基于 STM32 设计的健康检测设备 (测温心率计步)

/*******************************************************************************文件名:         stepAlgorithm.c描述   :         计步算法*******************************************************************************/
#include "stepAlgorithm.h"#include "rtc.h"#include "math.h"#include "mpu6050.h"
#define TRUE 1   #define FALSE 0#define VALUE_NUM 4

sportsInfo_t userSportsInfo;//存放三轴数据  float oriValues[3] = {0};    //用于存放计算阈值的波峰波谷差值  float tempValue[VALUE_NUM] ={0};  int tempCount = 0;  //是否上升的标志位  u8 isDirectionUp = FALSE;  //持续上升次数  int continueUpCount = 0;  //上一点的持续上升的次数，为了记录波峰的上升次数  int continueUpFormerCount = 0;  //上一点的状态，上升还是下降  u8 lastStatus = FALSE;  //波峰值  float peakOfWave = 0;  //波谷值  float valleyOfWave = 0;  //此次波峰的时间  long timeOfThisPeak = 0;  //上次波峰的时间  long timeOfLastPeak = 0;  //当前的时间  long timeOfNow = 0;  //当前传感器的值  float gravityNew = 0;  //上次传感器的值  float gravityOld = 0;  //动态阈值需要动态的数据，这个值用于这些动态数据的阈值  float initialValue = (float) 1.3;  //初始阈值  float ThreadValue = (float) 2.0;//三轴轴值accValue_t accValue;//行走信息:卡路里、里程、步数static sportsInfo_t sportsInfo;//计步缓存static u8 stepTempCount =0;
/******************************************************************************** 函数名：onSensorChanged* 功能描述： G-Sensor工作后会一直调用这个函数对三轴数据进行平方和开根号的处理  *          调用DetectorNewStep检测步子 *          * 参数说明：  *                 输入：*              pAccValue：G-sensor的原始数据*            timeStamp_p：动态时间戳* 返回值说明：* 修改记录：*******************************************************************************/sportsInfo_t *onSensorChanged(accValue_t *pAccValue,timeStamp_t *timeStamp_p,personInfo_t * personInfo) {    accValue_t *p = pAccValue;  personInfo_t *userInfo = personInfo;  timeStamp_t *time_p = timeStamp_p;  oriValues[0] = p->accX;  oriValues[1] = p->accY;  oriValues[2] = p->accZ;  //对三轴数据进行平方和开根号的处理   gravityNew = (float) sqrt(oriValues[0] * oriValues[0]+ oriValues[1] * oriValues[1] + oriValues[2] * oriValues[2]);    //检测步子  return DetectorNewStep(gravityNew,time_p,userInfo); }  

