【《基于单片机的智能手环设计与调试分析》10000字（论文）】

哈尔滨学士学位论文PAGEIV哈尔滨学院学士学位论文PAGEII基于单片机的智能手环设计与调试研究摘要 III前言 1第1章绪论 21.1研究背景 21.2国内外研究现状及发展趋势 31.3系统设计任务及要求 4第2章系统方案设计 52.1系统方案设计 52.2单片机芯片的选择 52.3显示方案的选择 52.4倾角传感器的选择 62.5心率监测模块选择 62.6蓝牙模块选择 6第3章硬件电路 83.1STM32单片机核心电路设计 83.2液晶显示模块电路设计 93.3倾角传感器模块电路设计 113.4脉搏心率传感器模块电路设计 123.5温度传感器模块电路设计 143.6蓝牙模块电路设计 15第4章软件设计 174.1主程序设计 174.1.1编程语言选择 174.1.2单片机程序开发环境 174.1.3FlyMcu程序烧录软件介绍 184.1.4PL2303串口程序烧写模块介绍 184.1.5程序流程图 19第5章焊接与调试 205.1电路焊接 205.2系统调试 205.2.1系统程序调试 215.2.2硬件测试 215.3实物演示 22结论 27参考文献 28PAGE30哈尔滨学院学士学位论文摘要随着电子信息技术的迅猛发展和医疗技术的不断创新改革，人们开始要求电子生物医学信号检测装置不仅是便携式的，而且要准确无误。生物医学科学的数字指标往往反映人们的健康状况。只有能准确地监测数值，才能更好地解决人类的健康问题。心率是反映身体状况的多种数据中的重要指标。因此，可以测定心率和运动状态的智能手环设计，正满足了目前开发趋势的要求。它由单片机电路STM32、重力加速度传感器电路ADXL345、心脏频率传感器电路、温度传感器和LCD1602显示电路和蓝牙传输模块组成。重力加速度传感器ADXL345检测人的状态，计算行走步数、行走距离。心脏频率传感器实时检测心脏频率，温度传感器检测温度。LCD1602实时显示步态、距离、心率和温度等数据。并且可以通过蓝牙将时实数据传输到手机中。从实用性出发，故而设计出本产品，非常实用。关键词：STM32单片机；手环；心率；计步；蓝牙前言随着社会的进步，科技的飞速发展，使得人们的生活水平的不断提高，养生逐渐成为了一种新潮流，大家开始关注自己的身体健康，科技时代的到来，电子设备不断的发展创新，为了满足人们可以随时检测查看自己身体状况和运动量是否合理的需求。智能手环作为一种测量仪器，可以实时检测心率，还具有计步、检测环境温度的功能。并且，根据这些数据，人们可以合理的安排健身计划，统计运动量，因而越发流行。本文的智能手环体积小、便于佩戴使用起来方便，没有复杂操作，适用群体广，顺应市场需求。第1章绪论1.1研究背景伦纳德·达芬奇不仅是一位画家，更是有着各种奇思妙想的发明家，一生有无数发明，其中计步器也是由他发明。但是，现如今保存最完整的最早的计步器，\t"/item/%E8%AE%A1%E6%AD%A5%E5%99%A8/_blank"\o"1775年日本制造的最早的计步器"是1667年由德国制作的如图1-1所示。图1-11667年德国制造计步器在中世纪，因为人们在实际生活中用不到计步器，所以并不知道计步器它的实际用途，计步器才没有被广泛传播使用。那时候它唯一的用途就是用于运动会中速度分析和记录。1965年，日本商业市场上开始出现了计步器的身影，它被那时候的日本人取名为manpometer，日语名字的含义为可以自行计算10000步的仪器。当时那个“可以计算一万步”的仪器的主要结构是，通过一个带有一定重量的机械摆动开关来检测速度，类似于摆钟的工作原理，并且是使用一个简单的速度计数控制装置。当来回摆动这些设备时，同时可以听到一个金属球体前后反复滑动的强烈声音，类似于摆钟的钟摆来回摇摆，如图1-2所示。图1-21755年日本制造的计步器现在这种落后的机械式的自动计步器早已被人类历史淘汰,取而代之的是电子式的自动计步器。