0 引 言

人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國從 1999 年進入人口老齡化社會到 2017 年的 18 年間，老年人口凈增 1.1 億。截至 2018 年 底 [1-2]，我國 60 歲及以上老年人口有 2.49 億人，占總人口的17.9%，預計到 2050 年前后，我國老年人口數(shù)將達到峰值4.87 億，占總人口的 34.9%。隨著老人年數(shù)量的日益增長，作為中國正值中青年的“70”后、“80”后，一邊要為家庭生活和子女的教育努力拼搏，一邊又要為生育養(yǎng)育自己的父母盡孝，面對“4-2-1”的中國生活模式 [3-4]，中青年的生活壓力和盡孝的矛盾越來越突出。那么如何讓年輕人既可以很好的工作，又能及時對老人的生活進行關照，并對突發(fā)情況能盡早掌握和及時處理？本文基于嵌入式技術和 Java 技術設計了一款居家老人生理健康數(shù)據(jù)記錄和監(jiān)控的系統(tǒng)，可以及時記錄居家老人與健康有關的指數(shù)，包括血壓、體重、心率等，這樣就可以讓子女對父母的身體狀況進行監(jiān)控，如遇問題可盡早做出處理，有效提高了居家老人生活的幸福指數(shù)。

1 系統(tǒng)的總體設計

1.1 系統(tǒng)設計方案

本系統(tǒng)主要采用 STM32 作為主控芯片以及模塊化的設計結構，采用人體紅外體溫傳感器（GY-MCU90615 傳感器）對體溫檢測，同時選用心率傳感器（PulseSensor）進行心率檢測。通過主控芯片處理后，將檢測的人體健康數(shù)據(jù)及時傳輸?shù)斤@示屏（OLED）中，并對居家老人的健康狀態(tài)進行及時記錄，同時采用 Java 技術進行界面設計，為子女的實時監(jiān)護提供一定的有效依據(jù)。系統(tǒng)總體設計結構如圖 1所示。

1.2 系統(tǒng)設計環(huán)境分析

（1）系統(tǒng)軟件采用 Keil 編譯環(huán)境，該軟件易于進行系統(tǒng)集成并具有強大的調試功能。

（2）硬件仿真軟件采用 Proteus 環(huán)境，并通過 OLED 顯示實時分析數(shù)據(jù)等。

（3）利用 Java 技術進行人機界面設計，可有效對人體生理參數(shù)進行顯示和分析。

2 基于 Java 的智能居家養(yǎng)老健康助手系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)的硬件設計

（1）STM32F4 開發(fā)板原理說明

本系統(tǒng)采用 STM32F407VET6 作為主控芯片，該芯片具有高性能、低功耗、實時性強、開發(fā)成本低、外設豐富、模型豐富、開發(fā)容易等特點。其以 ARM CORTEX-M4 32 位TISC 為內核， 額定工作頻率為 168 MHz，210 DMIPS/1.25 DMIPS，額定工作電壓 [5-6] 為 1.8 ～ 3.6 V。

（2）心率傳感器原理說明心率與脈搏是一樣的， 因此測心率就相當于測脈搏。脈搏傳感器指的是用于檢測脈搏相關信號的傳感器。本設計采用靜態(tài)心率檢測，采用的傳感器為心率傳感器（PulseSensor）[7-8]。PulseSensor 是一款用于脈搏心率測量的光電反射式模擬傳感器，其基本原理是利用人體組織在血管搏動時造成透光率不同來進行脈搏測量的。

（3）紅外溫度傳感器

GY-MCU90615 是一種低成本的紅外溫度模塊 [9-10]。其工作原理是通過單片機讀取紅外溫度數(shù)據(jù)，輸出方式為串口通信。串口波特率有 9 600 b/s 和 115 200 b/s，有連續(xù)輸出和查詢輸出兩種方式，可以適應不同的工作環(huán)境。其溫度計算

方法為 ：溫度 = 高 8 位 <<8| 低 8 位。

①發(fā)送指令 A5，45，EA，接收到一幀數(shù)據(jù) ：<5A- 5A- 45- 04- 0C- 78- 0D- 19- A7 > ；

②表示 TO（ 有符號 16 bit， 表示目標溫度 ）：TO= 0x0C78/100=31.92 ℃ ；

③表示 TA（ 有符號 16 bit， 表示環(huán)境溫度 ）：TA= 0x0D19/100=33.53 ℃。

2.2 基于 ARM/Java 的居家養(yǎng)老生理健康平臺設計

2.2.1 紅外測溫傳感器模塊設計

（1）初始化過程。VIN 接 3.3 V，GND 接 GND，TX 接PA3，RX 接 PA2。初始化程序如下 ：

（2）主模塊測溫程序為 ：

2.2.2 心率傳感器模塊設計

（1）初始化過程。VCC 接 5 V，GND 接 GND，I/O 接PA1，初始化程序如下 ：

2.2.3 OLED 顯示模塊設計

2.3 系統(tǒng)測試

使用 J-Link 下載線將 STM32 開發(fā)板與計算機相連。老人手指放在與 STM32 開發(fā)板相連的心率傳感器（PulseSensor）和溫度傳感器上，就可以看到 OLED 顯示屏上分別顯示出測得單位時間內的心率值、實時溫度值和健康狀態(tài)。系統(tǒng)經(jīng)過調試，測試結果如圖 2 所示。通過顯示屏可以及時記錄和監(jiān)測居家老人的生理參數(shù)，有效提升老人的居家幸福指數(shù)。

3 結 語

本文利用嵌入式技術和 Java 技術設計了一款智能居家養(yǎng)老健康助手系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用嵌入式技術和 Java 技術，結合人體生理需求，采用 STM32F4 為控制核心，進行生理參數(shù)檢測模塊和體溫檢測模塊的設計，重點分析心率和體溫模塊的設計并進行了系統(tǒng)測試。結果表明，該系統(tǒng)具有實時、及時反饋的特點，可以實時監(jiān)控居家老人的基本生理特征，有效幫助子女對老人的身體狀況進行掌握，以便做出及時的處理，有效提升了家庭的和諧幸福指數(shù)。