/******************************************************************************** 函数名：DetectorNewStep* 功能描述： *      步伐更新：如果检测到了波峰，并且符合时间差以及阈值的条件，则判定为1步     *      阀值更新：符合时间差条件，波峰波谷差值大于initialValue，则将该差值纳入阈值的计算中     * 参数说明：  输入：values：经过处理的G-sensor数据timeStamp_p：时间戳* 返回值说明：* 修改记录：sportsInfo_t *onSensorChanged(accValue_t *pAccValue,timeStamp_t *timeStamp_p,personInfo_t * personInfo)*******************************************************************************/sportsInfo_t *DetectorNewStep(float values,timeStamp_t *timeStamp_p,personInfo_t * personInfo) {    static u32 time_old;  personInfo_t *userInfo = personInfo;  static u32 step_per_2_second;  //每两秒所走的步数  float step_lenth,walk_speed,walk_distance,Calories;//步长  u32 time_now;  timeStamp_t *time_p = timeStamp_p;  if (gravityOld == 0)   {      gravityOld = values;    }   else   {      if (DetectorPeak(values, gravityOld))//检测到波峰    {        timeOfLastPeak = timeOfThisPeak;//更新上次波峰的时间        //将时间戳转换为以毫秒ms为单位      time_now = timeOfNow = ((time_p->hour*60+time_p->minute)*60+time_p->second)*1000+time_p->twentyMsCount*20; //获取时间 ,并转化为毫秒      //如果检测到了波峰，并且符合时间差以及阈值的条件，则判定为1步       if (  (timeOfNow - timeOfLastPeak >= 250 )//Jahol Fan 修改为300，防止轻微动都也会检测步子          //&& (timeOfNow - timeOfLastPeak <= 2000)          &&(peakOfWave - valleyOfWave >= ThreadValue)            )      {          timeOfThisPeak = timeOfNow; //更新此次波峰时间                          stepTempCount++;//Jahol:加1为两步        step_per_2_second ++;        //Jahol:这样计算卡路里，不能滤除人为的误操作，导致的结果是:里程和卡路里偏大        if((time_now - time_old) >= 2000 )    //如果时间过了2秒        {
          if( 1 == step_per_2_second )                     {            step_lenth = userInfo->height/5;          }          else if( 2 == step_per_2_second )          {            step_lenth = userInfo->height/4;          }          else if( 3 == step_per_2_second )          {            step_lenth = userInfo->height/3;          }          else if( 4 == step_per_2_second )          {            step_lenth = userInfo->height/2;          }          else if(5 == step_per_2_second)        //Jahol：为了使计步准确，设置上限值为5步，牺牲卡路里准确性          {            step_lenth = userInfo->height/1.2f;          }          else if( 7 == step_per_2_second )          {            step_lenth = userInfo->height;          }          else if(step_per_2_second >= 8)        //    step_diff>8          {            step_lenth = userInfo->height*1.2f;          }          else           {            step_lenth = 0;          }          walk_speed = step_per_2_second*step_lenth/2;   //速度 ，单位：米/秒          walk_distance  = step_per_2_second*step_lenth; //行走距离，单位：米          Calories = 4.5f*walk_speed*(userInfo->weight/2)/1800;  //Jahol:weight是以kg为单位          sportsInfo.calories  += Calories;          sportsInfo.distance  += walk_distance;              time_old = time_now;         //更新时间          step_per_2_second = 0;                  }           else         {          //do nothing        }            /*         * 处理无效运动：         * 1.连续记录5才开始计步         * 2.例如记录的步用户停住超过3秒，则前面的记录失效，下次从头开始         * 3.连续4记录了步用户还在运动，之前的数据才有效         * */                  if ((stepTempCount< 5 )&&(timeOfNow - timeOfLastPeak >= 3000))                  {          stepTempCount = 0;        }        else if((stepTempCount>= 5)&&(timeOfNow - timeOfLastPeak <= 3000))        {          sportsInfo.stepCount += stepTempCount;                    stepTempCount         = 0;                 }        else        {          //do nothing        }                      }        //Jahol:更新阀值,问题:阀值不会一直变大，不能变小?      if (timeOfNow - timeOfLastPeak >= 250            && (peakOfWave - valleyOfWave >= initialValue))       {          timeOfThisPeak = timeOfNow;          ThreadValue = Peak_Valley_Thread(peakOfWave - valleyOfWave);//更新阀值        }      }    }    gravityOld = values;    return &sportsInfo;}
/******************************************************************************** 函数名：DetectorPeak* 功能描述： *检测波峰 。以下四个条件判断为波峰： *（1）目前点为下降的趋势：isDirectionUp为FALSE *（2）之前的点为上升的趋势：lastStatus为TRUE *（3）到波峰为止，持续上升大于等于2次*（4）波峰值大于20 //Jahol:把这个值修改为15*记录波谷值 ：*（1）观察波形图，可以发现在出现步子的地方，波谷的下一个就是波峰，有比较明显的特征以及差值 *（2）所以要记录每次的波谷值，为了和下次的波峰做对比   * 参数说明：  *    输入：*      newValue：最新的经过处理的G-sensor数据*      oldValue：前一个处理的G-sensor数据* 返回值说明：* 修改记录：*******************************************************************************/u8 DetectorPeak(float newValue, float oldValue) {    lastStatus = isDirectionUp;    if (newValue >= oldValue) //采样数据呈上升趋势  {      isDirectionUp = TRUE;      continueUpCount++;    }  else            //数据呈下降趋势  {      continueUpFormerCount = continueUpCount;      continueUpCount = 0;      isDirectionUp = FALSE;    }      if ((!isDirectionUp) && lastStatus        && (continueUpFormerCount >= 2 || oldValue >= 20))      {      peakOfWave = oldValue;      return TRUE;    }   else if ((!lastStatus) && isDirectionUp)   {      valleyOfWave = oldValue;      return FALSE;    }  else  {      return FALSE;    }  }/******************************************************************************** 函数名：Peak_Valley_Thread* 功能描述：  *          阈值的计算 *            1.通过波峰波谷的差值计算阈值 *            2.记录4个值，存入tempValue[]数组中 *            3.在将数组传入函数averageValue中计算阈值 *          * 参数说明： * 返回值说明：* 修改记录：*******************************************************************************/float Peak_Valley_Thread(float value) {    float tempThread = ThreadValue;   u8 i = 0;  if (tempCount < VALUE_NUM)  {      tempValue[tempCount] = value;      tempCount++;    }   else   {      tempThread = averageValue(tempValue, VALUE_NUM);//计算阀值      for ( i = 1;i < VALUE_NUM;i++)//线性移位更新    {        tempValue[i - 1] = tempValue[i];      }      tempValue[VALUE_NUM - 1] = value;    }    return tempThread;    }
/******************************************************************************** 函数名：averageValue* 功能描述：  *     梯度化阈值 *      1.计算数组的均值 *      2.通过均值将阈值梯度化在一个范围里 *          * 参数说明： * 返回值说明：* 修改记录：*******************************************************************************/float averageValue(float value[], int n){    float ave = 0;    u8 i =0;  for ( i = 0; i < n; i++)  {      ave += value[i];//求和    }    ave = ave / VALUE_NUM;//求平均值    if (ave >= 8)      ave = (float) 4.3;  //????  else if (ave >= 7 && ave < 8)      ave = (float) 3.3;    else if (ave >= 4 && ave < 7)      ave = (float) 2.3;    else if (ave >= 3 && ave < 4)      ave = (float) 2.0;    else  {      ave = (float) 1.3;    }    return ave;  }

