阿尔兹海默症患者出行随身助手设计_kaic
摘 要
我国是人口大国，人口老龄化日趋严重，阿尔兹海默症患者数量也在不断增加。目前医学界有关阿尔兹海默症治疗方案属于世界性难题，由于阿尔兹海默症患者在社会中属于弱势群体，身体机能下降，出行不便。因此，为了帮助患者更加方便、安全地进行出行，一款阿尔兹海默症患者出行随身助手应运而生。
本设计主要是开发一款阿尔兹海默症患者出行随身助手。该设计以STM32单片机为控制器，由STM32单片机、心率采集传感器、红外温度传感器、姿态采集传感器、语音播报模块、GPS定位模块、OLED屏幕、GSM模块等器件组成。以实现心率/体温/姿态监测、数据显示、GPS定位、语音播报、短信发送等功能。该设计具有运行稳定、成本低廉的优点，有一定的实用意义。
关键词：STM32单片机；定位；随身监测；通讯
ABSTRACT
China is a country with a large population, the aging of the population is becoming more and more serious, and the number of Alzheimer's patients is also increasing. At present, the medical community about Alzheimer's disease treatment is a worldwide problem, because Alzheimer's patients are vulnerable groups in society, physical function declines, travel is inconvenient. Therefore, in order to help patients travel more conveniently and safely, a portable assistant for Alzheimer's patients came into being.
The main purpose of this design is to develop a portable assistant for Alzheimer's patients. The design takes STM32 single-chip microcomputer as the controller, which is composed of STM32 single-chip microcomputer, heart rate acquisition sensor, infrared temperature sensor, attitude acquisition sensor, voice broadcast module, GPS positioning module, OLED screen, GSM module and other devices. To realize heart rate/body temperature/attitude monitoring, data display, GPS positioning, voice broadcast, SMS sending and other functions. The design has the advantages of stable operation and low cost, and has certain practical significance.
Keywords: STM32 microcontrolle; Orientation; Personal monitoring; Communication
目 录
第1章 绪论 1
1.1 研究目的及意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 主要研究内容 2
第2章 系统总体结构 3
2.1 设计方案 3
2.2 功能需求分析 3
2.2.1 技术路线 3
2.2.2 预期结果 3
2.3 总体方案设计步骤 3
2.4 单片机型号选择 4
第3章 系统的硬件部分 5
3.1 系统总体设计 5
3.2 系统的主要功能模块 6
3.2.1 心率采集模块 6
3.2.2 温度采集模块 7
3.2.3 语音提示模块 8
3.2.4 GPS定位模块 9
3.2.5 显示模块 9
3.2.6 GSM模块 10
3.2.7 姿态采集模块 11
第4章 系统的软件部分 12
4.1系统总体流程图 12
