使用DPS310壓力傳感器開(kāi)發(fā)虛擬助手

描述

你所愛(ài)的人是否年邁而獨(dú)居？不用擔(dān)心。使用英飛凌的 DPS310 壓力傳感器，我們開(kāi)發(fā)了一個(gè)虛擬助手，它以腕帶的形式巧妙地貼在您的手臂上，可以處理這項(xiàng)耗時(shí)的工作，讓您的親人安全無(wú)憂！

“老年人目前約占美國(guó)人口的 14.5%，到2030 年將有約 7400 萬(wàn)老年人。隨著醫(yī)療保健成本的上升以及醫(yī)療機(jī)構(gòu)提供足夠護(hù)理的壓力，管理老年人健康的新解決方案勢(shì)在必行。 "

在快速搜索并看到令人震驚的數(shù)字之后，這是我們幫助老年人的嘗試??！

描述

自從我的祖母患有阿爾茨海默氏癥的早期癥狀以來(lái)已經(jīng)有幾年了，不幸的是，她的病情似乎正在惡化。這導(dǎo)致了一系列意想不到的問(wèn)題，例如

1) 去上班（即使她被建議不要）

2）不吃飯或有時(shí)吃雙餐

3）不做她的練習(xí)

所有這一切都是由于缺乏記憶以及她不知道自己的病情。

這導(dǎo)致我媽媽需要幾乎一整天都和她在一起，每周 7 天。事實(shí)證明，這項(xiàng)任務(wù)非常累人且耗時(shí)。那時(shí)我們萌生了制作一個(gè)虛擬助手的想法，它可以監(jiān)控我奶奶的行為和活動(dòng)，如果需要，還可以在緊急情況下提醒家人。讓我媽媽休息一下，同時(shí)讓病人安全！

系統(tǒng)/概念中的組件

盡管該系統(tǒng)主要關(guān)注阿爾茨海默病患者面臨的問(wèn)題，但我們?cè)陧?xiàng)目中灌輸了許多其他系統(tǒng)，這些系統(tǒng)影響所有老年人的生活，幫助他們獨(dú)立克服日常生活中的障礙。

英飛凌壓力傳感器的主要特點(diǎn)之一就是它的尺寸！這使得關(guān)鍵組件具有便攜性和超級(jí)通用性。在我們系統(tǒng)的核心，我們有 Arduino Nano，然后通過(guò) I2C 總線連接到 DPS310 壓力傳感器。動(dòng)作和行為將被編碼以模擬患者的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)。使用這些圖表或值，我們可以確定患者的狀態(tài)并在緊急情況下提醒成員。然后，生成的數(shù)據(jù)將在使用 Blynk 的小型應(yīng)用程序上表示。

整個(gè)系統(tǒng)將被集成到一個(gè)緊湊但美觀的可穿戴腕帶中，將這項(xiàng)技術(shù)無(wú)縫地融入患者的生活中。

功能和能力

以下是我們的樂(lè)隊(duì)將能夠分析/檢測(cè)的主要功能和運(yùn)動(dòng)：

跌倒 -研究表明，老年人最大的問(wèn)題是他們失去平衡并跌倒。患者通常是無(wú)助的，只有在某個(gè)時(shí)間之后才會(huì)有幫助。使用 Health Band 通過(guò)檢測(cè)壓力突然下降可以很容易地避免這種情況。一旦檢測(cè)到，一條信息會(huì)自動(dòng)發(fā)送給親屬，以幫助防止傷害惡化。

鍛煉——對(duì)于老年人來(lái)說(shuō)，讓他們鍛煉或散步是相當(dāng)困難的，即使這會(huì)使他們保持健康。我們認(rèn)為激勵(lì)他們的一種方法是向他們展示所走的步數(shù)或走了多長(zhǎng)時(shí)間，以便他們有一些東西可以推動(dòng)他們鍛煉。

在我祖母的情況下，醫(yī)生告訴她走大約 1000 步，她愿意，但她數(shù)不清了。柜臺(tái)也可以幫助她！

一旦 Health Band 檢測(cè)到“波浪”運(yùn)動(dòng)，它就會(huì)推斷出患者已經(jīng)開(kāi)始鍛煉。波峰到波峰或波谷到波谷標(biāo)志著一個(gè)周期。隨著步數(shù)的執(zhí)行，循環(huán)數(shù)會(huì)生成并顯示，從而制作您自己的計(jì)步器。

