装置概述：

这个装置由两部分组成，分别是测量手环以及运算核心板。

装置集成了多种传感器，可以实时监测心率、血氧、温湿度、姿态，并提供久坐提醒功能。无论你是硬件爱好者、程序员还是DIY玩家，这个项目都适合你动手实践！

测量手环部分：

负责测量使用者的心率、血氧饱和度以及姿态加速度。下面是测量手环上搭载的传感器：

测试传感器	传感器型号
心率、血氧饱和度	MAX30102
姿态加速度	MPU-6050

运算核心板部分：

运算核心板搭载ESP32C3作为主控，收集并且分析传感器的数据，并且输出到OLED上。

同时核心板具有电池智能充放电功能。可以离开充电线进行使用。

下图是装置的具体功能以及实现过程

扬声器功能还在开发中ing...

硬件连接：

以下是各组件与ESP32的连接方式（基于I2C通信和GPIO引脚）：

组件	ESP32引脚	说明
MAX30102 SDA	GPIO 3	I2C数据线，地址0x57
MAX30102 SCL	GPIO 2	I2C时钟线
MPU6050 SDA	GPIO 3	I2C数据线，地址0x69
MPU6050 SCL	GPIO 2	I2C时钟线
AHT20 SDA	GPIO 3	I2C数据线，地址0x38
AHT20 SCL	GPIO 2	I2C时钟线
SSD1306 SDA	GPIO 3	I2C数据线，地址0x3C
SSD1306 SCL	GPIO 2	I2C时钟线
WS2812B DIN	GPIO 4	RGB数据输入引脚
上按钮	GPIO 7
下按钮	GPIO 5
OK按钮	GPIO 6
VCC	3.3V	所有传感器和LED的电源
GND	GND	所有组件的公共地线

所有I2C设备（MAX30102、MPU6050、AHT20、SSD1306）共享同一I2C总线（SDA和SCL引脚），

功能说明：

智能健康手环提供以下五大核心功能，界面通过OLED屏幕显示，用户可通过三个按钮（上、下、OK）切换和操作。

1. 心率与血氧监测

功能：实时测量心率（单位：BPM，每分钟心跳次数）和血氧饱和度（SpO2，单位：%）。

操作：

         将手指放在MAX30102传感器上，等待几秒。

         在心率与血氧界面（默认界面），

显示两种模式：

波形图模式：左侧显示“HR: 80”和“SpO2: 98”，右侧显示一个60x20像素的动态心率波形图（基于红外信号）。

详细数据模式：显示“心率: 80 BPM”、“血氧: 98%”和“信号: 良好/不佳”。

按OK键切换波形图和详细数据模式。

提示：

       手指需贴紧传感器，确保信号良好（屏幕显示“信号: 良好”）。

       若显示“请放置手指”，检查手指位置或传感器连接。

2. 温湿度监测

功能：测量环境温度（摄氏度）和湿度（%），每2秒更新一次。

操作：

       按上/下键切换到温湿度界面。

       显示示例：“温度: 25.5°C”和“湿度: 60.0%”。

提示：

       确保AHT20传感器暴露在空气中，避免被手环外壳完全封闭。

3. 久坐提醒

功能：检测长时间坐姿（通过MPU6050判断手环姿态），并在设定时间后提醒用户起身活动。

操作：

       按上/下键切换到久坐状态界面，显示：

       当前姿态（“坐姿”或“活动”）。

       久坐时间（例如“久坐: 15分30秒”）。

       提醒时间设置（默认30分钟）。

       按OK键进入子菜单，用上/下键调整提醒时间（1-60分钟），再次按OK保存退出。

       久坐超过设定时间后，屏幕闪烁显示“久坐提醒！请活动一下”，LED橙色闪烁。

       按OK键关闭提醒并重置久坐计时。

提示：

      手环需佩戴在手腕上，MPU6050才能准确检测姿态。

      可根据需要调整SITTING_PITCH_THRESHOLD和SITTING_ROLL_THRESHOLD（代码中）以优化坐姿检测。

4. 姿态数据

功能：显示手环的俯仰角（前后倾斜角度）和横滚角（左右倾斜角度），单位为度（°）。

操作：

      按上/下键切换到姿态数据界面。

      显示示例：“俯仰: 10.5°”和“横滚: -5.2°”。

用途：

      帮助开发者调试MPU6050，或用于需要精确姿态的应用（比如运动分析）。

5. 历史数据

功能：每小时保存一次心率、血氧、温度和湿度数据，最多存储24组（24小时）。

操作：

      按上/下键切换到历史数据界面。

     显示最近6小时的心率趋势图（简单点线图）。

     底部显示最新数据，例如“心率: 80 血氧: 98%”。

提示：

     数据存储在内存中，断电后丢失。未来可添加EEPROM或SD卡保存。

 

软件与代码说明：

软件代码基于Arduino平台，使用C++语言编写。以下是代码的结构、依赖库和关键功能实现。

库名称	作用
Wire	I2C通信，内置于Arduino
MAX30105	控制MAX30102传感器
heartRate	心率计算算法
spo2_algorithm	血氧计算算法
U8g2	控制SSD1306 OLED显示屏UI
Adafruit_MPU6050	控制MPU6050传感器
Adafruit_AHTX0	控制AHT20传感器
Adafruit_NeoPixel	制WS2812B LED

久坐提醒功能演示：

见附件视频

Q&A:

1.Q:为什么要用两个部分？一个部分不是更好吗？

A:因为两个部分的话可以有效控制戴在手上测量装置的体积。我设计的测量手环仅为1.7cm*2.5cm。用户不会因为体积以及重量感到不适，适合长期佩戴。当然，核心板设计的也不大，同时适合携带在身上，随时测量。因为核心板也可以由电池供电。同时这样还有一个好处就是核心板可以更换升级。更加方便。

2.Q:还有改进的点吗？

A:肯定有的，等有时间再优化功能（赶论文ing......）