电子计步器如图1-3所示，电子计步器的工作核心就是\t"/item/%E8%AE%A1%E6%AD%A5%E5%99%A8/_blank"震动传感器，工作原理是因为当人走路或者跑步的时候，重心会随着运动上下移动。所以电子计步器只有佩戴在正确的位置才能够准确计步。图1-3电子计步器心率（HeartRate）是用来描述心动周期的专业术语，是指心脏以第一声音为准每分钟跳动的次数。代汉语将心率解释为“心脏跳动的频率”。频率就是在单位时间内，某件事情发生的次数。两种解释合起来就是，心脏在一定时间内跳动的次数，也就是在一定时间内，心脏跳动快慢的意思。健康成年人的心跳速度大约是60到100次。女性普遍偏快，0~3岁幼儿的心率一般稳定在为每分钟100次以上，而老年人的会相对较低。当一个成年人的心率超过100，新生儿幼儿心率超过150时，医学上就称之为窦性心动过速。通常是由于运动、过于亢奋、熬夜、激动、过劳、饮酒、吸烟和喝浓茶等会刺激心脏的行为引起。也可见于发热、心力衰竭、休克、贫血等病理性因素引起；以及使用麻黄素、阿托品、胺碘酮、肾上腺素、奎尼丁等药物引起。如果心率升高到每分钟160次至220次，则医学上称为阵发性心动过速。若心率忽然降低至35～40次每分钟则患者会迅速发生心脏血流动力学上的改变,使患者心脑血管器官的正常供血功能受到严重影响,从而容易出现患者胸部剧烈闷痛、头晕、晕厥甚至心脏猝死。可见，合理运动和对心率的时刻关注非常重要。为了更好的合理安排运动关注心率健康，研发了一种可以监测步数和检测心率的智能手环。1.2国内外研究现状及发展趋势近年来，医疗产业渐渐成为了各个国家大力发展的方向，,医疗器械制造产业已发展成为全球性的高科技产业的主要竞争中心。我国现代医疗器械制造行业发展起步相对于其他发达国家慢较,不能做到完全的自主生产，竞争力相对较弱。基础设施产品的技术综合应用性能和其他发达国家相比存在一定水平差距,部分产业领域对核心产品关键技术尚未充分掌握。现在，医疗器械领域的科学技术革新在国际上如火如荼地进行着，以纳米技术为代表的医疗器械领域的普及日新月异。医疗器械是重要的医疗卫生系统构建的基础和依据,具有很高的战略地位。是一个国家的科学技术水平的体现,也是经济的发展的体现。单从监测心率的仪器方面来讲，这种仪器通常只有一些医疗机构、医院等部门才配备,且专门只监测心率的仪器并不多。但随着老龄化时代的到来，以及人们越来越注重养生，其应用范围越来越广泛，它将不仅仅只用于临床监测病人或体育竞赛等方面广泛应用。未来，心率监测的仪器将发展到走进社区、走进家庭，而且变得更准确精准、更加便携轻巧，功能更加丰富。1.3系统设计任务及要求本文设计的这款智能穿戴手环主要以STM32F103C8T6型号单片机作为电路核心，加上运动监测模块、心率检测模块、测温模块、数据显示模块和蓝牙模块组成。具体要求如下：1.运动状态检测功能：通过重力加速度传感器ADXL345来监测人的运动状态，统计人的运动步数、计算人的运动步行距离和平均运动速度。2.心率监测功能：通过红外模块采集心率信号实时检测心率。LED指示灯根据心跳频率闪烁。3.测温功能：通过温度传感器检测温度，没有佩戴的状态下测量结果为体感温度或室内外温度，当与人体皮肤接触时测量结果为体温。4.显示数据功能：将计算处理好的数据由LCD1602显示器实时进行。5.蓝牙传输功能：通过蓝牙，将监测数据上传到手机APP中。第2章系统方案设计2.1系统方案设计智能手环系统的框图如图2-1所示。电源电路电源电路MCUMCU单片机最小系统电路温度采集电路LCD1602显示电路温度采集电路LCD1602显示电路ADXL345监测电路LED指示灯ADXL345监测电路LED指示灯心率采集转换电路蓝牙模块电路心率采集转换电路蓝牙模块电路图2-1系统框图2.2单片机芯片的选择本文选择了由世界上最大的半导体公司生产的STM32F103C8T6单片机作为智能手环的控制芯片。