發(fā)燒 -這個(gè)很簡(jiǎn)單，傳感器也給出了溫度。與手臂接觸的帶子可提供患者的實(shí)時(shí)溫度。任何峰值或下降都將通過(guò)向親屬發(fā)送消息再次自動(dòng)發(fā)出警報(bào)。

狀態(tài) -告訴親屬患者的生活狀態(tài)。例如，如果 Health Band 檢測(cè)到壓力變化不大，則患者可能正在睡覺(jué)。

我們有三種狀態(tài)：睡眠、清醒和鍛煉。（也就是說(shuō)我們還沒(méi)有完善這個(gè)功能，因?yàn)橛袝r(shí)我們會(huì)收到錯(cuò)誤的“狀態(tài)”。我們還計(jì)劃添加更多狀態(tài)）

電路

英飛凌強(qiáng)大的 DPS310 傳感器可以使用藍(lán)牙同步到應(yīng)用程序。該應(yīng)用程序生成傳感器的實(shí)時(shí)視覺(jué)表示。盡管它很有用，但它對(duì)我們的概念有其局限性。

因此，為了利用傳感器的數(shù)據(jù)流，我們通過(guò) I2C 總線連接了一個(gè) Arduino Nano。這使我們能夠計(jì)算數(shù)據(jù)，從而可以推斷出患者所處的各種場(chǎng)景。

一旦我們整理好這一點(diǎn)，我們將 Arduino 連接到 ESP8266 WiFi 模塊，使其能夠與移動(dòng)應(yīng)用程序通信。

配置

在設(shè)置所有內(nèi)容之前，您需要將引腳添加到傳感器。剪下兩個(gè)長(zhǎng)度的七個(gè)引腳并將它們焊接上。您可以使用面包板使事情變得更容易。

• DPS310 壓力傳感器到 Arduino Nano (I2C)

注意：傳感器的方向如圖所示

傳感器上的引腳 1 (SDA) => Arduino 上的 模擬引腳 4

傳感器上的引腳 2 (SCL) => Arduino 上的模擬引腳 5

傳感器上的引腳 8 (GND) => Arduino上的GND

• Arduino Nano 轉(zhuǎn) ESP8266（WiFi 模塊）

?

注意：模塊的方向如圖所示

WiFi模塊上的引腳1 => Arduino上的 數(shù)字引腳11

WiFi模塊上的引腳2 => Arduino上的 數(shù)字引腳10

WiFi模塊上的 引腳7（GND） => Arduino上的GND

WiFi模塊上的 引腳8（電源） => Arduino上的3v3

制作樂(lè)隊(duì)

所有小巧的組件都可以整齊地貼在您的手腕上。為了制作實(shí)際的樂(lè)隊(duì)，我們使用Canvas和Foam嵌入組件。然后用尼龍搭扣形成肩帶。

?

要制作您的 DIY 健康手環(huán)，請(qǐng)先將泡沫切割成您手的寬度。然后排列各種傳感器，并剪出最終尺寸。把邊緣弄圓，讓它看起來(lái)更整潔。將大頭針按入泡沫中（為其提供保護(hù)和抓握），然后將電池嵌入一個(gè)小插槽中。

?

現(xiàn)在翻轉(zhuǎn)樂(lè)隊(duì)并焊接連接，引腳應(yīng)該只是伸出來(lái)......進(jìn)行測(cè)試運(yùn)行以查看一切是否正常。

?

添加魔術(shù)貼條以制作肩帶。將表帶包裹在帆布中并用熱膠粘住，這樣可以提供整潔的飾面和感覺(jué)！

?

?