personInfo_t user_info;u8 WatchInfo_init(void){  WatchInfo_setUserInfo(170,134); //设置身高、体重用于计算卡路里消耗  return 0;  //初始化成功返回0}/********************************************************************************************************** * 函数名：        WatchInfo_setUserInfo * 功能描述：      设置手表使用者的个人信息 * 参数说明：   * 返回值说明： * 修改记录：**********************************************************************************************************/u8 WatchInfo_setUserInfo(u8 height,u8 weight){  user_info.height = ((float)height)/100;  user_info.weight = ((float)weight)/2;  return 0;//成功 0}

personInfo_t * WatchInfo_getUserInfo(u8 *error){  u8 err;  err = 0;//0表示获取成功  error = &err;  return &user_info;}

#include "esp8266.h"extern u8  USART3_RX_BUF[USART3_MAX_RECV_LEN];     //接收缓冲,最大USART3_MAX_RECV_LEN字节extern u8  USART3_TX_BUF[USART3_MAX_SEND_LEN];     //发送缓冲,最大USART3_MAX_SEND_LEN字节extern vu16 USART3_RX_STA;                         //接收数据状态
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //用户配置区
//连接端口号:8086,可自行修改为其他端口.const u8 portnum[]="8089";     
//WIFI STA模式,设置要去连接的路由器无线参数,请根据你自己的路由器设置,自行修改.const u8 wifista_ssid[]="wbyq1";      //路由器SSID号const u8 wifista_encryption[]="wpa2_aes";  //wpa/wpa2 aes加密方式const u8 wifista_password[]="123456789";   //连接密码
//WIFI AP模式,模块对外的无线参数,可自行修改.const u8 wifiap_ssid[]="Cortex_M3";        //对外SSID号const u8 wifiap_encryption[]="wpawpa2_aes";  //wpa/wpa2 aes加密方式const u8 wifiap_password[]="12345678";       //连接密码 

/*函数功能：向ESP82668266发送命令函数参数：        cmd:发送的命令字符串        ack:期待的应答结果,如果为空,则表示不需要等待应答        waittime:等待时间(单位:10ms)返 回 值：         0,发送成功(得到了期待的应答结果)         1,发送失败*/u8 ESP8266_SendCmd(u8 *cmd,u8 *ack,u16 waittime){  u8 res=0;   USART3_RX_STA=0;  UsartStringSend(USART3,cmd);//发送命令  if(ack&&waittime)    //需要等待应答  {    while(--waittime)  //等待倒计时    {      DelayMs(10);      if(USART3_RX_STA&0X8000)//接收到期待的应答结果      {        if(ESP8266_CheckCmd(ack))        {          res=0;          //printf("cmd->ack:%s,%s\r\n",cmd,(u8*)ack);          break;//得到有效数据         }        USART3_RX_STA=0;      }     }    if(waittime==0)res=1;   }  return res;}

