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【单片机毕业设计】基于单片机的多传感器睡眠体征采集终端设计基于 STM32 的卧床护理智能监测预警系统开发（015201）

news 2026/7/31 13:33:32

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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
- 一、核心控制硬件
- 二、数据采集传感器硬件
- 三、人机交互与报警硬件
- 四、开发运行硬件环境
核心功能
- 一、核心数据处理功能
- 二、数据可视化显示功能
- 三、运动翻身检测统计功能
- 四、生理指标采集功能
- 五、参数自定义配置辅助功能
- 六、异常预警核心功能
技术路线
项目演示
关于我们
- 项目案例
源码获取

20 个相关毕业设计备选题目

基于 STM32 的睡眠体征与翻身次数监测装置设计
基于 STM32 的心率血氧体温采集与声光报警系统
基于传感器的人体睡眠多体征监测终端开发
基于 STM32F103 的卧床人员体征预警设备设计
基于 MPU6050 的翻身检测与生理参数监测系统
基于 MAX30102 的睡眠健康监测报警装置实现
基于单片机的多传感器睡眠体征采集终端设计
基于 STM32 的卧床护理智能监测预警系统开发
基于多传感器融合的人体睡眠状态监测仪设计
基于 OLED 显示的生理参数阈值声光报警装置
基于 STM32 的老人卧床翻身与生命体征监测器
基于 DS18B20 的体温心率血氧监测系统设计
基于单片机阈值配置的睡眠体征预警设备实现
基于嵌入式的卧床患者翻身计数与健康监测终端
基于 STM32 的多生理信号采集与声光告警系统
嵌入式平台下睡眠翻身次数与体征监测装置设计
基于传感器阵列的居家卧床健康监测终端开发
基于 STM32 单片机的生理参数超限报警系统实现
基于 MPU6050 与 MAX30102 的睡眠监测仪设计
基于嵌入式技术的卧床人群智能护理监测装置

项目研究背景

老龄化社会进程持续加快，居家养老、医院卧床病患、术后休养人群规模逐年扩大，人体睡眠状态与基础生理体征实时监测成为护理领域刚需。现阶段传统护理模式依靠人工定时巡检记录翻身次数、测量体温、心率血氧，存在人力成本高、数据记录滞后、异常状况发现不及时等问题；市面现有简易监测设备多功能单一，仅支持单一指标检测，无法同步采集翻身动作、心率、血氧、体温多维度数据，且缺少自定义阈值与本地声光预警能力，设备数据交互界面简陋，难以适配居家、病房轻量化护理场景。嵌入式单片机与微型传感器技术日趋成熟，低成本、低功耗感知器件为便携式体征监测设备开发提供硬件支撑，物联网嵌入式开发也成为计算机专业本科实践主流研究方向。针对现有监测设备功能碎片化、智能化程度不足、参数预警灵活性差的行业痛点，本课题以 STM32 单片机为控制核心，融合运动、光电、温度多类传感器搭建一体化监测终端，集成数据本地显示、参数阈值自定义、异常声光报警、翻身计数清零功能，弥补传统监测方案缺陷，为居家与病房轻量化智能护理提供低成本落地设备，具备实际应用价值与工程研究意义。

摘要

本课题设计一款基于 STM32F103C8T6 单片机的卧床人群睡眠体征智能监测装置，集成多类传感器实现翻身次数、心率、血氧、体温同步采集。硬件搭载 MPU6050 运动传感器识别翻身动作，MAX30102 光电传感器采集心率血氧数据，DS18B20 完成体表温度检测，搭配 OLED 屏幕实时展示全部监测数据。系统配备实体按键实现心率、血氧、体温上下限阈值自定义配置，当生理指标超出设定安全区间时触发声光报警，同时支持一键清零翻身统计次数。课题采用嵌入式 C 语言完成底层驱动、数据滤波、逻辑判断程序开发，搭建完整硬件实物并完成功能调试与性能测试。测试结果表明设备可稳定完成多体征并行采集、本地可视化显示与超限预警，装置成本低廉、便携易操作，适用于居家养老、医院病房卧床护理场景，为轻量化嵌入式生理监测设备开发提供可行实现方案。

