基于STM32W的老人心率實(shí)時(shí)監測及跌倒檢測系統
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*姿態(tài)角判斷
在三維中間中，我們將人體沒(méi)想成一個(gè)方塊，利用三軸加速度和重力的關(guān)系，我們可以得到三個(gè)姿態(tài)角ρ、θ和φ，如圖4所示。通過(guò)判斷姿態(tài)角的變化，得出身體的姿態(tài)變化。
其中：ρ是X軸與水平面間的夾角；θ是Y軸與水平面之間的夾角；φ是Z軸與重力加速度方向間的夾角。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/159444.htm
1．4 硬件組成和設計
考慮到?jīng)]備的便攜性，我們采用腰掛式，具體的實(shí)現方案如下：采用Li-ion電池供電，由于系統的電源是3．3 V，而Li電池的電池電壓范圍為2．5V-4．2 V，所以方案采用TI的TPS63031DC—DC升降壓芯片。
*STM32W芯片采用系統的3．3 V作為主電源，內核和存儲區域的電源有芯片內部的穩壓器提供；外部時(shí)鐘源為24MHz高頻晶體振蕩器和32．768kHz低頻晶體振蕩器；RF使用的是陶瓷天線(xiàn)。
*ECG信號采集采用了織物式電極，兩處電極分別位于被測者的右胸和腹部；電極輸入前端有ESD保護，輸入阻抗匹配；心電數據存儲芯片選用AT24C02，2kB的e2PROM。
*三軸加速度傳感器采用的是ADI公司數字式傳感器ADXL345，超低功耗，分辨率可達到3．9mg／LSB，能夠測量不到1°的傾斜角變化；I2C通信方式。
*采用1．1寸的OLED屏幕顯示系統的狀態(tài)信息，三個(gè)功能鍵和一個(gè)電源按鍵。
2 軟件設計
STM32W的開(kāi)發(fā)是基于EmberZNet協(xié)議棧的，它是ST公司為用戶(hù)提供的開(kāi)發(fā)包，內部包含了豐富的API函數，用戶(hù)只需調用API即可完成相關(guān)功能。EmberZNet應用程序類(lèi)似于一個(gè)操作系統，系統處理所有的模塊程序都是以任務(wù)調度的形式完成，即：監控任務(wù)(Housekeeping Tasks)。系統主要的任務(wù)有：網(wǎng)絡(luò )維護任務(wù)和處理器維護任務(wù)，后者包括功能按鍵采集任務(wù)、心率檢測和備份曲線(xiàn)任務(wù)、三軸加速度傳感器數據采集任務(wù)及跌倒算法任務(wù)。
2．1 網(wǎng)絡(luò )維護任務(wù)
應用程序中負責管理網(wǎng)絡(luò )相關(guān)性的任務(wù)有：檢測網(wǎng)絡(luò )、加入網(wǎng)絡(luò )、網(wǎng)絡(luò )維護。網(wǎng)絡(luò )拓撲結構如圖所示，設備開(kāi)機工作，在完成初始化以后，必須要加入到既定的家庭網(wǎng)絡(luò )。通過(guò)調用emberStartScan函數完成信道掃描和網(wǎng)絡(luò )的發(fā)現，調用emberScanCompleteHandler函數查看掃描的成功與否，調用mberNetworkFoundHandler查看掃描結果。在加入網(wǎng)絡(luò )之前，需要手動(dòng)選擇自己家庭的PAN ID。配置相關(guān)網(wǎng)絡(luò )參數，選擇一個(gè)父節點(diǎn)，然后調用emberJoinNetwork函數加入到網(wǎng)絡(luò )。
在加入到網(wǎng)絡(luò )以后，作為移動(dòng)端設備的E0是不需要綁定路由的，它必需通過(guò)周期性的輪詢(xún)(定義為5s)與父節點(diǎn)保持聯(lián)系，確保自己“在線(xiàn)”。如果周期性的輪詢(xún)丟失聯(lián)系，要重新加入網(wǎng)絡(luò )，調用emberRejoinNetwork函數。如圖5所示，E0到協(xié)調器的傳輸路徑可以是1、2或3。
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