基于安卓手机的蓝牙心率体温监控手环的设计与实现

李晨+樊业东+潘家伟+王金梅

摘 要：本设计以STC89C52为核心，以安卓手机为监控平台，借助蓝牙技术，利用Pulse Sensor传感器、DS18B20温度传感器，设计了一款测量人体脉搏、体温的监控手环，该手环需要在安卓手机上安装一个APP，通过手机蓝牙与单片机的蓝牙模块进行匹配建立连接，然后单片机将传感器接收到的数据处理传送给手机，手机APP将其显示出来，并且监控收到的数据是否在设定范围之内，如若超出则发出警报声，发送短信给设定的手機号码。测试结果表明：设计能实时监控人体的脉搏和体温，且各项功能均能有效工作。

关键词：监控手环，CH-06蓝牙，DS18B20温度传感器，Pulse Sensor传感器

引 言

如今手机的日新月异的发展，功能逐渐变的越来越齐全，所以在现在有许多的产品都是结合手机来完成他们需要的功能，如佩戴手环来计算一个人一天的运动量；我们可以将其使用到老人、小孩的身上，及时了解他们的身体状况；在睡觉的时候使用，了解他们的睡眠质量。而且手环的使用也是非常的简单，带上手环与你的智能手机建立蓝牙连接，然后打开预装的APP即可，每一个使用智能手机的人都可以熟练地使用[1]。

设计方案

基于安卓手机的蓝牙心率体温监控手环的设计方框图如图2.1所示。单片机[2]负责处理由Pulse Sensor传感器、DS18B20温度传感器的数据[2]，然后经HC-06蓝牙模块发给安卓手机，安卓手机收到数据在APP上显示，并且判断是否需要报警和发送短信。

图2.1 心率体温监控手环总体设计框图

功能原理

制作这样一款手环，它的硬件结构简单，所利用的硬件设备也已经非常成熟。本设计是以STC8952单片机为主控芯片[3]，设计了通过安卓手机[4]实时监控人体心率和体温的手环设备。主要完成过程：在安卓智能手机上安装一个APP软件，通过安卓手机上的蓝牙与单片机上的蓝牙模块进行匹配建立连接，若蓝牙上快速闪烁的灯闪烁变慢，说明已经建立连接，然后经过点击APP软件，身体的心率和体温数据会在手机上实时显示，然后还可以查看历史记录，可以设定心率、体温的正常范围值和如若超出范围值所要发送短信的号码。

主要功能模块

4.1 Pulse Sensor传感器

Pulse Sensor这是一款用于脉搏心率测量的光电反射式模拟传感器，可将其佩戴于手指、耳垂等处，通过导线连接将采集到的模拟信号传输给单片机并转换为数字信号，再通过单片机的简单计算后就可以得到心率数值。测量脉搏的方法是通过光电容积法，基本原理是利用人体组织在血管搏起时造成透光率不同进行测量。

4.2 DS18B20温度传感器

DS18B20是一款支持“一线总线”接口的温度传感器，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高等特点。

4.3 HC-06 蓝牙接收模块

HC-06 蓝牙模块，其TXD与RXD引脚分别接STC89C52的RXD（P3.0）和TXD（P3.1）。蓝牙模块上有一个LED灯，当LED灯常亮时表示蓝牙数据开始传输[5]。

软件设计

5.1 主程序流程及相关说明

监控手环的工作流程：在安卓智能手机上安装一个APP软件，然后在安卓手机的设置里打开手机的蓝牙，找到表示监控手环蓝牙模块的HC-06的标示，点击配对。在与监控手环上的蓝牙模块配对好了后，点击监控手环APP软件，在菜单栏点击搜索蓝牙设备，在已配对设备里找到HC-06，点击建立连接，建立连接时，若蓝牙上快速闪烁的灯闪烁频率变慢，说明建立连接完成。身体的心率和体温数据会在手机上实时显示，点击可以查看之前记录的数据；点击体温或脉搏文字下面的输入框，可以更改对应数值范围，点击更新范围可以更新刚刚更改的数值范围；点击报警旁的输入框可以更改报警电话，点击允许报警，手机将检测接受到的数据是否在之前输入的范围内，如果数据超出之前输入的范围值，手机将马上发出警报声，并同时发送短信给输入框里设定的号码。

5.2 测试结果与分析

（1）该实物包括单片机STC89C52核心控制模块、电源模块、HC-06蓝牙接收模块、DS18B20温度传感器、Pulse Sensor传感器等组成。

（2）当给此系统通上电时，单片机上的蓝牙模块上的LED灯会快速闪烁，Pulse Sensor传感器会发出绿光。

（3）当安卓手机蓝牙与单片机上的蓝牙进行匹配成功时，蓝牙模块上的LED闪烁频率变慢，此时说明连接已经建立。这时将传感器戴在手上，然后，手机端就可以查看到实时的体温，脉搏数据。

（4）点击手机屏幕左下角按键可以删除之前记录的数据。

（5）点击手机屏幕上允许报警的勾选，手机将启动监控报警程序，当体温或脉搏数据不在预先设定的范围内，手机将发出报警声。

（6）报警的同时，将发送短信到屏幕上预先输入的报警电话。

结论：

本文以STC89C52单片机为采集处理数据的核心器件，以安卓手机为监控平台，借助手机蓝牙技术，采用了Pulse Sensor传感器和DS18B20温度传感器，实时对人体脉搏和体温的监控。相对传统的体温、脉搏监控仪器，本设计使用了无线控制，监测更加的便捷、简单，与智能手机相结合，更加适应时代的发展。对设计的测试结果表明，本设计达到了预期要求，实现了基于安卓手机的蓝牙心率体温监控手环的功能要求。

参考文献：

[1] 友 文. 让生活更精彩——走进可穿戴智能设备[J]. 电脑知识与技术2014， （01）： 11-13.

[2] 党安明，张钦军. 传感器与检测技术[M].北京：北京大学出版社， 2011， （03）： 4-7.