家庭健康监护系统硬件设计(附件)
本设计为家庭健康监护系统可实现对人体健康数据的实时采集处理，检测人体的健康状况。本设计采用Mega2560处理器作为核心控制芯片，作为数据交换中心主要负责接收采集到的数据并对其进行处理，之后对外输出。家庭健康监护系统用到了DS18B20测温模块、MPU6050三维角度传感器、pulsesensor脉搏心率传感器进行数据采集，分别采集被测人员的体温、姿态、心率等数据，并将采集到的数据送入Mega2560处理器。Mega2560处理器将数据处理后传送至显示屏及APP显示，同时通过ESP8266串口WiFi模块将数据传送至云端存储，当数据超过预警范围会触发报警电路。具有方便、易携、适用群体广等优点。关键词 家庭健康，传感器，微处理器，报警电路
目 录
1 绪论 1
1.1课题研究的背景及意义 1
1.2本设计研究现状 2
1.3本设计的主要内容 3
2 总体方案设计 3
2.1系统硬件总体设计方案 4
2.2系统软件总体设计方案 5
3 硬件模块设计 6
3.1 硬件系统组成 6
3.2 微处理器模块设计 7
3.3 温度采集模块设计 8
3.4 姿态采集模块设计 10
3.5 心率采集模块设计 12
3.6 AD采集模块设计 14
3.7 显示模块设计 16
3.8报警模块设计 19
3.9 通信模块设计 20
4 系统调试 22
4.1 系统调试内容 22
4.2 硬件调试 24
结论 28
致谢 29
参考文献 30
附录 32
1 绪论
目前，我国正处于老龄化加速发展的阶段，老年人口占总人口的比重在缓慢的上升，同时人们对家庭健康护理的需求也在不断增加。而随着现在科技的发展，对家庭健康监护的要求也在提高，主要体现在成本，精力等方面要适应现代社会的需求。此时，传感器技术，网路信息技术，智能操作系统都越来越成熟，在这些条件的激烈碰撞与融合之下，新型的家庭健康监护系统应运而生。
1. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
1 课题研究的背景及意义
进入2000年以来，科学技术进入飞速发展阶段，人们的生活水平得以不断提高，随之而来的是对健康的生活环境要求的提高。与此同时，多数急性致命传染性疾病已经得到控制，目前慢性疾病对人类健康的威胁已远远高于急性传染病。据世界卫生组织估算，到2020年左右导致人类机能下降的主要因素将是慢性疾病，对慢性疾病的监测与治疗也随之会成为人类医疗花费中最昂贵的部分[2]。
目前，我国老年人口占总人口比重已经超过正常标准，全国开始步入老龄化社会。预计到2025年，在我国将会有19.99%的人口进入老龄化阶段，到2050年老年人比重可能会达到惊人的25.36%。我国人口结构正在迅速转变，加速步入老龄化社会，老年人口占总人口过高的比重，在世界范围都是非常少见的[2]。严重制约着社会发展的重要因素之一就是老龄人数的不断增加，影响着人们生活的方方面面，尤其对健康护理方面的影响甚是巨大。与国外相比，在我国老年人的身体素质与同龄的欧美国家相比存在不小的差距。据非权威行的统计，所谓的健康老年人占老年人口的比例只有少的可怜的五分之一左右。然而随着生活水平的提高，与其并行的老龄化加重，这样的比例只会升高不会降低，所以将来我国所面临的老龄化问题还是非常严峻的。而且目前社会的贫富差距有逐渐拉大的趋势，城乡差距也依旧存在，这就造成全体老年人面临的健康问题也大不相同，甚至是相差很大。就拿城镇的老年人就诊来说，大约是其他年龄组就诊率的三倍左右，这还是未考虑到城乡差距和贫富差距的情况下。由此可见，老年人所面临的健康问题可能比我们想象的还要严重[2]。老年群体急需能够触手可及的家庭护理。家庭护理确实能够为老年人提供许多帮助。但是受传统赡养观念所影响或者家庭经济条件的限制，很多老年人都对养老机构存在着或多或少的误解，因此更加不愿意进入养老机构养老，所以呢，在我国养老大多数是由亲属负责，这也成为一种传统。在我国乃至世界养老的方式主要有四种：一是由配偶照料；二是由子女照料；这两种在我国也是最常见的；三是请保姆、钟点工照料，这种情况在经济状况较好的家庭比较常见；四是进入养老机构养老，这种情况在我国现阶段情况下占比还是较少，但在国外却是习以为常。但是在我国，大多数的老年人都是由亲属照料的，随之而来的问题就是可能会给亲属带来一定的压力，主要包括经济、精力等方面。因此，无论是从老年人自身需求角度考虑还是从照顾者角度来说，发展符合时代的家庭健康监护系统都是很有必要的[2]。
