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【单片机毕业设计】基于 STM32/51 单片机的心率血氧监测声光报警系统设计，基于 STM32/51 单片机与 MAX30102 的人体健康体征监测装置开发（024101）

news 2026/7/10 5:13:00

文章目录

20 个相关毕业设计备选题目
项目研究背景
摘要
总体方案
核心功能
- 一、基础采集显示功能
- 二、核心阈值配置功能
- 三、核心声光报警功能
- 四、辅助按键交互功能
技术路线
项目演示
关于我们
- 项目案例
- 源码获取

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20 个相关毕业设计备选题目

基于 STM32/51 单片机的心率血氧监测声光报警系统设计
基于 STM32/51 单片机与 MAX30102 的人体健康体征监测装置开发
基于单片机的 LCD1602 心率血氧采集报警终端设计与实现
基于 STM32/51 单片机的可阈值配置健康监测报警设备研发
基于 MAX30102 传感器的便携式心率血氧预警系统设计
基于单片机按键交互的体征参数声光报警监测仪开发
基于 STM32/51 单片机的居家心率血氧实时检测装置设计
单片机驱动 MAX30102 的健康数据显示与超限报警系统实现
基于 STM32/51 单片机的多按键可调阈值血氧心率监测设备
面向居家监护的单片机心率血氧声光报警终端设计
基于 MAX30102 的单片机便携式人体体征预警装置开发
基于 STM32/51 单片机与 LCD1602 的健康参数采集系统设计
单片机控制 LED 与蜂鸣器的心率血氧超限报警系统研发
基于四按键交互的单片机心率血氧监测仪设计与调试
低成本单片机 MAX30102 健康体征实时监测报警装置实现
基于 STM32/51 单片机的便携式生命体征采集预警系统
单片机 LCD1602 显示的心率血氧阈值自定义报警设备设计
基于 MAX30102 传感器的居家简易健康监测单片机系统开发
集成声光提示的单片机心率血氧智能监测终端设计
基于 STM32/51 单片机的可配置式人体血氧心率报警装置研发

项目研究背景

随着物联网与嵌入式硬件技术快速普及，居家健康监护、便携式体征检测设备逐步走进大众日常生活，基层社区健康筛查、家庭日常健康自检对低成本轻量化生理监测装置需求持续提升。当前市面上专业医用监护设备成本高昂、体积庞大，不适合普通家庭日常使用；市面简易心率血氧采集设备大多仅实现基础数据读取，缺少自定义阈值配置、声光分级报警功能，监测数据仅瞬时展示无异常提醒，智能化程度较低。传统分立元器件搭建的体征检测装置多采用固定告警阈值，无法适配老人、青年等不同人群生理指标差异，且人机交互操作繁琐，缺少设置、增减、退出一体化按键交互逻辑，设备适配性较差。嵌入式 STM32 与 51 单片机开发技术成熟、硬件成本低廉，搭配 MAX30102 光学传感模块可精准采集心率、血氧数据，结合 LCD1602 字符显示屏、蜂鸣器与 LED 指示灯可构建完整闭环监测系统。依托成熟嵌入式开发技术设计可自定义告警阈值的心率血氧声光报警监测装置，能够弥补现有简易监测设备功能单一、无灵活预警机制的缺陷，满足普通家庭低成本健康自检需求，具备实际落地应用价值，因此开展本课题研究具备现实必要性。

摘要

本课题以 STM32 或 51 单片机为控制核心，结合 MAX30102 光学传感模块、LCD1602 显示屏、LED 指示灯、蜂鸣器与功能按键，设计一款便携式心率血氧监测声光报警装置。系统通过 MAX30102 实时采集人体心率、血氧数据并传输至单片机，由 LCD1602 完成实时数值可视化展示；配套设置、增加、减小、退出四枚功能按键，支持用户自定义心率上下限、血氧最低告警阈值。当实时监测数值超出预设阈值时，设备同步触发 LED 灯光提示与蜂鸣器声光报警，提醒使用者生理指标异常。本文完整阐述硬件电路搭建、底层驱动程序编写、阈值交互逻辑与报警控制程序开发流程，完成硬件调试与功能实测。测试结果表明，该装置可稳定采集、显示体征数据，阈值修改与超限报警功能运行可靠，硬件成本低、操作简单，适用于居家简易健康监测场景，符合本科嵌入式系统开发研究范畴。