STM32系列处理器基于ARM的Cortex-M3内核，支持单片机的实时仿真和跟踪的微控制器。采用最新的高级硬件架构,Cortex-M3核心即可提供卓越的智能实时计算性能、良好的智能功率管理控制、卓越的性能创新外围设备、最大限度的系统集成和软件开发上的便利性。[1]2.3显示方案的选择方案一采用LED，LED数码管价格合理，非常适合显示动态数字，占用单片机端口少、电路简单性价比更高。然而，因为本设计显示的数据较多，所以数码管不符合要求。方案二采用点阵式数码管，它由八行八列的发光二极管组成，但是点阵式数码管更适合显示文字，显示数字过于浪费，性价比低，所以不符合要求。

方案三使用LCD液晶显示器，由单片机驱动，适用于显示多种图形、文字、数据，可以显示更多，更加清晰、多样、美观；同时，LCD程序设计简单，耗电小，寿命长，抗干扰能力强，价格实惠，性价比高，适合本设计。综上所述故选择方案三。2.4倾角传感器的选择方案一采用陀螺仪来检测位置信息。它的工作原理是利用高速旋转物体的动量来确定仪器的灵敏度，这决定了一个或两个回转轴的角度运动，即物体相对惯性空间中的垂直旋转轴。陀螺仪的优点是精度高，陀螺仪的优点是精度高，稳定性强，但是控制复杂，所以并不适合。方案二用ADXL345倾角传感器来检测物体的运动。ADI公司生产的这款传感器拥有大量的寄存器和一个32层的FIFO数据缓存缓冲区，这减少了处理器的负载，并且容易以低成本进行控制。日常生活中的许多移动设备都使用了这种传感器，如移动电话、定位设备、微导航设备、运动设备和数码相机。故选择方案二。2.5心率监测模块选择方案一采用压力传感器来采集心率信号，但是压力心率传感器系统传出的测量电信号比较微弱,测量操作难度大,且容易出现受到外界条件干扰，会使监测难度增加。会使监测数据的准确度变低。方案二选择红外模块来采集心率信号，红外模块测量后得到的心率波形比较稳定，波形也很好，红外心率监测信号波形抗干扰能力较强；相比之下是和更好的选择。故选择方案二。2.6蓝牙模块选择蓝牙通信模块选择了一个HC-05蓝牙串口转换器，通过连接到微控制器的串行端口，使微控制器通过HC-05与其他设备通信。模块本身可以在主模式和从模式下运行，并且可以用于各种应用，例如智能家居应用，远程控制，数据记录应用，机器人，监控系统等。

硬件电路3.1STM32单片机核心电路设计智能手环的整体电路设计如图3-1所示：图3-1智能手环原理图本设计选择了STM32F103C8T6单片机作为核心，由意法半导体ST公司生产的一种支持实时仿真和跟踪的32位微控制器。选择这款智能芯片不仅仅简单是因为它的低造价成本,而是因为能够实现这款智能手环所有功能的最大前提下,还可以用于其他更多的实验项目。此款控制芯片较为容易，应用广泛，具有很大的学习和实验研究价值。STM32的主要优点：1.使用ARM最新的、先进架构的Cortex-M3内核2.优异的实时性能3.杰出的功耗控制4.出众及创新的外设5.最大程度的集成整合STM32F103C8T6单片机核心板接口电路图如图3-2所示。图3-2STM32单片机核心板接口原理图3.2液晶显示模块电路设计LCD这种液晶数字显示器主要有两种显示类型：一种是字段显示，字段显示的方式与LED的显示模式相似，都是通过向相应的引脚发送信号来显示；第二种是字符显示则是根据用户需要，显示基本的字符。本文采用了第二种字符显示。本设计的显示模块选择了LCD1602液晶显示器，它最多可以显示两行16个中文字符。LCD1602主要技术参数如下：1.显示容量为16×2个字符；2.芯片工作电压为4.5～5.5V；3.工作电流为2.0mA（5.0V）；4.模块最佳工作电压为5.0V；5.字符尺寸为2.95×4.35（W×H）mm。