/*函数功能：ESP8266发送命令后,检测接收到的应答函数参数：str:期待的应答结果返 回 值：0,没有得到期待的应答结果         其他,期待应答结果的位置(str的位置)*/u8* ESP8266_CheckCmd(u8 *str){  char *strx=0;  if(USART3_RX_STA&0X8000)  //接收到一次数据了  {     USART3_RX_BUF[USART3_RX_STA&0X7FFF]=0;//添加结束符    strx=strstr((const char*)USART3_RX_BUF,(const char*)str); //查找是否应答成功    printf("RX=%s",USART3_RX_BUF);  }  return (u8*)strx;}
/*函数功能：向ESP8266发送指定数据函数参数：        data:发送的数据(不需要添加回车)        ack:期待的应答结果,如果为空,则表示不需要等待应答        waittime:等待时间(单位:10ms)返 回 值：0,发送成功(得到了期待的应答结果)luojian*/u8 ESP8266_SendData(u8 *data,u8 *ack,u16 waittime){  u8 res=0;   USART3_RX_STA=0;  UsartStringSend(USART3,data);//发送数据  if(ack&&waittime)    //需要等待应答  {    while(--waittime)  //等待倒计时    {      DelayMs(10);      if(USART3_RX_STA&0X8000)//接收到期待的应答结果      {        if(ESP8266_CheckCmd(ack))break;//得到有效数据         USART3_RX_STA=0;      }     }    if(waittime==0)res=1;   }  return res;}    
/*函数功能：ESP8266退出透传模式返 回 值：0,退出成功;         1,退出失败*/u8 ESP8266_QuitTrans(void){  while((USART3->SR&0X40)==0);  //等待发送空  USART3->DR='+';        DelayMs(15);          //大于串口组帧时间(10ms)  while((USART3->SR&0X40)==0);  //等待发送空  USART3->DR='+';        DelayMs(15);          //大于串口组帧时间(10ms)  while((USART3->SR&0X40)==0);  //等待发送空  USART3->DR='+';        DelayMs(500);          //等待500ms  return ESP8266_SendCmd("AT","OK",20);//退出透传判断.}

/*函数功能：获取ESP82668266模块的AP+STA连接状态返 回 值：0，未连接;1,连接成功*/u8 ESP8266_ApStaCheck(void){  if(ESP8266_QuitTrans())return 0;        //退出透传   ESP8266_SendCmd("AT+CIPSTATUS",":",50);  //发送AT+CIPSTATUS指令,查询连接状态  if(ESP8266_CheckCmd("+CIPSTATUS:0")&&     ESP8266_CheckCmd("+CIPSTATUS:1")&&     ESP8266_CheckCmd("+CIPSTATUS:2")&&     ESP8266_CheckCmd("+CIPSTATUS:4"))    return 0;  else return 1;}

/*函数功能：获取ESP8266模块的连接状态返 回 值：0,未连接;1,连接成功.*/u8 ESP8266_ConstaCheck(void){  u8 *p;  u8 res;  if(ESP8266_QuitTrans())return 0;        //退出透传   ESP8266_SendCmd("AT+CIPSTATUS",":",50);  //发送AT+CIPSTATUS指令,查询连接状态  p=ESP8266_CheckCmd("+CIPSTATUS:");   res=*p;                                  //得到连接状态    return res;}
/*函数功能：获取ip地址函数参数：ipbuf:ip地址输出缓存区*/void ESP8266_GetWanip(u8* ipbuf){    u8 *p,*p1;    if(ESP8266_SendCmd("AT+CIFSR\r\n","OK",50))//获取WAN IP地址失败    {      ipbuf[0]=0;      return;    }        p=ESP8266_CheckCmd("\"");    p1=(u8*)strstr((const char*)(p+1),"\"");    *p1=0;    sprintf((char*)ipbuf,"%s",p+1);  }
/*函数功能：将收到的AT指令应答数据返回给电脑串口参    数：mode:0,不清零USART3_RX_STA;               1,清零USART3_RX_STA;*/void ESP8266_AtResponse(u8 mode){  if(USART3_RX_STA&0X8000)    //接收到一次数据了  {     USART3_RX_BUF[USART3_RX_STA&0X7FFF]=0;//添加结束符    printf("%s",USART3_RX_BUF);  //发送到串口    if(mode)USART3_RX_STA=0;  } }

