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编号：
T4772405M
设计简介：
本设计是基于STM32的多功能智能骑行头盔，主要实现以下功能：
1.max30102获取心率，mlx90614获取体温
2.SR04超声波检测当前障碍物距离，当超声波检测距离小于设置距离蜂鸣器进行“嘀嘀嘀”提醒
3.OLED液晶显示经纬度，体温，心率
4.光敏传感器检测当前环境强弱，光线暗开启照明灯
5. MPU6050检测是否跌倒，跌倒GSM发短信报告经纬
6. GPS获取当前经纬
电源： 5V
传感器：红外测温传感器（mlx90614）、超声波传感器（HC-SR04）、心率血氧传感器（MAX30102T03）、光敏电阻（5528）、GPS模块（NEO-6M）、六轴传感器（MPU6050）
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：有源蜂鸣器、USB灯
人机交互：独立按键
通信模块：4G模块（ML307R）
标签：STM32、OLED12864、mlx90614、HC-SR04、MAX30102T03、5528、NEO-6M、MPU6050、有源蜂鸣器、USB灯、独立按键、ML307R
题目扩展：智能血压计、健康检测系统
基于 STM32 的多功能智能骑行头盔系统设计与实现
一、主控部分
核心：STM32 单片机
功能：获取输入数据、内部处理、控制输出
二、输入部分
- HC-SR04 超声波测距模块：检测与前方障碍物的距离值
- GPS 模块：获取骑行者的经纬度位置信息
- 三轴加速度传感器模块：检测骑行者是否发生摔倒
- 光敏电阻模块：检测骑行环境的光照强度
- 红外测温模块：获取骑行环境温度或骑行者体表温度
- 心率血氧检测模块：检测骑行者的心率与血氧饱和度值
- 独立按键：用于切换系统界面、切换运行模式、设置各项参数阈值等
- 供电电路：为整个多功能智能骑行头盔系统供电
三、输出部分
- OLED 显示模块：显示经纬度位置、障碍物距离、摔倒状态、光照强度等信息
- 4G 模块：连接云平台上传检测数据，同时发送摔倒等紧急情况的报警短信
- USB 灯模块：提供照明功能，同时提醒对向行人或车辆，避免撞击风险
第 5 章 实物调试
5.1 整体实物构成
该设计主要硬件包含主控芯片，作为核心处理单元负责协调各模块工作；显示屏，用于直观呈现各类信息，方便用户查看；传感器模块，可采集如运动状态、环境参数等数据；通信模块，实现数据的无线传输；电源模块，为整个系统提供稳定电力供应；还有按键模块，用于人机交互操作。
焊接流程上，先准备好电烙铁、焊锡丝、助焊剂等工具。从体积较小、耐热性好的元件开始焊接，像电阻、电容等，按照电路图准确放置元件并焊接固定。接着焊接芯片类元件，注意方向和引脚对齐，可采用拖焊等技巧确保引脚焊接牢固且无短路。之后依次焊接其他模块，焊接完成后仔细检查焊点，确保没有虚焊、连焊情况。
注意事项方面，焊接前务必仔细核对元件型号、规格和极性，避免用错元件。控制好电烙铁温度，一般在 300-350℃ ，温度过高易损坏元件，焊接时间不宜过长，每个焊点控制在 2-3 秒。对于芯片等精密元件，可使用专用的芯片焊接工具或采取散热措施。焊接完成后，进行外观检查和简单的电气性能测试，排查是否存在焊接问题。整体实物如图 5-1 所示：
图 5-1 整体实物图
5.2 参数获取功能测试
经纬度位置由 GPS 模块接收卫星信号，解析定位数据后获取；距离通过超声波测距模块，依据声波发射与反射的时间差，结合声波速度计算得出；跌倒情况依靠陀螺仪检测身体姿态变化，当加速度、角度等参数超出正常范围时，判定为跌倒；心率、血氧由对应的传感器，利用光电容积脉搏波原理，分析血液对特定波长光线的吸收差异来采集；体温通过温度传感器，基于热敏元件的阻值随温度变化特性，转换为电信号后测算；光强则由光强传感器，根据光线照射产生的光电效应，将光信号转化为电信号得到，这些参数经主控芯片处理后，在显示屏呈现，实现多维度健康与环境信息监测。参数获取测试图如下图 5-2 所示。
图 5-2 参数获取功能测试图
5.3 摔倒报警功能测试
