健康监测手环系统的设计

0 引言

随着社会竞争的日趋激烈，年轻人的工作压力逐渐增

大，他们很少有时间关注老人和小孩的出行活动和生命体征

问题，例如由于运动量较少引起的肥胖问题、老年人的跌倒

报警问题、运动状态监测和热量消耗问题、心率和运动量的

测量问题[1~4]，

为了解决上述问题，本文设计一款运动手环安全监测系统——运动手环，目前已有一些文献[5~8]研究关

于智能手环在健康医疗、跌倒监测、人体走路运动量消耗和

人体运动动作的捕捉方面的应用，与前人研究相比，本系统

具有计步、定位和监测生命体征的功能，它可以通过计步器

的功能计算出一个人行走的步数，通过GPS 定位功能确定运

动的距离，从而可以确定消耗的卡路里数，方便人们把握自身

和家庭成员的运动情况。该健康监测手环系统主要由MPU6050

三轴加速度陀螺仪传感器、脉冲心率传感器、GPS 定位模块、

OLED 显示模块和MK60N512VMD100单片机五部分组成。1 系统硬件设计

运动手环的硬件结构包括系统处理器模块，传感

器模块，GPS 模块和OLED 亮屏显示模块。处理器采用

MK60DN512ZVLQ10芯片，此处理器是恩智浦公司推出的ARM-

CORTEX-M4为内核的32位处理器。K60具有相当强大的

存储容量和数据计算能力；传感器模块包括加速度传感器MPU6050，其内部包括有多路AD，可将获取到的模拟数据转换为数字信号通过IIC 传送到处理器中，通过处理获取人体运动状态、实现步数测量功能和控制OLED 亮灭功能；脉冲心率传感器pulse sensor 输出模拟信号，经AD 处理，实时检测人体心跳数据，GPS 模块以串口方式发送数据到处理器中，用于获取位置坐标信息；OLED 亮屏显示模块选用0.91寸OLED12832

液晶屏，

其具有体积小、显示速度快、功耗低等特点。手环硬件结构如图1所示。图1 手环硬件结构图

基金项目：受到大学生创新创业计划项目（110418083，110418085）资助。heart rate sensor, it can real-time monitor the human motion state. The data of state and heartbeat are acquired by GPS module and displayed by OLED liquid crystal. It also has the function of reminding and alarming the human body. The system has the advantages of simple structure, various functions, high sensitivity, high accuracy of detection data, low cost and simple, convenient and practical features.Keywords ：MK60 single chip microcomputer;Pulse heart rate detection;Acceleration sensor;GPS positioning