总体方案

一、核心控制硬件

STM32F103C8T6 单片机
作用：作为整套设备主控单元，完成全部传感器数据读取、数据运算滤波、屏幕显示驱动、按键逻辑处理、声光报警控制；选型理由：主流入门级 32 位嵌入式芯片，外设资源丰富，开发资料完善，适配本科嵌入式开发学习，成本低廉；使用场景：装置核心控制板，统筹所有外设协同工作；架构逻辑：单片机通过 I2C、单总线通信协议分别对接各传感器与显示屏，GPIO 引脚连接按键、声光报警模块。
OLED 0.96 寸 I2C 显示屏
作用：可视化输出翻身次数、实时心率、血氧饱和度、体温数值；选型理由：低功耗、屏幕体积小巧，I2C 通信占用引脚少，驱动代码成熟；使用场景：设备前端数据交互界面；架构逻辑：通过 I2C 总线与 STM32 主控通信，实时刷新采集到的各项体征数据。

二、数据采集传感器硬件

MPU6050 六轴姿态传感器
作用：采集三轴加速度、角速度数据，通过姿态算法识别人体翻身动作并累计计数；选型理由：集成度高，运动识别精度满足翻身检测需求，通信协议简单易开发；使用场景：贴合床垫、人体躯干采集翻身运动信号；架构逻辑：I2C 总线传输姿态原始数据至主控，单片机解析判断翻身动作。
MAX30102 光电血氧心率传感器
作用：光电容积脉搏波采集，算法换算实时心率、血氧饱和度数值；选型理由：专用生理检测传感器，内置信号放大电路，无需复杂外部调理电路；使用场景：手指接触式生理指标采集；架构逻辑：I2C 上传原始光信号数据，主控完成滤波与生理参数计算。
DS18B20 数字温度传感器
作用：采集人体体表温度数据；选型理由：单总线通信，硬件接线简单，测温精度满足人体体温监测需求；使用场景：贴近皮肤完成体温采集；架构逻辑：单总线与主控交互，定时读取温度数值。

三、人机交互与报警硬件

独立轻触按键模块
作用：实现心率、血氧、体温阈值上下限设置、翻身计数清零操作；选型理由：结构简单，GPIO 直接驱动，逻辑编程难度低；使用场景：设备本地参数调节操作入口；架构逻辑：GPIO 引脚扫描按键电平，识别不同按键触发对应功能逻辑。
有源蜂鸣器 + 红色 LED 指示灯
作用：生理指标超出设定阈值时实现声光同步报警；选型理由：功耗低、驱动简单，直观提示异常体征；使用场景：异常状态警示输出；架构逻辑：主控 GPIO 输出高低电平控制蜂鸣器发声、LED 点亮。

四、开发运行硬件环境

开发电脑：搭载 Windows10 操作系统，酷睿 i5 及以上处理器、8GB 运行内存；用于程序编写、编译、烧录与硬件调试；硬件整体架构：以 STM32 单片机为中心，各传感器、显示、按键、报警外设通过对应通信总线、GPIO 引脚接入主控，形成一体化嵌入式监测终端。

核心功能

一、核心数据处理功能

STM32 主控数据处理功能
实现效果：统一接收三类传感器原始采集数据，完成信号滤波、数值换算、动作判断运算；操作逻辑：单片机循环轮询读取传感器数据，消除采集噪声干扰，将原始电信号转换为可读生理、运动数值；使用场景：设备后台底层数据运算；核心作用：为显示、报警、计数功能提供标准化有效数据；实现目标：保证采集数据稳定、误差控制在合理范围。

二、数据可视化显示功能

OLED 屏幕多参数实时显示功能
实现效果：屏幕分页或分栏同步展示累计翻身次数、当前心率、血氧饱和度、体表温度四项数据；操作逻辑：主控完成数据计算后实时推送至显示屏，1 秒刷新一次画面；使用场景：护理人员直观查看实时监测指标；核心作用：本地无电脑即可查看全部监测数据；实现目标：清晰直观展示所有监测维度信息。

三、运动翻身检测统计功能

MPU6050 翻身次数采集计数功能
实现效果：识别人体翻身姿态变化，每完成一次翻身自动累加计数并实时更新；操作逻辑：持续读取姿态传感器加速度数据，设定动作阈值判定翻身行为，触发后计数器自增；使用场景：卧床患者夜间、长期休养翻身频次统计；核心作用：量化人体翻身活动量，辅助评估卧床护理质量；实现目标：准确识别翻身动作，无漏计、误计情况。