LCD1602为标准的14脚，其接口引脚说明如下：第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：RW为读写信号线，高低电平时分别进行读、写操作；当RS和RW共同为低电平时可以写入指令或者显示地址；当RS为低、RW为高时可以读忙信号；当RS为高、RW为低时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块开始执行命令。第7～14脚：D0～D7为8位双向串口数据线。第15～16脚：空脚控制指令说明LCD1602液晶的读写、屏幕、光标的操作都是通过编程指令来实现的。（1为高电平、0为低电平），LCD1602液晶模块内部的控制器有11条控制指令，如表3.1所示：表3.1控制命令表序号指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清显示00000000012光标返回000000001*3置输入模式00000001I/DS4显示开/关控制0000001DCB5光标或字符移位000001S/CR/L**6置功能00001DLNF**7置字符发生存贮器地址0001字符发生存贮器地址8置数据存贮器地址001显示数据存贮器地址9读忙标志或地址01BF计数器地址10写数到CGRA或DDRAM）10要写的数据内容11从CGRAM或DDRAM读数11读出的数据内容系统中采用LCD1602作为显示器件输出信息。在本电路中电位器可以调节液晶显示的对比度也就是清晰度。其具体电路原理图如图3-3所示。图3-3LCD1602液晶显示电路原理图3.3倾角传感器模块电路设计本文选择了小而轻薄的ADXL345倾斜传感器来进行实时检测运动状态信息。它的分辨率为13位，3轴加速器，而且功率超低，测量范围为±16g。数字输出采用16位二进制补码格式，可通过SPI（3线或4线）或I2C数字接口访问。ADXL345非常适合移动设备应用。它最小可以测量到低于1.0°的倾角变化。并且这款传感器还具有许多种特殊的检测功能。例如，自由落体检测功能可以检测仪器是否正在掉落；活动和非活动检测功能可以检测运动是否发生；敲击检测可以检测任何方向的单振动和双振动；这些功能都可以单独映射到两个中断输出引脚之一。32级的先进先出缓冲器（FIFO），可以用来存储数据，以最小化主机处理器的负载，并减少系统的总功耗。低功耗模式支持基于运动的智能电源管理，能够检测阈值和运动加速度，以低功耗加速运动。ADXL345模块接口图如图3-4所示。ADXL345模块内部电路图如图3-5所示。图3-4倾角传感器电路原理图图3-5ADXL345模块电路图U2即为稳压芯片，实现5V直流电转化为3.3V直流电，C1-C4为滤波电容。R2、R3为上拉电阻，让信号输入更加稳定。D1为电源指示灯，R1为限流电阻，来保护LED灯D1。3.4脉搏心率传感器模块电路设计关于心率模块，本文选择了PulseSensor心率传感器，它是一款用于脉搏心率测量的光电反射式模拟传感器。将该传感器佩戴在手指和耳垂上后，就可以将脉博信号转换成电信号。使用时把手指轻轻放在脉搏传感器或仪表盘，当人的脉搏快速跳动时,指尖或耳垂的透光性会发生变化，动脉血管血容量发生周期性变化，传感器会捕捉到这种变化，然后对光信号进行滤波、放大，最终输出模拟电压值，从而计算出脉搏心率。[2]同时，LED灯会随着心跳频率闪烁。接口说明1.+外接5V2.-外接GND3.S输出接口（0和1）Pulsesensor脉搏心率传感器原理图如图3-6所示。图3-6脉搏心率传感器接口原理图由于Pulsesensor传感器输出的信号波形不方便单片机采集，所以又添加了LM393比较器将波形重新滤波一下，这样输出的波形就会转换成方便单片机监测采集的方波信号，增加了比较器以后信号的监测也更稳定。LM393比较器模块具体原理图如图3-7所示。R1为分压电阻，将比较模块中监测到的模拟信息被转换成模拟电压信号。与连接到LM393比较芯片第二引脚的电位器的模拟电压相比，可以得到数字信号。R2和R3是限流电阻，以保护LED灯泡，防止LED灯泡烧坏，LED灯在低电平下是有效的。