智能手环内置的陀螺仪等传感器实时监测佩戴者的身体姿态数据，通过预设的算法持续分析加速度、角速度等参数。当检测到佩戴者的姿态变化符合摔倒特征，即身体姿态出现剧烈且异常的变动时，主控芯片会迅速做出判断，确认发生摔倒事件。
此时，主控芯片立即向 4G 通信模块发送指令，4G 模块根据预设的短信发送程序，将包含 “我已摔倒，请求帮助！” 等关键信息的报警短信，发送至预先设置好的联系人手机号码。同时，显示屏上会显示 “摔倒” 字样，直观地向周围人提示佩戴者的危险状况，以便及时获得帮助，从而快速高效地保障人在摔倒后的安全，尽可能缩短等待救援的时间。摔倒报警功能如下图 5-3 所示：
图 5-3 摔倒报警测试图
第 6 章 软件调试
6.1 软件介绍
Proteus 8.15 是一款由 Labcenter Electronics 开发的电子设计自动化（EDA）软件。它集电路仿真、PCB 设计和微控制器调试于一体，广泛应用于嵌入式系统开发等领域。该软件拥有丰富元件库，包含超 50000 种元器件，支持模拟 / 数字电路协同仿真，集成逻辑分析仪等虚拟仪器。它还内置 8051、ARM 等微控制器模型，支持与 Keil 等编译器联调。此外，Proteus 8.15 可实现从原理图到 PCB 的自动布局布线，并生成 3D 模型。其界面直观，支持工具栏和快捷键个性化定制，还提供电压探针等调试工具，方便用户分析电路行为。软件界面如图 6-1 所示：
图 6-1 软件界面图
6.2 阈值设置功能测试
该系统的阈值设置功能通过按键操作实现，按键 2 在界面 1 可使距离阈值 + 1、界面 2 可使光强阈值 + 1；按键 3 在界面 1 可使距离阈值 - 1、界面 2 可使光强阈值 - 1，以此完成距离和光强阈值的调整设置，且所有阈值参数可在 OLED 显示屏上直观呈现。阈值设置功能图如下图 6-2 所示。
图 6-2 阈值设置功能测试图
6.3 摔倒求助功能测试
智能手环通过陀螺仪等传感器监测佩戴者姿态，经算法分析加速度、角速度等参数，若姿态变化符合摔倒特征，主控芯片即判定摔倒。随后，主控芯片指令 4G 模块向预设联系人发送 “我已摔倒，请求帮助！” 的报警短信，同时显示屏显示 “摔倒” 字样，提示周围人提供帮助，保障佩戴者安全并缩短救援等待时间。摔倒求助功能如下图 6-3 所示：
图 6-3 摔倒求助测试图
设计说明书部分资料如下
设计摘要：
如今，骑行活动日益普及，但传统骑行头盔功能单一，难以满足骑行者在安全保障及环境感知等多方面需求。当下市场上的头盔大多仅聚焦于基本防护，缺乏对骑行者身体状况实时监测、周边环境预警以及意外发生时快速通报位置等功能。
鉴于此，本设计推出基于STM32单片机的多功能智能骑行头盔。它利用max30102获取心率、mlx90614测体温，时刻掌握骑行者健康状态；SR04超声波检测障碍物距离，提前预警保障骑行安全；OLED液晶显示关键信息方便查看；光敏传感器感知光线强弱控制照明灯；MPU6050判断跌倒情况，借助4G模块发短信报告经纬度；GPS获取准确经纬。此设计的重要性在于全方位守护骑行者，既能应对潜在危险，又能实时反馈健康与环境信息，为骑行者打造更智能、安全的骑行体验，极具推广价值。
关键词：骑行头盔；单片机；健康监测
字数：11000+
目录：
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.3 论文章节安排
第2章 系统总体分析
2.1 系统总体框图
2.2系统主控方案选型
2.3GPS模块选择
2.4光照模块选择
2.5显示模块选择
第3章 系统电路设计
3.1 系统总体电路组成
3.2 主控电路设计
3.3 电源电路设计
3.4 MPU6050传感器电路设计
3.5超声波模块电路设计
3.6 GPS模块电路设计
第4章 系统软件设计
4.1 系统软件介绍
4.2 主程序流程图
4.3按键函数流程设计
4.4显示函数流程设计
4.5处理函数流程图
第5章 实物调试
5.1 整体实物构成
5.2 参数获取功能测试
5.3 摔倒报警功能测试
第6章 软件调试
6.1 软件介绍
6.2 阈值设置功能测试
6.3 摔倒求助功能测试
第7章 总结
参考文献
致谢
