Умная станция мониторинга здоровья: Arduino, Bluetooth и датчики

Компоненты и материалы

• Arduino UNO — 1 шт.
• Провода-перемычки — 1 набор
• Датчик температуры и влажности DHT11 (3 пина) — 1 шт.
• Датчик температуры — 1 шт. (вероятно, DS18B20)
• Резистор 10 кОм — 2 шт.
• Bluetooth-модуль HC-05 — 1 шт.
• Датчик пульса — 1 шт.

Приложения и онлайн-сервисы

• MIT App Inventor 2 — для создания Android-приложения
• Arduino IDE — для программирования микроконтроллера

О проекте

Этот проект представляет собой проводную электронную систему с датчиками и мобильным приложением, обеспечивающую удобный контроль состояния здоровья и параметров окружающей среды. Система измеряет температуру тела, температуру и влажность окружающей среды, а также пульс, передавая данные на смартфон через Bluetooth.

Программный код

Код написан на C/C++ для Arduino IDE. Он использует библиотеки SoftwareSerial, OneWire, DallasTemperature и cactus_io_AM2302 для работы с датчиками. Основные функции:

• Считывание данных с датчиков температуры (DS18B20) и влажности/температуры (DHT11/AM2302)
• Обработка сигнала от датчика пульса с использованием прерывания таймера 2 для точного измерения BPM
• Передача данных через последовательный порт и Bluetooth-модуль HC-05

#include <SoftwareSerial.h>
#include <cactus_io_AM2302.h>
#define AM2302_PIN 7
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
#define ONE_WIRE_BUS 2
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);
AM2302 dht(AM2302_PIN);
SoftwareSerial Bluetooth(10, 9); // RX, TX

// Переменные для измерения пульса
int pulsePin = 0;
int blinkPin = 13;
volatile int BPM;
volatile int Signal;
volatile int IBI = 600;
volatile boolean Pulse = false;
volatile boolean QS = false;
volatile int rate[10];
volatile unsigned long sampleCounter = 0;
volatile unsigned long lastBeatTime = 0;
volatile int P = 512;
volatile int T = 512;
volatile int thresh = 512;
volatile int amp = 100;
volatile boolean firstBeat = true;
volatile boolean secondBeat = false;

void interruptSetup() {
  TCCR2A = 0x02;
  TCCR2B = 0x06;
  OCR2A = 0X7C;
  TIMSK2 = 0x02;
  sei();
}

ISR(TIMER2_COMPA_vect) {
  cli();
  Signal = analogRead(pulsePin);
  sampleCounter += 2;
  int N = sampleCounter - lastBeatTime;
  // ... алгоритм детектирования пульса ...
  sei();
}

void setup() {
  Bluetooth.begin(9600);
  Serial.begin(9600);
  dht.begin();
  sensors.begin();
  interruptSetup();
}

void loop() {
  sensors.requestTemperatures();
  dht.readHumidity();
  dht.readTemperature();
  if (isnan(dht.humidity) || isnan(dht.temperature_C)) {
    return;
  }
  if (QS == true) {
    // Вывод данных в Serial и Bluetooth
    Serial.print(sensors.getTempCByIndex(0));
    Serial.print(" ");
    Serial.print(dht.temperature_C);
    Serial.print(" ");
    Serial.print(dht.humidity);
    Serial.print(" ");
    Serial.println(BPM);
    
    Bluetooth.print(sensors.getTempCByIndex(0));
    Bluetooth.print(" ");
    Bluetooth.print(dht.temperature_C);
    Bluetooth.print(" ");
    Bluetooth.print(dht.humidity);
    Bluetooth.print(" ");
    Bluetooth.println(BPM);
    QS = false;
  }
  delay(1500);
}

Полный код доступен на GitHub: Tutorials-for-arduino

Схемы подключения

В проекте представлены несколько схем подключения компонентов (изображения в оригинале). Основные соединения:

• DHT11/AM2302: данные на пин 7, питание 5V, GND
• DS18B20: данные на пин 2, подтягивающий резистор 4.7 кОм
• HC-05: TX на пин 10 (RX Arduino), RX на пин 9 (TX Arduino) через делитель напряжения
• Датчик пульса: сигнал на аналоговый пин A0

Android-приложение

Приложение создано в MIT App Inventor 2. Оно подключается к HC-05, отображает полученные данные (температура тела, температура среды, влажность, пульс) в реальном времени. Исходный файл проекта (.aia) и готовый APK доступны в репозитории GitHub.