/*函数功能：ESP8266 AP模式+TCP服务器模式测试*/void ESP8266_APorServer(void){  u8 p[100],key;  u8 ipbuf[20];//  u32 rlen=0; //接收长度//  u32 constate,t=0;  while(ESP8266_SendCmd("AT\r\n","OK",20))//检查WIFI模块是否在线  {    ESP8266_QuitTrans();//退出透传    ESP8266_SendCmd("AT+CIPMODE=0\r\n","OK",200);  //关闭透传模式      printf("未检测到模块，正在尝试连接模块...\r\n");    DelayMs(800);  }  printf("ESP8266模块检测OK!\r\n");    while(ESP8266_SendCmd("ATE0\r\n","OK",20)); //关闭回显    printf("请用设备连接WIFI热点:%s,%s,%ss\r\n",(u8*)wifiap_ssid,(u8*)wifiap_encryption,(u8*)wifiap_password);    /*1. 设置WIFI AP模式 */  ESP8266_SendCmd("AT+CWMODE=2\r\n","OK",50);    /*2. 重启模块 */  ESP8266_SendCmd("AT+RST\r\n","OK",20);    /*3. 延时3S等待重启成功*/  DelayMs(1000);              DelayMs(1000);  DelayMs(1000);    /*5. 配置模块AP模式无线参数*/  sprintf((char*)p,"AT+CWSAP=\"%s\",\"%s\",1,4\r\n",wifiap_ssid,wifiap_password);   ESP8266_SendCmd(p,"OK",1000);    /*4. 设置多连接模式：0单连接，1多连接(服务器模式必须开启)*/  ESP8266_SendCmd("AT+CIPMUX=1\r\n","OK",20);     /*5. 开启Server模式(0，关闭；1，打开)，端口号为portnum */  sprintf((char*)p,"AT+CIPSERVER=1,%s\r\n",(u8*)portnum);  ESP8266_SendCmd(p,"OK",50);    /*6. 获取当前模块的IP*/  ESP8266_GetWanip(ipbuf);//  printf("IP地址:%s 端口:%s",ipbuf,(u8*)portnum);    USART3_RX_STA=0; //清空串口的接收标志位//  while(1)//  {//    key=GetKeyVal(1);//退出测试//    if(key==1)//    { //    printf("退出测试!\r\n");      //      ESP8266_QuitTrans();  //退出透传//      ESP8266_SendCmd("AT+CIPMODE=0","OK",20);   //关闭透传模式//      break;                         //    }//    else if(key==2)  //发送数据 //    {//        ESP8266_SendCmd("AT+CIPSEND=0,12\r\n","OK",200); //设置发送数据长度为12个//        ESP8266_SendData("ESP8266测试!","OK",100);       //发送指定长度的数据//        DelayMs(200);//    }//    t++;//    DelayMs(10);//    if(USART3_RX_STA&0X8000)      //接收到一次数据了//    { //      rlen=USART3_RX_STA&0X7FFF;  //得到本次接收到的数据长度//      USART3_RX_BUF[rlen]=0;      //添加结束符 //      printf("接收的数据: rlen=%d,%s",rlen,USART3_RX_BUF);  //发送到串口   //      USART3_RX_STA=0;//      if(constate!=3)t=1000;      //状态为还未连接,立即更新连接状态//      else t=0;                   //状态为已经连接了,10秒后再检查//    }//    if(t==1000)//连续10秒钟没有收到任何数据,检查连接是不是还存在.//    {////      constate=ESP8266_ConstaCheck();//得到连接状态////      if(!constate)printf("连接失败!\r\n");//      t=0;//    }//    if((t%20)==0)LED2=!LED2;//    ESP8266_AtResponse(1);//  }}  

#include "TEMPERATURE.H"/*发送一个字节*/void UsartSendByte(uint8_t data){    USART2->DR=data;    while(!(USART2->SR&(1<<7))){}}
/*温度模块检测初始化*/void TemPeratureInit(void){  UsartInit(USART2,36,9600); //串口初始化  DelayMs(2);            //延时启动  UsartSendByte(0xA5);  UsartSendByte(0x45);   //发送读方位角指令  UsartSendByte(0xEA);}u8 TEMP_data[20]={0},Receive_ok=0;u8 tem_flag=0;//读取温度信息void GetTemInfo(float *buff){    u8 sum=0,i;    if(Receive_ok)//串口接收完毕    {      for(sum=0,i=0;i<(TEMP_data[3]+4);i++)//TEMP_data[3]=4      sum+=TEMP_data[i];      if(sum==TEMP_data[i])//校验和判断      {        buff[0]=(float)((TEMP_data[4]<<8)|TEMP_data[5])/100;  //得到真实温度        buff[1]=(float)((TEMP_data[6]<<8)|TEMP_data[7])/100;  //得到真实温度        tem_flag=1;       }      Receive_ok=0;//处理数据完毕标志    }}