基于TENG的呼吸测量与识别系统：从蓝牙到WiFi的改造与上位机实现

基于TENG的呼吸测量与识别系统：从蓝牙到WiFi的改造与上位机实现

1. 引言

摩擦纳米发电机（Triboelectric Nanogenerator, TENG）作为一种新型自供能传感技术，能够将机械能转化为电信号，在可穿戴健康监测领域展现出巨大潜力。呼吸频率和模式是反映人体生理状态的重要指标，利用TENG传感器贴附于胸部或腹部，可将呼吸引起的形变转化为电压信号，进而实现非侵入式、连续性的呼吸监测。

本项目的初始硬件平台是一块四通道TENG信号采集板，通过蓝牙模块将数据传输至PC端进行显示与存储。为进一步提升传输距离、稳定性和与网络环境的融合能力，需要将通信方式从蓝牙改为WiFi，并将原本的四通道采集简化为单通道（针对呼吸监测单点即可满足要求）。现有硬件已完成了物理改动（四通道改单通道、蓝牙模块替换为WiFi模块），但软件部分仍沿用蓝牙协议，无法与WiFi模块协同工作。此外，原配套的PC端软件仅支持蓝牙串口通信，无法满足WiFi网络传输下的实时波形显示与CSV保存需求。

本文档将详细介绍如何修改嵌入式代码，使其通过WiFi模块（以ESP8266为例）将采集的TENG信号发送至上位机；同时设计一套基于Python的上位机软件，实现数据接收、实时波形绘制、CSV文件存储等功能。全文提供详细的代码实现与解释，旨在为类似项目的开发与改造提供完整参考。

2. 硬件概述与改动说明

2.1 原始板卡配置

原测量板基于STM32F103C8T6（或Arduino Mega 2560）微控制器