综上所述，开发家庭健康监护系统的目的和意义归纳为以下几个方面：
（1）减少健康护理的持续性成本，有效地减少医护资源的浪费；
（2）将健康护理的地点放在家里，能够让老年人更加易于接受，不会对其造成更大的心理压力，也能给他们更多与亲人相处的机会，也有利于治疗恢复；
（3）能够有效地预防一些疾病的发生，也能根据患者自身的需求制定与其相符的治疗预防措施；
（4）减少了去医院就诊的花销和一些不必要的浪费；
（5）为病人到医院的就诊提供一些必不可少的生理数据，更加有利于对病情的及时准确的诊断。
（6）有利于普及一些医疗救护方面的知识，提高医疗防护的能力。
目前市场上的健康监测设备种类较多，但针对人群不是很明确，功能较为单一，并且比较昂贵，因此较为全面的家庭健康监护系统的设计很有必要[6~8]。本系统用于监测家庭成员的体温、姿态、心率，并将实时检测到的数据在显示界面，手机APP和上传到云端。当监测数据到达预设值时实现报警功能。
1.2 本设计研究现状
在全球医疗卫生领域，远程健康监护这种新型的医疗服务模式已经得到了广泛的应用，如家庭健康监护、电子保健、远程咨询、专家系统等应用，该体系已经扩大到了卫生、健康保健等领域，并且不断发展和完善。在国外该领域最早发展起步的国家是美国，美国拥有的世界上最发达的医疗网络资源为其国家的远程医疗的发展提供了基础。
相比于国外远程监护的发展，对于远程健康监护系统的研究我国起步稍晚， 但近些年，随着国内的一些科研工作者和一些单位的不断努力，远程监护方面的研究也取得了显著成就。
清华大学与第三军医大学在这个方面都做出了相应的突破。他们分别开发的系统都通过使用传感器对人体健康数据进行采集，并通过各自的手段将数据传输到医护平台或者日常生活中的PC端或者移动终端，分别采用了有限手段和无线手段，分别通过电话线进行数据的传输，但是这种方法在如今应该比较少见，取而代之的是网线光纤的数据传输，第二种采用的是无线传输，通过电脑发出采集指令，并将采集到的数据进行简单处理后，将数据传输到掌上移动平台。
目 录
1 绪论 1
1.1课题研究的背景及意义 1
1.2本设计研究现状 2
1.3本设计的主要内容 3
2 总体方案设计 3
2.1系统硬件总体设计方案 4
2.2系统软件总体设计方案 5
3 硬件模块设计 6
3.1 硬件系统组成 6
3.2 微处理器模块设计 7
3.3 温度采集模块设计 8
3.4 姿态采集模块设计 10
3.5 心率采集模块设计 12
3.6 AD采集模块设计 14
3.7 显示模块设计 16
3.8报警模块设计 19
3.9 通信模块设计 20
4 系统调试 22
4.1 系统调试内容 22
4.2 硬件调试 24
结论 28
致谢 29
参考文献 30
附录 32
1 绪论
目前，我国正处于老龄化加速发展的阶段，老年人口占总人口的比重在缓慢的上升，同时人们对家庭健康护理的需求也在不断增加。而随着现在科技的发展，对家庭健康监护的要求也在提高，主要体现在成本，精力等方面要适应现代社会的需求。此时，传感器技术，网路信息技术，智能操作系统都越来越成熟，在这些条件的激烈碰撞与融合之下，新型的家庭健康监护系统应运而生。
1. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
1 课题研究的背景及意义
进入2000年以来，科学技术进入飞速发展阶段，人们的生活水平得以不断提高，随之而来的是对健康的生活环境要求的提高。与此同时，多数急性致命传染性疾病已经得到控制，目前慢性疾病对人类健康的威胁已远远高于急性传染病。据世界卫生组织估算，到2020年左右导致人类机能下降的主要因素将是慢性疾病，对慢性疾病的监测与治疗也随之会成为人类医疗花费中最昂贵的部分[2]。
