输出模式。本项目使用两模块都是使用I2C接口，通过开启树莓派的I2C接口，对其寄存器进行读写操作，从而获取数据。并显示在ST7735S驱动的LCD上。图5.2实时接收信息测试网页图图5.1实时接收信息测试网页图在主系统程序中，首先当数据库不存在时以sqlite3创建一个数据库，用于后续保存传感器的数据，随后以flask框架搭建一个建议html网页，用于网页端显示数据。并通过设置阈值，实现身体异常报警。实时接收信息测试网页图如图5.1图5图5.2实时接收信息测试网页图图5.1实时接收信息测试网页图 图5.3实物测试成果图将提前写好的程序烧录树莓派，然后进行运行，进行一系列的操作之后，状态正常。实物测试成果如图5.3图5.3实物测试成果图通过系统调试的分析和解决问题，可以验证智慧家庭健康医疗系统的功能和性能是否达到设计要求。同时，调试过程中发现的问题和改进点可以为后续系统的优化和完善提供指导和参考。

6结论医疗检测作为用于检测患者心跳、脉搏、情绪和压力水平的重要生理参数之一。本论文旨在为某一特定资料集合之最大准确率提供一种智能家庭健康医疗系统。在此基础上，笔者采用自行研制的ECG检测装置进行了试验研究。并根据其准确性对系统进行系统调试，以获得特定患者的最佳心电数据。为此，本文主要基于树莓派开发板的家庭健康医疗检测系统设计做出如下的几点介绍：1.本文首先阐述了智慧家庭健康医疗系统的背景和研究的重要意义，并对其国内外的研究状况进行了较为详尽的阐述，并对其未来的发展方向进行了展望。2.对该系统的构造以及工作原理详细的分析，以及智慧家庭健康医疗系统总体方案进行设计。3.文章对其系统总体硬件系统进行设计、主控制器型号的选取、外围电路的设计、电源电路、输入输出电路的设计。4.对智慧家庭健康医疗系统的软硬件部分，从总体的流程、各子控件的流程图等方面进行了比较详细地阐述。5.对其智慧家庭健康医疗系统进行调试与分析，最后还验证其正确性。

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附录附录A:原理图附录B:部分程序#include"gps_config.h"#include"bsp_usart2.h"#include"nmea/nmea.h"/*DMA接收缓冲*/uint8_tgps_rbuff[GPS_RBUFF_SIZE];/*DMA传输结束标志*/__IOuint8_tGPS_TransferEnd=0,GPS_HalfTransferEnd=0;/***@briefGPS_Interrupt_Config配置GPS使用的DMA中断*@paramNone.*@retvalNone.*/staticvoidGPS_Interrupt_Config(void){NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStructure;NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_1);//DMA2ChannelInterruptENABLENVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel=GPS_DMA_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=1;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);}/***@briefGPS_ProcessDMAIRQGPSDMA中断服务函数*@paramNone.*@retvalNone.*/voidGPS_ProcessDMAIRQ(void){if(DMA_GetITStatus(GPS_DMA_IT_HT))/*DMA半传输完成*/{GPS_HalfTransferEnd=1;//设置半传输完成标志位DMA_ClearFlag(GPS_DMA_FLAG_HT);}elseif(DMA_GetITStatus(GPS_DMA_IT_TC))/*DMA传输完成*/{GPS_TransferEnd=1;//设置传输完成标志位DMA_ClearFlag(GPS_DMA_FLAG_TC);}}/***@briefGPS_DMA_Configgpsdma接收配置*@param无*@retval无*/staticvoidGPS_DMA_Config(void){DMA_InitTypeDefDMA_InitStructure;/*开启DMA时钟*/RCC_AHBPeriphClockCmd(GPS_DMA_CLK,ENABLE);/*设置DMA源：串口数据寄存器地址*/DMA_InitStructure.DMA_PeripheralBaseAddr=GPS_DATA_ADDR;/*内存地址(要传输的变量的指针)*/DMA_InitStructure.DMA_MemoryBaseAddr=(u32)gps_rbuff;/*方向：从内存到外设*/DMA_InitStructure.DMA_DIR=DMA_DIR_PeripheralSRC;/*传输大小DMA_BufferSize=SENDBUFF_SIZE*/DMA_InitStructure.DMA_BufferSize=GPS_RBUFF_SIZE;/*外设地址不增*/DMA_InitStructure.DMA_PeripheralInc=DMA_PeripheralInc_Disable;/*内存地址自增*/DMA_InitStructure.DMA_MemoryInc=DMA_MemoryInc_Ena