采用ESP8266和Arduino設(shè)計基于IoT的患者健康監(jiān)測系統(tǒng)

隨著大量新的醫(yī)療保健技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)正在迅速改變醫(yī)療保健行業(yè)。在本篇文章中，我們使用ESP8266和Arduino設(shè)計了一款基于IoT的患者健康監(jiān)測系統(tǒng)。該項目中使用的物聯(lián)網(wǎng)平臺是ThingSpeak。 ThingSpeak是一個開放源代碼的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）應(yīng)用程序和API，可通過Internet或局域網(wǎng)使用HTTP協(xié)議存儲和檢索來自物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)。該物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以讀取脈搏頻率并測量周圍溫度。它持續(xù)監(jiān)控脈搏頻率和周圍溫度，并將其更新到物聯(lián)網(wǎng)平臺。

運(yùn)行在設(shè)備上的Arduino Sketch程序?qū)崿F(xiàn)了項目的各種功能，例如讀取傳感器數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換為字符串，將其傳遞到IoT平臺以及在字符LCD上顯示測得的脈搏頻率和溫度。

功能框圖

以上是一個簡單的框圖，解釋了使用ESP8266和Arduino的基于IoT的患者健康監(jiān)測系統(tǒng)。脈沖傳感器和LM35溫度傳感器分別測量BPM和環(huán)境溫度。 Arduino處理代碼，1602 LCD顯示屏顯示數(shù)據(jù)。 ESP8266 Wi-Fi模塊連接至Wi-Fi并將數(shù)據(jù)發(fā)送至IoT設(shè)備服務(wù)器。這里使用的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器是Thingspeak。最后，通過登錄Thingspeak頻道，可以從世界任何地方監(jiān)視數(shù)據(jù)。

所需的組件

● Arduino UNO開發(fā)板

● ESP8266 Wi-Fi模塊

● 脈搏傳感器

● LM35溫度傳感器

● 1602 LCD顯示屏

● 電阻2K

● 電阻1K

● LED指示燈

● 面包板

● 連接線

脈搏傳感器簡介

脈搏傳感器（Pulse Sensor）是一款適用于Arduino的即插即用心率傳感器。想要將實時心率數(shù)據(jù)輕松整合到他們的項目中的學(xué)生、運(yùn)動員、制造商以及游戲和移動開發(fā)人員都可以使用它，其本質(zhì)是集成的光放大電路和降噪電路傳感器。將脈搏傳感器夾到您的耳垂或指尖，然后將其插入Arduino，即可隨時讀取心率。它還具有一個易于使用的Arduino演示代碼。

脈搏傳感器有三個引腳：VCC、GND和模擬引腳。

該傳感器模塊的中心還有一個LED，可幫助檢測心跳。在LED下方，有一個消除噪音的電路，該電路應(yīng)能防止噪音影響讀數(shù)。

LM35溫度傳感器

LM35系列是精密集成電路溫度設(shè)備，其輸出電壓與攝氏度的溫度成線性比例。 LM35器件相對于用開爾文（Kelvin）校準(zhǔn)的線性溫度傳感器具有優(yōu)勢，因為不需要用戶從輸出中減去較大的恒定電壓即可獲得方便的攝氏刻度。 LM35器件不需要任何外部校準(zhǔn)或修整即可在室溫下提供±?°C的典型精度，在整個-55°C至150°C的溫度范圍內(nèi)提供±?°C的典型精度。

ESP8266模塊

ESP8266是一款非常用戶友好的低成本設(shè)備，可為您的項目提供Internet連接。該模塊既可以用作接入點(diǎn)（可以創(chuàng)建熱點(diǎn)），也可以用作站點(diǎn)（可以連接到Wi-Fi），因此它可以輕松地獲取數(shù)據(jù)并將其上傳到Internet，從而使物聯(lián)網(wǎng)盡可能地容易。它還可以使用API??從互聯(lián)網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)，因此您的項目可以訪問互聯(lián)網(wǎng)上可用的任何信息，從而使其更加智能。該模塊的另一個令人興奮的功能是可以使用Arduino IDE對其進(jìn)行編程，這使其更加用戶友好。

ESP8266模塊僅適用于3.3V，任何高于3.7V的電壓都會損壞該模塊，因此請謹(jǐn)慎使用電路。以下是其引腳說明。

引腳1：Ground：連接至電路的地

引腳2：Tx / GPIO – 1：連接到編程器/控制器的Rx引腳以上傳程序

引腳3：GPIO – 2：通用輸入/輸出引腳

引腳4：CH_EN：芯片使能/高電平有效

引腳5：Flash / GPIO – 0：通用輸入/輸出引腳

針腳6：RST：復(fù)位模塊

引腳7：RX / GPIO – 3：通用輸入/輸出引腳

引腳8：Vcc：僅連接至+ 3.3V

連接電路圖

以下是使用ESP8266和Arduino設(shè)計的基于IoT的患者健康監(jiān)測系統(tǒng)的電路連接圖：

1.將脈博傳感器輸出引腳連接到Arduino的A0，將另外兩個引腳連接到VCC和GND。

2.將LM35溫度傳感器輸出引腳連接到Arduino的A1，將另外兩個引腳連接到VCC和GND。

3.通過220歐姆電阻將LED連接到Arduino的數(shù)字引腳7。

4.將LCD的引腳1、3、5、16連接到GND。

5.將LCD的引腳2、15連接到VCC。

6.將LCD的引腳4、6、11、12、13、14分別連接到Arduino的數(shù)字引腳12、11、5、4、3、2。

7.ESP8266的RX引腳工作在3.3V電壓，當(dāng)我們將其直接連接到Arduino時，它不會與Arduino通信。因此，我們將不得不為其制作一個分壓器，它將5V轉(zhuǎn)換為3.3V?？梢酝ㄟ^連接2.2K和1K電阻器來完成。ESP8266的RX引腳通過電阻連接到Arduino的引腳10。

8.將ESP8266的TX引腳連接到Arduino的引腳9。

設(shè)置ThingSpeak

ThingSpeak為基于物聯(lián)網(wǎng)的項目提供了非常好的工具。通過使用ThingSpeak網(wǎng)站，我們可以使用ThingSpeak提供的頻道和網(wǎng)頁來監(jiān)視數(shù)據(jù)并通過Internet控制我們的系統(tǒng)。因此，首先您需要注冊ThingSpeak。請訪問https://thingspeak.com并創(chuàng)建一個帳戶。

然后創(chuàng)建一個新頻道并設(shè)置您想要的內(nèi)容。然后創(chuàng)建API密鑰。此鍵是編程修改和設(shè)置數(shù)據(jù)所必需的。

然后，通過組裝上述電路將代碼上傳到Arduino UNO。打開串口監(jiān)視器，它將自動連接到Wi-Fi并進(jìn)行所有設(shè)置。

現(xiàn)在點(diǎn)擊頻道，以便您可以看到在線數(shù)據(jù)流，即使用ESP8266和Arduino的基于IoT的患者健康監(jiān)控系統(tǒng)，如圖所示。

編輯：hfy