摘要
摘要
由于人口老龄化趋于严重以及COVID-19的影响，导致我国医疗保健领域承受
着巨大的压力。因此，老年人的健康安全越来越成为一个值得重视的社会问题。在
老年人的健康安全防护中，对跌倒和心脑血管疾病的预防与检测是非常重要的，心
率异常会导致心脑血管疾病的发病率增加，血氧异常则会影响到人体的大部分机
能，而跌倒是造成老人意外死亡的第二大原因，因此通过检测人体这些参数能够得
到老人的身体健康状况。
目前市场上的一些产品，如智能手环、智能手表等能够实现对人体心率血氧和
跌倒状况的测量，但由于穿戴习惯的不同，相比起手环等产品，穿戴式服装设备有
着更多的接受人群，而现有的服装设备存在功能不完善的问题，它们难以在穿戴者
身体危险时提供救助，事实证明，及时的危险救助可以减轻老人的伤势，甚至挽救
他们的生命。针对这一问题，本课题研究了一款反映心率血氧、跌倒等人体信息的
健康护理智能服装，用来监测老人的身体状态，在老人身体危险时可以通过短信报
警和地图定位的方式确保老人得到及时的救助，课题的主要研究内容如下：
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（）完成健康护理系统硬件部分的设计。通过对目前主流的单片机进行对比分
析，最终选择STM32F103C8T6作为主控芯片，然后设计相应的电源电路、复位电
路等外围电路，最后完成PCB的设计和硬件电路板的焊接与调试。
（2）完成健康护理系统软件功能的设计。使用单片机对MAX30102心率血氧
检测传感器获得的数据进行滤波处理，将滤波后信号的波峰数和峰值带入公式计
算，最终得到心率血氧值。对于MPU6050六轴运动处理组件检测到的人体加速度、
角速度数据，采用卡尔曼滤波融合数据并滤除干扰噪声以得到精确的姿态角，通过
合加速度、角度以及时间的阈值判断来得到人体的跌倒状况，最后将检测到的所有
数据通过蓝牙模块发送到手机端。
3APPWxBit(MITAppInventor)
（）完成安卓手机的设计。使用汉化版设计安
卓手机APP，APP可以显示接收的心率血氧数据并绘制心率血氧曲线图。在心率血
氧数据异常或人体跌倒时，将穿戴者的位置信息通过短信发送给其监护人，监护人
可以通过短信上的经纬度信息在APP的地图定位界面查看穿戴者的位置。
（4）完成导电纤维带的编织和健康护理系统与服装的集成。采用不锈钢导电纤
维和棉纤维编织成一条导电纤维带，对导电纤维带进行绝缘处理并在其两端设置连
接接头，将硬件电路板和锂电池放置在防水盒内部，将心率血氧检测传感器以徽章
的形式放置在服装胸口处，把二者连接在导电纤维带两端，最后将防水盒通过魔术
贴与服装结合起来，完成服装的集成。
I
西安工程大学硕士学位论文
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（）对智能服装的功能性进行了实验研究。实验结果表明，该智能服装对饭前
和饭后测得的心率血氧数据准确率分别为98%和98.4%；对空腹和运动结束后测得
数据的准确率分别为98.6%和95.9%，对人体跌倒的识别准确率为95%，且续航时间
能够满足日常使用的要求。
本课题设计的健康护理智能服装，将可穿戴技术、电子信息技术与纺织服装相
结合，实现了对老人健康安全的保护，研究对于智能可穿戴服装的设计做出了贡
献，减轻了医疗保健领域的压力，提高了老人的生活品质。
关键词：智能服装；心率血氧检测；跌倒检测；手机APP；柔性导电带
论文类型：应用研究
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目录
目录
第1章绪论1
1.1课题背景及研究意义1
1.2国内外研究现状1
1.3研究内容3
1.4论文章节安排3
第2章硬件系统设计5