由于我們沒(méi)有 3D 打印機(jī)，我們計(jì)劃在未來(lái)使用 3D 打印來(lái)升級(jí)這個(gè)原型，它將為所有組件提供完美的插槽，為我們的 Health Band 提供符合人體工程學(xué)的設(shè)計(jì)！

***當(dāng)我們打印最終的 3D 打印模型時(shí)，我們將更新這個(gè)項(xiàng)目，包括圖片和打印文件***

編碼各種算法

在我們開(kāi)始對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行編程之前，您需要安裝某些庫(kù)才能使程序運(yùn)行。您需要下載的庫(kù)是：

• Wire 庫(kù)（通常是預(yù)裝的，負(fù)責(zé) Arduino Nano 和 DPS310 壓力傳感器之間的通信）https://github.com/PaulStoffregen/Wire

• DPS310 壓力傳感器庫(kù)https://github.com/Infineon/DPS310-Pressure-Sensor

• Blynk 庫(kù)（使 Arduino Nano 能夠與 Blynk 云進(jìn)行通信）https://github.com/blynkkk/blynk-library

下載每個(gè)庫(kù)后，每個(gè)庫(kù)的安裝都遵循相同的過(guò)程：打開(kāi)Arduino IDE并前往草圖（窗口頂部）。然后從下拉列表中單擊包含庫(kù)。接下來(lái)單擊添加 .ZIP 庫(kù)。現(xiàn)在導(dǎo)航到存儲(chǔ)下載文件的位置，然后單擊打開(kāi)。對(duì)所有三個(gè)庫(kù)重復(fù)該過(guò)程。

現(xiàn)在您可以嘗試下載試用代碼并檢查它是否可以編譯。將其上傳到您的 Arduino Nano 并通過(guò)打開(kāi)串行監(jiān)視器確保您獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（由 IDE 右上角的監(jiān)視器圖標(biāo)描繪）。

如果效果良好，請(qǐng)繼續(xù)上傳主代碼，然后您就可以開(kāi)始構(gòu)建您的應(yīng)用程序了。

構(gòu)建應(yīng)用程序

為了連接到互聯(lián)網(wǎng)，我們使用了一個(gè)名為 Blynk 的預(yù)建平臺(tái)，該平臺(tái)可以從 android play 商店下載，鏈接如下。有無(wú)數(shù)關(guān)于如何將應(yīng)用程序與 Arduino 一起使用的示例，這些示例都可以通過(guò)前往Arduino IDE 中的文件，然后是示例和Blynk 列表下的文件來(lái)獲得。

我們使用該應(yīng)用程序以用戶友好的方式表示數(shù)據(jù)。

選擇Arduino Nano作為您的微控制器和“連接類型” WiFi 。然后您將收到一封包含您需要在代碼中輸入的“身份驗(yàn)證令牌”的郵件（在代碼中提到）。

我們添加了幾個(gè)小部件，例如表示實(shí)時(shí)溫度的儀表、用于計(jì)步器的值顯示器和顯示當(dāng)前狀態(tài)的LCD 顯示器。這些是您可以為其他特定情況添加更多功能的基本構(gòu)建塊。

結(jié)論，總體成功！

該項(xiàng)目有一些錯(cuò)誤和誤讀。一是體溫。HealthBand 讀數(shù)為 36°C（手腕溫度），而醫(yī)療級(jí)溫度計(jì)讀數(shù)為 36.8°C（腋窩溫度）。

我們的步驟算法起初被證明是錯(cuò)誤的計(jì)數(shù)，但經(jīng)過(guò)幾次修改嘗試后，它工作得相當(dāng)準(zhǔn)確。另一個(gè)問(wèn)題是狀態(tài)函數(shù)。我們添加了更多的變量和語(yǔ)句，使其進(jìn)一步了解其他狀態(tài)。

最后，我們能夠通過(guò)重新校準(zhǔn)來(lái)解決問(wèn)題，并且 HealthBand 成功地收集了所需的數(shù)據(jù)。在過(guò)去的兩周里，我的祖母一直沒(méi)有助手，樂(lè)隊(duì)的表現(xiàn)很棒！

到目前為止，秋季或發(fā)燒消息尚未經(jīng)過(guò)測(cè)試，因?yàn)闆](méi)有任何此類情況，但理論上它們有效！

這是一個(gè)很棒的項(xiàng)目，可以很容易地實(shí)施，我們希望這個(gè)樂(lè)隊(duì)可以拯救生命，讓老人安全！