基于STM32的智能手环系统该怎样去设计呢

一、系统方案的设计
　　1.1系统功能分析
　　本设计是由STM32F103C8T6最小系统电路，DS3231时钟模块，ADXL345计步模块，MAX30102血氧心率模块，DS18B20温度模块，MPU6050体位检测模块，2.4寸TFT彩色液晶屏显示模块组成的嵌入式智能手环系统。
　　（1）通过DS3231时钟模块实现日期显示的功能
　　（2）使用传感器ADXL345检测人步数
　　（3）通过MAX30102传感器实时检测血氧心率；
　　（4）通过传感器DS18B20进行温度测量。
　　（5）通过MPU6050体位检测卧床病人是否跌倒或可以通过此功能蜂鸣器警报呼叫。
　　（6）通过2.4寸TFT彩色液晶屏实时显示日期，步数，距离，心率，血氧，跌倒状态以及温度值。
　　1.2系统总体结构
　　
　　二、硬件电路的搭建
　　2.1STM32最小系统组成部分
　　
　　2.2S硬件引脚连接
　　
　　三、软件设计
　　本设计采用轮询的操作方式，首先在系统中断中间隔不同的时间给相应的标志位置一，比如：计步每隔0.2s计步标志位置一，时钟每隔1s置一一次。然后在主循环中检测标志位，如果标志位置一。刷新相应的值。
　　3.1系统流程图
　　
　　3.2主函数代码
　　#include “stm32f10x.h”
　　#include “delay.h”
　　#include “led.h”
　　#include “uart.h”
　　#include “stdio.h”
　　#include “ds18b20.h”
　　#include “Lcd_Driver.h”
　　#include “TFT_demo.h”
　　#include “GUI.h”
　　#include “key.h”
　　#include “mpu6050.h”
　　#include “inv_mpu.h”
　　#include “inv_mpu_dmp_motion_driver.h”
　　#include “math.h”
　　#include “MAX30100.h”
　　#include “MAX30100_Filters.h”
　　#include “MAX30100_PulseOximeter.h”
　　#include “MAX30100_SpO2Calculator.h”
　　#include “myiic.h”
　　#include “timer3.h”
　　#include “adxl345.h”
　　#include “myiic_2.h”
　　#include “DS3231.h”
　　u8 ReadAdxl345; //定时读取adxl345数据
　　u8 ErrorNum=0; //记录错误次数
　　u16 Normal_num=0; //正常次数
　　u16 Error_num=0; //倾斜次数
　　u16 BuShu=0; //步数脉冲量
　　u16 step_num = 0; //计数步数
　　float disJuLi = 0; //显示距离
　　signed short HeartRate_val=0; //心跳速率
　　u8 SPO2_val = 0; //血氧浓度
　　u8 mpu_count = 0;
　　u8 STAP_FLAG = 0;
　　u8 mpu_flag = 0; //人体跌倒检测标志位 标志位1、2任意一个异常 该标志位为1 【1：跌倒，0：正常】
　　_Bool mpu_1_flag = 0; //人体跌倒检测标志位1 角度异常标志 【1：异常，0：正常】
　　_Bool mpu_2_flag = 0; //人体跌倒检测标志位2 加速度异常标志 【1：异常，0：正常】
　　_Bool mpu_temp = 0; //缓存
　　_Bool temp_flag = 0; //温度获取标志
　　_Bool max_flag = 0; //心率血氧获取标志
　　_Bool time_flag = 0; //时间获取标志
　　_Bool MPU_flag = 0; //开关 陀螺仪姿态获取分析标志
　　_Bool MAX_flag = 0; //开关 心率血氧获取分析标志
　　_Bool ADXL_flag = 0; //开关 计步获取分析标志
　　int SVM; //人体加速度向量幅值SVM
　　int main（void）
　　{
　　float pitch，roll，yaw; //欧拉角
　　short aacx，aacy，aacz; //加速度传感器原始数据
　　u8 t = 0;
　　u16 z = 0; //温度中间缓存值
　　u16 temp_BuShu;
　　SysTick_Config（SystemCoreClock/1000）;
　　Delay_Ms（100）;
　　Lcd_Init（）; //屏幕初始化
　　UART1_Init（）; //串口调试 波特率115200
　　DS18B20_Init（）; //DS18B20温度模块初始化 PA4
　　Gpio_Init（）; //蜂鸣器初始化 PA5
　　EXTI_KEY_Config（）;//按键初始化 PA6
　　MPU_Init（）; //MPU6050初始化 -----SCLK接到“PB10”脚 SDIN接到“PB11”脚
　　DS3231_Init（）; //时钟模块初始化 -----SCLK接到“PA3 ”脚 SDIN接到“PA2 ”脚
　　Delay_Ms（100）; //等待初始化稳定
　　//测试时钟代码
　　// DS3231_Set（20，5，28，21，36，0）;
　　// while（1）
　　// {
　　// Delay_Ms（2000）; //等待初始化稳定
　　// get_show_time（）;
　　// printf（“%u-%u-%ut”，calendar.w_year+2000，calendar.w_month，calendar.w_date）;
　　// printf（“%u：%u：%urn”，calendar.hour，calendar.min，calendar.sec）;
　　// }
　　IIC_Init（）; //血氧浓度模块IIC初始化 -----SCLK接到“PB8 ”脚 SDIN接到“PB9 ”脚
　　TIM3_Init（）; //每1ms执行一次中断， RunTime 每1ms加 1
　　SPO2_Init（）; //血氧心率配置
　　boot_Demo（）; //启动界面
　　Delay_Ms（1000）; //等待初始化稳定