4.2 心率采集模块 12
4.3 温度采集模块 13
4.4 姿态采集模块 14
4.5 GPS定位模块 15
4.6 显示模块 16
第5章 系统测试 19
5.1 系统实物图 19
5.2 测试原理 19
5.3 定位发送功能测试 19
5.4 语音播报功能测试 24
第6章 总结与展望 27
6.1 总结 27
6.2 展望 28
参考文献 29
致 谢 30
附 录 31
原理图 31
源代码 32
第1章 绪论
1.1 研究目的及意义
移动网络时代的到来，带来的都是全新科技，人们将能够通过它以共享的方式访问信息、数字媒体等最新科技。随着人们生活水平的日益提高，人口老龄化日趋严重，阿尔兹海默症患者数量不断增加。目前医学界有关阿尔兹海默症治疗方案属于世界性难题，在治疗方案中确定了非药物干预和有效的护理方式，为设计方案的介入提供了一定的空间。论文中对辅助照顾阿尔兹海默症病人及其出行随身助手的研究分别从理论与实际两个层次进行，融合了服务设计思想、工具和技术，探讨了客观可行的达到目标客户满意度的服务设计原型。阿尔兹海默症是一种进行性脑部退化疾病，主要影响老年人，导致记忆力减退、思维能力下降、行为变得异常等。由于患者病情逐渐恶化，他们的独立生活能力受到了很大的影响，需要长期照顾和帮助。出行是患者日常生活中的一个重要环节，如何让他们更加便利地出行成为了一个需要解决的问题。因此，设计一款阿尔兹海默症患者出行随身助手，可以为患者的出行提供便利和支持。
这款出行随身助手的设计意义重大。首先，它能够帮助阿尔兹海默症患者更加轻松自如地出行，减轻患者和照顾者的负担，提高患者的生活质量。其次，它还能够增加患者的安全感，减少患者在出行中迷路或发生意外的风险，防止患者走失和迷路。同时，随着阿尔兹海默症患者数量的不断增加，这款随身助手的设计也为阿尔兹海默症患者的护理和康复提供了新的思路和方向。
这款出行随身助手的设计也有很多创新之处。它可以结合阿尔兹海默症患者的特殊需求，为他们提供个性化的出行方案，以及全方位的支持和保障。例如，它可以配备语音提醒和导航功能，以帮助患者更好地掌握时间和路线。另外，它还可以预置患者的重要信息和联系人信息，以便在出现紧急情况时能够及时联系到患者的家人或医护人员。同时还可以实时监测患者的健康状况和活动情况，为医护人员提供更加全面和及时的信息。
总之，出行随身助手的设计对于阿尔兹海默症患者的生活和护理具有重要意义。它可以为患者提供更加便捷和安全的出行方式，同时还可以利用现代科技和社会资源，建立起完善的服务体系和生态系统，为患者的康复和护理提供更加专业和全面的支持。未来，出行随身助手的设计还可以不断完善和创新，为更多的阿尔兹海默症患者带来更多的福祉和希望。
1.2 国内外研究现状
由于阿尔兹海默症病人属于社会上的弱势群体，自身功能低下，生活中人体发生各种非正常的现象频频出现。所以国内外都对阿尔兹海默症患者的健康监测设备有着较大的研究，开发出各种可以实现老年人心率、血压的检测，并且对系统进行不断的完善。
2021年，与杨安妮、王丰等共同发表的《基于服务设计看护阿尔兹海默症患者APP设计》文中，重点研究了在中国的AD患者家庭中的照料人的压力状况、心理压力因素、心态和健康状况，以及他们与中国人之间“孝”的历史传承关系，以及中国家庭价值观与对家庭价值认知之间的相互关系。发现在当前家庭中，对抚养者的情感性承担已然变成了家庭抚养负担中的重要负担，且有着很重要的社会调节。
2019年，魏明雅在《面向老年人健康监测产品的服务系统设计》一文中讲到意外跌倒是老年人突发状况的主要来源，因此对老人年的运动状态进行监测至关重要。监测从技术分类上出发，可分为阈值监测和基于深度学习的监测。
2021年，陶品月、黄惠桥合作的《移动医疗App在慢性病患者健康管理中的应用进展》基于阿尔兹海默老年认知障碍中的神经退行性认知症，并研究了产品设计为高龄病人认知康复训练中的辅助产品，其意义不言而喻。
2021年，Saeedi Mohammad;Rashidy-Pour Ali在 《Association between chronic stress and Alzheimer’s disease: Therapeutic effects of Saffron》文章中提到国际社会正在努力了解阿尔兹海默症的生物学特点，以制定初级和二级预防的策略，并为已经出现症状的个人制定有效的治疗干预措施。
