43-基于STM32的医用护理床设计与实现
1 选题背景与意义
随着全球人口老龄化进程加速，我国 60 岁及以上老年人口数量持续增长，2024 年数据显示该群体占比已超 20%，老年护理需求呈爆发式增长。同时，因疾病、意外导致的残障人群护理问题也日益凸显，传统护理模式面临 “护理人员短缺、劳动强度大、护理质量不均” 的三重挑战。传统手动护理床功能单一，仅能实现简单的起背、抬腿动作，且需依赖护理人员手动操作，不仅效率低，还易因操作不当引发患者压疮、肌肉萎缩等并发症。而智能护理床通过嵌入式技术、传感器技术与机械结构的结合，可实现自动化护理操作，成为解决护理资源缺口的重要方向；自动化完成体位调节、翻身、排便辅助等高频护理操作，降低护理人员体力消耗，减少人为操作误差，通过实时监测心率、血氧等数据，及时预警健康风险，同时满足患者自主控制床体功能的需求，增强其生活自主性，相较于进口高端智能护理床，基于 STM32 的方案可大幅降低硬件成本，推动智能护理床向家庭、社区护理场景普及。
2 技术框架
技术框架：STM32单片机+WiFi无线通信技术+手机App
开发环境：STM32开发环境：Keil μVision5开发环境、上位机开发环境：腾讯云平台+小程序
3 实现功能
- 心率监测：采用PulseSensor心率传感器监测病人的心率情况，当心率未处于设定阈值范围，蜂鸣器报警提醒；
- 血氧监测：采用MAX30102血氧传感器监测病人的血氧情况，当血氧浓度低于阈值最小值，蜂鸣器报警提醒；
- 尿床监测：通过WaterSensor水位传感器实时监测护理床是否存在尿床或出汗湿透等状况，当存在湿度未处于阈值范围最小值，自动打开蜂鸣器报警；
- 语音床板角度控制：通过SG-90舵机控制床板的角度，通过VC-02语音识别模块识别病人的语音指令，进而控制床板状态的升起与降下。
- 阈值设定：可以通过按键设定心率、血氧和湿度的阈值情况；
- 屏幕显示：通过显示屏查看医用护理床的健康数据与状态；
- 手机App监控：将医用护理床检测的监控数据与床状态通过WiFi无线通信技术上传至手机App，用户可以通过手机App查看病人的健康数据、更改参数阈值和控制床头状态。
4 系统总体设计
1. 核心控制模块：STM32 单片机
作为系统的 “大脑”，负责接收各输入模块的数据、处理逻辑运算，并向输出模块发送控制指令，实现多模块的协同工作。
2. 输入模块（向 STM32 传输数据 / 指令）
- 湿度检测模块：采集环境或人体的湿度数据，为健康监测或环境调控提供依据。
- 心率检测模块：采集人体心率数据，是健康监测（如智能养老、医疗监护）的核心指标之一。
- 血氧检测模块：采集人体血氧饱和度数据，辅助判断人体健康状态（如是否缺氧）。
- 语音识别模块：识别用户的语音指令，实现 “语音控制” 功能（如语音调节设备参数）。
- 按键控制模块：提供手动按键操作，实现 “物理控制” 功能（如紧急模式切换）。
- 电源供电模块：为整个系统提供稳定电力，保障各模块正常运行。
3. 输出模块（由 STM32 驱动执行）
- 舵机：一种角度可控的执行机构，可用于设备的机械动作控制（如调整床体角度、开关阀门等）。
- 蜂鸣器：用于声光报警（如健康数据异常、设备故障时发出提示音）。
- 屏幕显示模块：实时展示系统状态、监测数据（如心率、血氧、湿度数值），提升人机交互体验。
- WiFi 通信模块：实现 STM32 与手机 App的双向数据传输，支持 “远程监测”“远程控制” 功能（如手机端查看健康数据、调节设备参数）。
系统集成了健康监测、语音 / 按键双控、远程交互、机械执行等功能，可应用于智能护理床、家用健康监护终端等领域，尤其适合对 “健康监测 + 智能控制” 有需求的场景（如养老护理、家庭医疗）。