四、生理指标采集功能

MAX30102 心率血氧检测功能
实现效果：接触人体手指后输出实时心率值、血氧百分比；操作逻辑：传感器发射红外、红光采集脉搏波形，主控算法换算生理参数；使用场景：日常睡眠、卧床状态生命体征采集；核心作用：获取两项关键心血管健康指标；实现目标：输出稳定、符合常规血氧心率检测误差标准。
DS18B20 体温检测功能
实现效果：持续采集体表温度，输出精确到小数点后一位的温度数值；操作逻辑：定时读取温度传感器寄存器数值，转换为摄氏温度；使用场景：持续监测人体基础体温变化；核心作用：捕捉体温异常波动；实现目标：测温误差满足人体监测使用需求。

五、参数自定义配置辅助功能

按键阈值参数设置功能
实现效果：通过实体按键切换设置界面，分别调整心率、血氧、体温安全上下限；操作逻辑：按键切换参数项、增减阈值数值，确认后保存参数至单片机内存；使用场景：根据老人、病患不同身体状况自定义安全标准；核心作用：适配不同人群差异化监测预警标准；实现目标：灵活修改各项生理指标报警边界。
翻身次数一键清零功能
实现效果：按下指定按键后，累计翻身计数直接归零，重新开始统计；操作逻辑：独立按键触发计数器变量重置；使用场景：每日更换监测周期、更换监测对象时重置统计数据；核心作用：方便分时段、分人群统计翻身频次；实现目标：快速重置计数，操作简单便捷。

六、异常预警核心功能

生理指标超限声光报警功能
实现效果：心率、体温数值高于 / 低于设定上下限，血氧数值低于设定下限，同步触发蜂鸣器响铃、红色 LED 闪烁；操作逻辑：主控实时对比监测数值与保存阈值，超出安全区间立即输出报警电平，指标恢复正常自动停止报警；使用场景：护理人员不在场时及时提示人体生理异常；核心作用：主动预警健康风险，避免延误护理干预；实现目标：异常状态即时触发报警，正常指标自动解除告警。

技术路线

编程语言：嵌入式 C 语言
选型理由：STM32 单片机底层开发标准编程语言，运行效率高，硬件控制精准；具体用途：编写传感器驱动、数据滤波算法、屏幕显示程序、按键逻辑、报警控制、翻身计数核心业务代码。
开发框架 / 库：STM32 标准外设库（StdPeriph_Lib）
选型理由：入门级 STM32 开发通用库，封装基础外设操作，降低底层寄存器开发难度，适配本科生学习；具体用途：配置单片机 GPIO、I2C 通信、定时器等外设资源，简化传感器与显示屏驱动开发。
开发工具：Keil MDK5
选型理由：ARM 内核单片机专用集成开发环境，支持代码编写、编译、调试、程序烧录一体化操作，高校嵌入式课程主流教学工具；具体用途：项目工程搭建、代码编辑编译、程序下载至 STM32 开发板、在线硬件调试。
硬件调试工具：ST-LINK 下载器、万用表
选型理由：低成本嵌入式配套调试设备，满足程序烧录与硬件电路通断检测需求；具体用途：实现电脑与单片机程序传输，排查接线短路、供电异常等硬件故障。
辅助设计软件：Visio 2019
选型理由：操作简单，绘图功能适配硬件架构、程序流程图绘制；具体用途：绘制系统硬件整体框图、软件程序逻辑流程图，用于毕业设计图纸撰写。
运行环境：STM32F103 单片机裸机环境（无操作系统）
选型理由：裸机开发逻辑直观，无需掌握复杂实时操作系统，符合本科嵌入式基础教学范围；具体用途：整套监测装置程序直接在单片机硬件裸机上循环运行。
测试工具：串口调试助手
选型理由：轻量串口上位机软件，免费易用；具体用途：通过单片机串口输出原始采集数据，验证传感器采集精度、算法运算结果，完成系统功能性能测试。
文档编写工具：Microsoft Word
选型理由：高校毕业设计标准文档编辑软件；具体用途：撰写毕业设计开题报告、论文正文、功能测试报告、设计说明书。

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。