2019年，Oliveira Larissa de Freitas;Camargos Einstein Francisco在《Use of psychotropic agents to treat agitation and aggression in Brazilian patients with Alzheimer's disease: A naturalistic and multicenter study》文中讲到心率作为常规健康监测项目之一，在病情诊断和健康监护方面发挥着积极作用。目前，智能手环的心率监测功能主要采用光电反射和透射测量法。
2021年，与Coughlin Steven S、Datta Biplab在《Predictors of unhealthy physical and mental days among informal cancer caregivers: results from the 2019 Behavioral Risk Factor Surveillance System survey》文中提出，国际社区应尽力认识阿尔兹海默症的生物学特性，并建立早期和二级防治的有效措施，同时对已产生问题的个人建立合理的医疗干预措施。
通过对这些国内现有的研究进行梳理，可以看到现在有关服务设计的研究在数量上并不缺乏，但大体上是以学习了解为主，且多以理论和概念的整理概括、研究方法的介绍为主，而总结指导设计实践的方法和学术建构略有不足。
1.3 主要研究内容
本设计主要是开发一款阿尔兹海默症患者出行随身助手。本产品采用了STM32单片微型计算机作为控制器，由STM32单片微型计算机、心率测量感应器、红外温度传感器、姿态测量感应器、语言播报功能、GPS定位模块、OLED显示器、GSM控制器等设备构成。以实现心率/体温/姿态监测、数据显示、GPS定位、语音播报、短信发送等功能。该设计具有运行稳定、成本低廉的优点，有一定的实用意义。
该系统应完成的具体功能有:
1.实时检测用户体征状况，并显示如：心率、体温；
2.可设定心率、体温阈值；
3.若心率、体温等体征状况异常，发送包含GPS定位的信息以及用户体征的短信到家人手机示警；
4.实时检测用户姿态状况，若发生跌倒，语音播报提醒周围行人帮忙；
5.发生跌倒时，发送包含GPS定位信息以及用户姿态状况的短信到家人手机示警。
第2章 系统总体结构
2.1 设计方案
本设计主要是开发一款阿尔兹海默症患者出行随身助手。本产品采用了STM32单片微型计算机作为主要传感器，由STM32单片微型计算机、心率测量感应器、红外温度传感器、姿态测量感应器、语言播报系统、GPS定位模块、OLED显示器、GSM控制器等设备构成。以实现心率/体温/姿态监测、数据显示、GPS定位、语音播报、短信发送等功能。该设计具有运行稳定、成本低廉的优点，有一定的实用意义。
2.2 功能需求分析
2.2.1 技术路线
（1）硬件部分,需要STM32单片微型计算机、心率采集感应器、红外线温度传感器、姿态测量感应器、语言播报模组、GPS定位模块、OLED显示器、GSM模组等基本元件；
（2）软件平台程序用keil5；
（3）画原理图用CAD；
（4）编程语言用C语言；
（5）空气检测信号显示查看；
2.2.2 预期结果
通过对系统的布设和完善，最终完成的阿尔兹海默症患者出行随身助手预期有如下成果：
1.实时检测用户体征状况，并显示，如：心率、体温；
2.可设定心率、体温阈值；
3.若心率、体温等体征状况异常，发送包含GPS定位的信息以及用户体征的短信到家人手机示警；
4.实时检测用户姿态状况，若发生跌倒，语音播报提醒周围行人帮忙；
5.发生跌倒时，发送包含GPS定位信息以及用户姿态状况的短信到家人手机示警。
2.3 总体方案设计步骤
第一：知识预备阶段，先了解问题设计内容，再认真研究课题中所涉及到的内容，就可以很好的了解相应问题的知识点；
第二：确定系统所有功能，了解所有功能间的联系，获取相关得到软硬件信息；
第三：规划项目，确定整体组成框架，勾画出整体系统架构并在构成框架的基础上，给出工作原理框图；
第四：利用软件进行硬件回路的设计并画出各部分电气通路，把系统元件和连接回路集成到一起，再画出总电气路线；
第五：按照系统控制流程完成计算机软件设计部分，并绘成主流程图；
第六：先完成模拟仿真，再测试控制系统中是否可以根据实际需要完成的工作，最后整理成果。
2.4 单片机型号选择
主控制单片机则是所采用的STM32F103C8T6，STM32系列单片机是一个高性能，功能强大的系列单片机。该系列单片机经常被用于要求高低成本、高性能和低绩效的嵌入式应用系统上，该系列在高低功耗的实现能力上也已经展现出了不错的成绩。由于其简化的计算方法和较简易的设计以及结合了强大的实用性，在业界十分受欢迎。该研究所用的最小系统见下图：