R4是一个上拉电阻，将不确定的信号通过一个电阻钳位在高电平，还可以起到限流作用，使电平信号读取更稳定。C1和C2是滤波电容,C1过滤电源并且让电源输更稳定。C2电容对模拟信号进行滤波，保证模拟信号输出的稳定性。图3-7LM393比较器原理图3.5温度传感器模块电路设计DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统的热敏电阻相比，他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程93.75ms和750ms内完成9～12位的数字量，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃。具有体积小，抗干扰能力强，精度高等特点。并且从DS18B20读出的信息或写入信息仅需要一根口线(单线接口)读写，温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源。[3]DS18B20技术参数1.单线接口方式，仅需要一条口线即可实现双向通讯。2.温度检测范围为-55℃～+125℃，在-10℃～+85℃时精度为±0.5℃，误差为1℃。3.支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯—的三线上，实现组网多点测温，但需要注意的是不可以超过规定数量，超量会使供电电源电压过低，造成信号传输的不稳定。4.工作电源：3.0~5.5V/DC5.使用中不需要任何外围元件。6.电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。7.3DS18B20遵循单总线协议，每次测温时必须有初始化、传送ROM命令、传送RAM命令、数据交换等4个过程。DS18B20一般有2种。第1种是直接是裸露的芯片，主要用于空气温度检测。第2种是防水的不锈钢钢管封装，一般用于水温灯液体温度检测。可以根据使用环境随意选择。在这里我们选择了裸露型的。第一种裸露型如图3-9所示：图3-9DS18B20传感器实物图（裸露）第二种防水型如图3-10所示：图3-10DS18B20传感器实物图（防水）DS18B20温度传感器原理图如图3-11。其中R1为上拉电阻，可以保证DS18B20传感器数据读取更稳定。图3-11DS18B20温度传感器原理图DS18B20温度传感器PCB封装图如图3-12：图3-12DS18B20温度传感器PCB封装3.6蓝牙模块电路设计本文所采用的无线数据通讯模块选择了基于BluetoothSpecificationV2.0带有EDR的蓝牙通信协议的无线数据传输模块HC-05蓝牙通信模块,这种嵌入式蓝牙串口通讯模块（简称蓝牙模块）具有两种工作模式：命令响应工作模式和自动连接工作模式。在自动连接工作模式下模块又可分为主（Master）、从（Slave）和回环（Loopback）三种工作角色。当模块处于自动连接工作模式时，将自动根据事先设定的方式连接的数据传输。主模式：该模块可以主动搜索并连接其它蓝牙模块并接收发送数据。从模式：只能被搜索被其它蓝牙模块连接进行接收发送数据。回环：蓝牙模块就是将接收的数据原样返回给远程的主设备。[4]无线通信工作站的频段2.4GHz,调制频率方式为GFSK。模块最大载波发射功率为4dBm，接收灵敏度-85dBm,可以轻松实现10米的远距离无线通信。可根据实际需要自由设定串口波特率、设备信号名称等指令参数,使用灵活,原理图如图3-13：图3-13HC-05蓝牙原理图HC-05可以与安卓手机自带的蓝牙连接，通讯测试可以使用安卓串口助手软件。左边的单片机向发送串口数据，模块的RXD端口收到串口数据后，自动将数据以无线电波的方式发送到空中。右边的手机APP能自动接收到，并从TXD还原最初左边设备所发的串口数据。