　　Init_ADXL345（）; //Init_ADXL345初始化 -----SCLK接到“PB6 ”脚 SDIN接到“PB7”脚
　　if（Single_Read_ADXL345（0X00）==0xe5）
　　{
　　Delay_Ms（5）;
　　}
　　else
　　{
　　Delay_Ms（3）;
　　}
　　while（mpu_dmp_init（））//DMP初始化
　　{
　　//printf（“MPU6050 Error”）;
　　Delay_Ms（200）;
　　}
　　main_Demo（）; //主界面
　　STAP_FLAG = 1;
　　while（1）
　　{
　　//====人体温度检测显示====
　　if（temp_flag）
　　{
　　z = （ds18b20_read（）& 0x07FF）;
　　temperature = z/16.0;
　　temp_flag = 0;
　　snprintf（（char*）str， sizeof（str）， “ %2.1f ”， temperature）;
　　Gui_DrawFont_GBK16（40，64，WHITE， BLACK，str）;
　　}
　　//====心跳血氧获取====
　　if（MAX_flag）
　　{
　　POupdate（）; //更新FIFO数据 血氧数据 心率数据
　　if（max_flag）
　　{
　　max_flag = 0;
　　show_max30100（HeartRate_val，SPO2_val）;
　　}
　　}
　　//====计步程序====
　　if（（！MPU_flag） && （！MAX_flag））
　　{
　　if（ReadAdxl345 == 1） //定时读取adxl345数据
　　{
　　ReadAdxl345= 0;
　　ReadData_x（）; //三轴检测函数
　　if（（temp_Y》450）||（temp_Y《-450）） //查看正常次数
　　{
　　Normal_num++; //正常次数++
　　}
　　else
　　{
　　Error_num++;//倾斜次数
　　}
　　if（（Error_num！=0）&&（Normal_num！=0））//检测到步数
　　{
　　BuShu++; //步数脉冲量++
　　Error_num=0; //清除一个周期检测
　　Normal_num=0;
　　}
　　step_num = BuShu/2; //显示步数
　　disJuLi = step_num*0.45;//显示距离
　　if（BuShu ！= temp_BuShu）{
　　snprintf（（char*）str， sizeof（str）， “%u”， step_num）;
　　Gui_DrawFont_GBK16（48，16，WHITE， BLACK，str）;
　　snprintf（（char*）str， sizeof（str）， “%0.1f”， disJuLi）;
　　Gui_DrawFont_GBK16（48，96，WHITE， BLACK，str）;
　　temp_BuShu = BuShu;
　　}
　　}
　　}
　　//获取时间
　　if（time_flag）
　　{
　　time_flag = 0;
　　get_show_time（）;
　　sprintf（（char*）str，“%u：%u：%urn”，calendar.hour，calendar.min，calendar.sec）;
　　Gui_DrawFont_GBK16（48，112，WHITE， BLACK，str）;
　　printf（“%u-%u-%ut”，calendar.w_year+2000，calendar.w_month，calendar.w_date）;
　　printf（“%u：%u：%urn”，calendar.hour，calendar.min，calendar.sec）;
　　}
　　//====MPU6050数据获取====
　　if（MPU_flag）
　　{
　　t++;
　　if（t》=10）
　　{
　　t=0;
　　if（mpu_dmp_get_data（&pitch，&roll，&yaw）==0）
　　{
　　MPU_Get_Accelerometer（&aacx，&aacy，&aacz）; //得到加速度传感器数据
　　SVM = sqrt（pow（aacx，2）+ pow（aacy，2） + pow（aacz，2））;
　　//printf（“pitch：%0.1f roll：%0.1f yaw：%0.1f SVM：%urn”，fabs（pitch），fabs（roll），fabs（yaw），SVM）;
　　//分析x、y、z角度的异常判断
　　if（ fabs（pitch）》40 || fabs（roll）》40 || fabs（yaw）》40 ）//倾斜角度的 【绝对值】 大于40°SVM大于设定的阈值时，即认为摔倒
　　mpu_1_flag = 1;
　　else
　　mpu_1_flag = 0;
　　//分析加速度SVM的异常判断
　　if（ SVM》23000 || SVM《12000 ）
　　mpu_2_flag = 1;
　　else
　　mpu_2_flag = 0;
　　//综合欧拉角、SVM异常判断异常
　　if（ mpu_2_flag || mpu_1_flag ）
　　{
　　mpu_flag = 1;
　　show_mpu（1）;
　　}
　　}
　　}
　　}
　　Delay_Ms（10）;
　　}
　　}
　　void SysTick_Handler（void）
　　{
　　TimingDelay--;
　　if（STAP_FLAG）
　　{
　　led_count++;
　　if（led_count%200 == 0）
　　{
　　ReadAdxl345 = 1;
　　}
　　if（led_count == 1000）
　　{
　　led_count = 0;
　　temp_flag = 1;
　　max_flag = 1;
　　time_flag = 1;
　　if（mpu_flag） //蜂鸣器响一秒
　　{
　　mpu_count++;
　　if（mpu_count == 1）BEEP_ON;
　　else if（mpu_count == 2）BEEP_OFF;
　　}
　　if（mpu_count == 3） //异常3秒回复状态
　　{
　　mpu_count = 0;
　　mpu_flag = 0;
　　show_mpu（0）;
　　}
　　}
　　}
　　}