目前，我国老年人口占总人口比重已经超过正常标准，全国开始步入老龄化社会。预计到2025年，在我国将会有19.99%的人口进入老龄化阶段，到2050年老年人比重可能会达到惊人的25.36%。我国人口结构正在迅速转变，加速步入老龄化社会，老年人口占总人口过高的比重，在世界范围都是非常少见的[2]。严重制约着社会发展的重要因素之一就是老龄人数的不断增加，影响着人们生活的方方面面，尤其对健康护理方面的影响甚是巨大。与国外相比，在我国老年人的身体素质与同龄的欧美国家相比存在不小的差距。据非权威行的统计，所谓的健康老年人占老年人口的比例只有少的可怜的五分之一左右。然而随着生活水平的提高，与其并行的老龄化加重，这样的比例只会升高不会降低，所以将来我国所面临的老龄化问题还是非常严峻的。而且目前社会的贫富差距有逐渐拉大的趋势，城乡差距也依旧存在，这就造成全体老年人面临的健康问题也大不相同，甚至是相差很大。就拿城镇的老年人就诊来说，大约是其他年龄组就诊率的三倍左右，这还是未考虑到城乡差距和贫富差距的情况下。由此可见，老年人所面临的健康问题可能比我们想象的还要严重[2]。老年群体急需能够触手可及的家庭护理。家庭护理确实能够为老年人提供许多帮助。但是受传统赡养观念所影响或者家庭经济条件的限制，很多老年人都对养老机构存在着或多或少的误解，因此更加不愿意进入养老机构养老，所以呢，在我国养老大多数是由亲属负责，这也成为一种传统。在我国乃至世界养老的方式主要有四种：一是由配偶照料；二是由子女照料；这两种在我国也是最常见的；三是请保姆、钟点工照料，这种情况在经济状况较好的家庭比较常见；四是进入养老机构养老，这种情况在我国现阶段情况下占比还是较少，但在国外却是习以为常。但是在我国，大多数的老年人都是由亲属照料的，随之而来的问题就是可能会给亲属带来一定的压力，主要包括经济、精力等方面。因此，无论是从老年人自身需求角度考虑还是从照顾者角度来说，发展符合时代的家庭健康监护系统都是很有必要的[2]。
综上所述，开发家庭健康监护系统的目的和意义归纳为以下几个方面：
（1）减少健康护理的持续性成本，有效地减少医护资源的浪费；
（2）将健康护理的地点放在家里，能够让老年人更加易于接受，不会对其造成更大的心理压力，也能给他们更多与亲人相处的机会，也有利于治疗恢复；
（3）能够有效地预防一些疾病的发生，也能根据患者自身的需求制定与其相符的治疗预防措施；
（4）减少了去医院就诊的花销和一些不必要的浪费；
（5）为病人到医院的就诊提供一些必不可少的生理数据，更加有利于对病情的及时准确的诊断。
（6）有利于普及一些医疗救护方面的知识，提高医疗防护的能力。
目前市场上的健康监测设备种类较多，但针对人群不是很明确，功能较为单一，并且比较昂贵，因此较为全面的家庭健康监护系统的设计很有必要[6~8]。本系统用于监测家庭成员的体温、姿态、心率，并将实时检测到的数据在显示界面，手机APP和上传到云端。当监测数据到达预设值时实现报警功能。
1.2 本设计研究现状
在全球医疗卫生领域，远程健康监护这种新型的医疗服务模式已经得到了广泛的应用，如家庭健康监护、电子保健、远程咨询、专家系统等应用，该体系已经扩大到了卫生、健康保健等领域，并且不断发展和完善。在国外该领域最早发展起步的国家是美国，美国拥有的世界上最发达的医疗网络资源为其国家的远程医疗的发展提供了基础。
相比于国外远程监护的发展，对于远程健康监护系统的研究我国起步稍晚， 但近些年，随着国内的一些科研工作者和一些单位的不断努力，远程监护方面的研究也取得了显著成就。
清华大学与第三军医大学在这个方面都做出了相应的突破。他们分别开发的系统都通过使用传感器对人体健康数据进行采集，并通过各自的手段将数据传输到医护平台或者日常生活中的PC端或者移动终端，分别采用了有限手段和无线手段，分别通过电话线进行数据的传输，但是这种方法在如今应该比较少见，取而代之的是网线光纤的数据传输，第二种采用的是无线传输，通过电脑发出采集指令，并将采集到的数据进行简单处理后，将数据传输到掌上移动平台。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/mjsk/382.html