第4章软件设计4.1主程序设计一套完整的控制管理系统不只有硬件系统，还需要完善的软件系统一起组成。若想智能手环成功的工作起来，还需要设计出支持各硬件模块的软件程序，然后烧录到单片机内部。本文选择ARM作为控制中心，KeiluVision5byARM开发环境，这款开发系统环境软件是目前使用STM32单片机系统的一种主流开发软件，使用的非常频繁。程序的文件烧录选择使用的软件是pl2303下载器。4.1.1编程语言选择由于智能手环数据的计算量较大，应用程序比较繁琐而且还用到了许多的浮点数计算。所以选择了C语言作为整个程序的编程语言。对于大多数STM32系列的单片机，使用C语言和使用其他汇编语言相比之下具有以下几个主要优点:1.不需要对处理器的指令集和存储器中的结构了如指掌。2.不必考虑存储器的地址和数据类型等。3.变量选择组合指定操作，大大提高了程序的可读性。4.操作函数和关键字更符合普通人的逻辑思维。5.与使用其他汇编语言软件相比，程序的软件开发和系统调试工作时间大大缩短。C语言的数据库库文件提供了许多标准的基本例程。6.C语言可以将已经编好的程序加到新程序中，省时省力。[5]4.1.2单片机程序开发环境智能手环系统选择的开发环境是KeiluVision5，KeilMDK-ARM是美国Keil软件公司（现已被ARM公司收购）出品的支持ARM微控制器的一款IDE（集成开发环境）。MDK-ARM包含了工业标准的KeilC编译器、宏汇编器、调试器、实时内核等组件。具有业行领先的ARMC/C++编译工具链，完美支持Cortex-M、Cortex-R4、ARM7和ARM9系列器件，包含世界上品牌的芯片。比如：ST、Atmel、Freescale、NXP、TI等众多大公司微控制器芯片。KeiluVision5提供了非常完整的Windows开发环境界面，支持C/C++语言开发，编辑效率很高，能够使开发者非常便利地利用C语言进行研发。是目前国内嵌入式比较流行的一个开发环境。4.1.3FlyMcu程序烧录软件介绍FlyMcu（单片机在线编程专家）是由单片机在线编程网官方出品的一款功能实用的STM32最新串口烧写绿色免费软件。支持进行编程、校验、读器件信息，可以使用连续烧录模式。烧录时，首先要将下载器（即PL2303串口烧写模块）、设备和PC端连接好，具体下载步骤如下：1.打开FlyMcu，找到STMISPtab页面，选中USB转串口COMPORT。2.选择相应的.hex文件。3.设置烧写方式，一定必须要正确选择，RTS高电平进BootLoader，DTR低电平复位。4.然后点击开始编程，即可。4.1.4PL2303串口程序烧写模块介绍通过PL2303串口烧写模块对单片机的程序进行烧写。PL2303串口烧写模块使用USB接口，支持USB1.1或USB2.0通信，支持USB1.1或USB2.0通信，支持STC全系列芯片烧录，模块如图4-1所示。图4-1PL2303模块PL2303串口烧写模块引脚接线说明：1.+5V5V输出，如果电路板有外接5V供电，则此引脚可不接。2.GND接GND。3.RXD接单片机的RXD引脚。4.TXD接单片机的RXD引脚。5.3V33.3V输出，如果电路板有外接3.3V供电，则此引脚可不接。PL2303串口烧写模块与单片机的具体接线图如图4-2所示。图4-2PL2303串口烧写模块与单片机接线图4.1.5程序流程图本系统设计主要采用KeiluVision5软件编写与调试程序，程序语言采取易读性和移植性更高的C语言编写。系统运行流程图如图4-3所示。图4-3主程序设计流程图第5章焊接与调试5.1电路焊接图5-1电路实物图智能手环的电路焊接采用的是原始的手工方法焊接。目前大量的在电子工厂内部进行有机焊接的电子器件产品生产基本上不会再需要采用原始手工焊接方法了，但是普通元器件的修理、系统测试中经常使用原始的手工焊接。如果在电路焊接上出现问题，则会影响到整个控制系统的，手工焊接主要有以下四个步骤：第一步开始焊接；第二步给焊接升温；第三步清理焊接面；第四步检查焊点。