总体方案

主控硬件：STM32 单片机 / 51 单片机
选型理由：两款单片机均为本科嵌入式教学主流芯片，开发资料完善、编程门槛低，IO 端口资源充足，可同时驱动传感器、显示屏、按键与声光外设，硬件成本低廉。
硬件作用：作为整套装置的控制核心，接收 MAX30102 采集的心率血氧原始数据，完成数据解析运算；响应 4 枚功能按键的输入指令，存储用户自定义告警阈值；驱动 LCD1602 刷新显示数据；判定体征数值是否超限，控制 LED 与蜂鸣器实现声光报警。
使用场景：整套设备的核心运算与控制载体，集成所有外设驱动逻辑。
采集硬件：MAX30102 血氧心率传感器模块
选型理由：集成红外、红光光学传感单元，无需复杂外部电路，I2C 通信协议适配 STM32/51 单片机，可直接输出心率、血氧换算数据，适合便携式体征采集设备。
硬件作用：贴合人体指尖采集光电容积脉搏波信号，完成原始光电信号处理，通过 I2C 总线将心率、血氧数值传输至主控单片机。
使用场景：人体生理体征数据采集输入端。
显示硬件：LCD1602 字符液晶显示屏
选型理由：工业级低成本字符显示屏，驱动代码成熟，仅需少量 IO 口即可驱动，满足心率、血氧双数值同步显示需求，适配本科简易显示开发。
硬件作用：接收单片机发送的数据指令，实时刷新展示当前心率、血氧检测数值，切换阈值设置界面展示用户自定义告警参数。
使用场景：人机可视化数据交互窗口。
交互硬件：独立轻触按键 4 枚（设置、增加、减小、退出）
选型理由：独立按键电路简单，单片机 IO 口可直接读取电平信号，逻辑控制简单易实现，适配简易参数调节交互场景。
硬件作用：设置键切换正常监测界面与阈值配置界面；增加 / 减小键调整心率高低阈值、血氧下限阈值；退出键保存参数并返回实时监测界面。
使用场景：用户自定义告警阈值的操作交互单元。
报警硬件：LED 指示灯、有源蜂鸣器
选型理由：器件体积小、驱动简单，低电平即可触发，声光组合提示效果直观，硬件电路搭建难度低。
硬件作用：监测数值超出设定阈值时，LED 持续闪烁、蜂鸣器间歇鸣叫，实现双重异常声光提醒。
使用场景：生理指标异常预警输出单元。
辅助硬件：计算机（开发调试环境）
选型理由：嵌入式开发必备调试设备，支持代码编写、编译、烧录与在线调试。
硬件作用：搭载 Keil 开发软件完成单片机程序编码、编译，通过下载器将程序烧录至 STM32/51 单片机，串口调试观测传感器原始数据。
使用场景：前期程序开发、硬件调试、功能测试载体。

核心功能

一、基础采集显示功能

MAX30102 体征数据采集与 LCD1602 实时显示
实现效果：设备上电后，MAX30102 持续采集指尖心率、血氧数据，单片机完成数据滤波换算后，同步推送至 LCD1602 屏幕稳定展示实时心率、血氧数值。
操作逻辑：用户将手指贴合传感器采集区，无需额外操作，屏幕自动刷新最新体征数据。
核心作用：完成人体生理指标采集与可视化输出，为阈值判断、报警功能提供基础数据支撑。
使用场景：日常居家实时查看自身心率、血氧基础健康数据。

二、核心阈值配置功能

心率上下限、血氧下限阈值自定义设置
实现效果：按下设置按键后，LCD1602 切换至参数配置界面，光标跳转至待修改阈值位置，通过增加、减小按键调整对应数值，可分别修改心率过高阈值、心率过低阈值、血氧最低告警阈值。
操作逻辑：设置键切换参数项，增加键数值自增，减小键数值自减，调整完成后按下退出键，系统自动保存全部自定义阈值并返回实时监测界面。
核心作用：适配不同年龄、身体状态人群的差异化生理指标标准，解决固定阈值适配性差的问题。
使用场景：老人、中青年等不同使用者根据自身健康标准调整告警临界值。