每一步都需要极其细心、专注，稍微的差池都可能将元件烫坏。5.2系统调试在整个智能手环系统的通电调试之前，需要观察下焊接是否存在问题，有没有焊点虚焊、漏焊，或者焊料过多，焊点相连，正负极有没有接反等问题。然后用万用表检测一下，电源正负极之间是否短路等严重的电源问题。在调试平台搭建完成之后，需要对平台软件程序系统进行一次调试，若程序调试没有问题，若软件程序调试结果没有任何问题，接下来需要开始反复验证调试系统所有功能条件是否完全满足要求，若系统功能也没有任何问题，需要开始继续调试程序，反复调试进行，直到所有系统功能都完全满足要求为止。5.2.1系统程序调试软件调试步骤如下：1.在KeiluVision5软件中先创建一个工程，然后单击软件菜单栏中的“工程”，输入一个新建立的工程名,并点击保存;然后再将单片式电机工程型号选择是“STM32F103”。2.新建用户源文件：在新建的空白文本中编写程序源代码，编码完成保存文件并文件拓展名“设计名称.c”，新文件创建完成。3.程序编译和调试：单击打开程序运行编译器和调试文件按钮，系统会对文件启动程序运行，在输出窗口中即可直接实时看到系统软件的提示信息，如果发现软件有任何系统错误信息，则须按系统软件实物提示信息要求找出主要系统错误并对其进行及时改正。直到系统软件实物提示没有错误且系统软件实物显示软件各项功能均已经完全符合程序要求才能运行程序为止（Warning不需要管）。图5-2程序编译无误提示界面5.2.2硬件测试最后一步就是进行硬件测试整体性能测试了,主要就是运用万用电压表、直流电源或射频示波器对已经焊接好的器件进行一个整体硬件调试,主要就是检查每一个器件是不是都正常运行工作了,主要测试分为两个测试环节之一动态硬件调试和一个静态硬件调试。其中静态调试主要分为以下三步：1.首先肉眼观察。主要观察连接器件管脚焊接时两个节点管脚接头接口是否饱满,以及两个连接器件相连两个连接器件之间节点管脚接头是否完全焊接相连，或者两个连接器件管脚连接之间管脚没有完全相连焊接好,是否出现短路或充放电异常现象。2.使用万用表调试。首先仔细观察查看各个线的电源管脚连接是否可能出现电源短路,然后仔细检查测量各个电源接线管脚连接电路查看是否电源接线管脚连接正确,有没有出现电源接线管脚位置上的错误。3.上电检查。如果完成第一步和第二步都完全没有出现问题，接下来智能手环就可以开始通电了，通电以后首先观看每个小元器件功能是否正常运行工作,然后在逐一进行测试每个功能。动态上的调试主要目的是保证静态上的调试没有任何技术问题,做最后一个步骤的检查,就是每个测试器件内部能否正常运行工作,能否完全满足我系统需要开发的所有功能,防止每个器件内部发生损坏,影响整个系统正常性能。3实物演示此脉搏心率传感器理论上输出的波形如图5-3所示：图5-3理论上输出心率波形在实际使用中，通过示波器直接检测脉搏心率传感器的输出端，得出的波形图如5-4图所示。和理论波形一致。图5-4实际心率波形图这时的波形并不是标准的方波信号，通过LM393比较器模块滤波后的波形图如图5-5所示。图5-5滤波后的波形经过测试，心率检测系统正常。正常静止状态下，LCD显示屏显示正常室温，图5-6所示。图5-6室内温度手指触碰温度传感器一段时间后，如图5-7所示，LCD显示屏显示温度上升，并且蓝牙将温度数据传输到手机APP上。图5-7LCD显示温度上升把手指放在Pulsesensor脉搏心率传感器上，LCD显示屏上原本为零的心率值产生变化，示出心率的检测结果。手机APP显示结果与LCD显示屏显示结果一致，如图5-8所示。图5-8心率检测结果然后，左右摇晃电路模拟运动状态，摇晃几下后，经过ADXL345倾角传感器与单片机运作计算，如图5-9所示，显示步数为3，运动距离为1.4米。图5-9步数与运动距离此时，手机APP上显示数据与手环系统也一致。如图5-10所示。图5-10手机APP显示数据

结论本文设计了一款基于STM32单片机为核心的基于STM32单片