三、核心声光报警功能

体征数值超限声光预警
实现效果：系统实时对比当前采集数据与用户预设阈值，当心率高于上限、心率低于下限或血氧低于设定最低值时，立即触发 LED 指示灯高频闪烁，同时蜂鸣器间歇发出提示音；指标恢复正常后，声光报警自动停止。
操作逻辑：无需人工干预，设备后台实时判定数据，异常状态自动触发报警，指标回归正常后自动解除预警。
核心作用：及时提醒使用者生理指标出现异常，实现主动健康风险提示。
使用场景：居家独处监测时，快速察觉心率、血氧异常情况。

四、辅助按键交互功能

四按键一体化人机交互控制
实现效果：4 枚按键分工明确，覆盖界面切换、参数修改、保存退出全流程操作，按键按压响应灵敏，无指令冲突。
操作逻辑：设置键进入配置模式，增减键调节参数，退出键保存参数并回到监测主界面，多按键配合完成完整参数配置流程。
核心作用：提供简易、完整的人机操作渠道，实现设备功能自定义控制。
使用场景：所有需要修改告警阈值的设备操作场景。

技术路线

C 语言
选型理由：嵌入式单片机开发标准编程语言，语法简洁，底层硬件控制能力强，本科嵌入式课程核心教学语言，开发资料丰富。
课题用途：编写 STM32/51 单片机底层驱动代码，包含 MAX30102 传感器驱动、LCD1602 显示驱动、按键扫描程序、阈值存储逻辑、声光报警控制主程序。
Keil MDK（STM32 开发） / Keil C51（51 单片机开发）
选型理由：行业主流单片机编译开发工具，完美适配两款单片机，内置编译器、在线调试、程序烧录一体化功能，高校嵌入式教学通用软件。
课题用途：完成 C 语言代码编写、语法编译、程序调试，通过下载器将程序烧录至单片机开发板，在线观测传感器数据与程序运行状态。
Altium Designer
选型理由：本科电子电路设计主流软件，操作简单，支持原理图绘制与 PCB 布局，满足简易硬件电路设计需求。
课题用途：绘制整套监测装置硬件电路原理图，规划单片机、传感器、显示屏、按键、声光器件之间的硬件接线逻辑。
STM32 标准库 / 51 单片机寄存器开发
选型理由：STM32 标准库封装底层寄存器操作，降低开发难度；51 单片机寄存器开发逻辑直观，适合入门嵌入式开发学习，均适配本科开发水平。
课题用途：简化 IO 端口、I2C 通信、定时器等外设初始化代码编写，快速搭建传感器与显示屏通信底层逻辑。
串口调试助手
选型理由：轻量免费调试工具，可接收单片机串口输出数据，实时查看传感器原始采集数值。
课题用途：硬件联调阶段验证 MAX30102 数据采集是否准确，排查数据读取异常、数值跳变等程序 bug。
万用表、杜邦线、面包板
选型理由：嵌入式硬件调试基础工具，成本低、操作简单，是本科硬件实验标配器材。
课题用途：硬件电路搭建、接线导通性检测、供电电压测量，排查短路、虚接等硬件故障。
Proteus 仿真软件
选型理由：支持 STM32、51 单片机与各类传感器、显示屏虚拟仿真，无需实体硬件即可预调试程序逻辑。
课题用途：硬件实物焊接前完成程序逻辑仿真验证，提前修正代码漏洞，降低实物调试返工成本。

项目演示

关于我们

博主本身从事开发软件开发、有丰富的编程能力和水平、累积给上千名同学进行辅导、有自己的独立工作室，目前只专注做自己专业领域的事。团队人员有多年架构师设计经验、多人有参加校企合作经验，被多个学校常年聘为校外企业导师，指导学生毕业设计并参与学生毕业答辩指导，有较为丰富的相关经验。期待与各位高校教师、企业讲师以及同行交流合作。