采用ESP8266和Arduino设计基于IoT的患者健康监测系统

随着大量新的医疗保健技术的发展，物联网正在迅速改变医疗保健行业。在本篇文章中，我们使用ESP8266和Arduino设计了一款基于IoT的患者健康监测系统。该项目中使用的物联网平台是ThingSpeak。 ThingSpeak是一个开放源代码的物联网（IoT）应用程序和API，可通过Internet或局域网使用HTTP协议存储和检索来自物联网的数据。该物联网设备可以读取脉搏频率并测量周围温度。它持续监控脉搏频率和周围温度，并将其更新到物联网平台。

运行在设备上的Arduino Sketch程序实现了项目的各种功能，例如读取传感器数据，将其转换为字符串，将其传递到IoT平台以及在字符LCD上显示测得的脉搏频率和温度。

功能框图

以上是一个简单的框图，解释了使用ESP8266和Arduino的基于IoT的患者健康监测系统。脉冲传感器和LM35温度传感器分别测量BPM和环境温度。 Arduino处理代码，1602 LCD显示屏显示数据。 ESP8266 Wi-Fi模块连接至Wi-Fi并将数据发送至IoT设备服务器。这里使用的物联网服务器是Thingspeak。最后，通过登录Thingspeak频道，可以从世界任何地方监视数据。

所需的组件

●    Arduino UNO开发板

●    ESP8266 Wi-Fi模块

●    脉搏传感器

●    LM35温度传感器

●    1602 LCD显示屏

●    电阻2K

●    电阻1K

●    LED指示灯

●    面包板

●    连接线

脉搏传感器简介

脉搏传感器（Pulse Sensor）是一款适用于Arduino的即插即用心率传感器。想要将实时心率数据轻松整合到他们的项目中的学生、运动员、制造商以及游戏和移动开发人员都可以使用它，其本质是集成的光放大电路和降噪电路传感器。将脉搏传感器夹到您的耳垂或指尖，然后将其插入Arduino，即可随时读取心率。它还具有一个易于使用的Arduino演示代码。

脉搏传感器有三个引脚：VCC、GND和模拟引脚。

该传感器模块的中心还有一个LED，可帮助检测心跳。在LED下方，有一个消除噪音的电路，该电路应能防止噪音影响读数。

LM35温度传感器

LM35系列是精密集成电路温度设备，其输出电压与摄氏度的温度成线性比例。 LM35器件相对于用开尔文（Kelvin）校准的线性温度传感器具有优势，因为不需要用户从输出中减去较大的恒定电压即可获得方便的摄氏刻度。 LM35器件不需要任何外部校准或修整即可在室温下提供±¼°C的典型精度，在整个-55°C至150°C的温度范围内提供±¾°C的典型精度。

ESP8266模块

ESP8266是一款非常用户友好的低成本设备，可为您的项目提供Internet连接。该模块既可以用作接入点（可以创建热点），也可以用作站点（可以连接到Wi-Fi），因此它可以轻松地获取数据并将其上传到Internet，从而使物联网尽可能地容易。它还可以使用API​​从互联网获取数据，因此您的项目可以访问互联网上可用的任何信息，从而使其更加智能。该模块的另一个令人兴奋的功能是可以使用Arduino IDE对其进行编程，这使其更加用户友好。

 

ESP8266模块仅适用于3.3V，任何高于3.7V的电压都会损坏该模块，因此请谨慎使用电路。以下是其引脚说明。

引脚1：Ground：连接至电路的地

引脚2：Tx / GPIO – 1：连接到编程器/控制器的Rx引脚以上传程序

引脚3：GPIO – 2：通用输入/输出引脚

引脚4：CH_EN：芯片使能/高电平有效

引脚5：Flash / GPIO – 0：通用输入/输出引脚

针脚6：RST：复位模块

引脚7：RX / GPIO – 3：通用输入/输出引脚

引脚8：Vcc：仅连接至+ 3.3V

连接电路图

以下是使用ESP8266和Arduino设计的基于IoT的患者健康监测系统的电路连接图：

1.  将脉博传感器输出引脚连接到Arduino的A0，将另外两个引脚连接到VCC和GND。

2.  将LM35温度传感器输出引脚连接到Arduino的A1，将另外两个引脚连接到VCC和GND。

3.  通过220欧姆电阻将LED连接到Arduino的数字引脚7。

4.  将LCD的引脚1、3、5、16连接到GND。

5.  将LCD的引脚2、15连接到VCC。

6.  将LCD的引脚4、6、11、12、13、14分别连接到Arduino的数字引脚12、11、5、4、3、2。

7.  ESP8266的RX引脚工作在3.3V电压，当我们将其直接连接到Arduino时，它不会与Arduino通信。因此，我们将不得不为其制作一个分压器，它将5V转换为3.3V。可以通过连接2.2K和1K电阻器来完成。ESP8266的RX引脚通过电阻连接到Arduino的引脚10。

8.  将ESP8266的TX引脚连接到Arduino的引脚9。

设置ThingSpeak

ThingSpeak为基于物联网的项目提供了非常好的工具。通过使用ThingSpeak网站，我们可以使用ThingSpeak提供的频道和网页来监视数据并通过Internet控制我们的系统。因此，首先您需要注册ThingSpeak。请访问https://thingspeak.com并创建一个帐户。

然后创建一个新频道并设置您想要的内容。然后创建API密钥。此键是编程修改和设置数据所必需的。

然后，通过组装上述电路将代码上传到Arduino UNO。打开串口监视器，它将自动连接到Wi-Fi并进行所有设置。

现在点击频道，以便您可以看到在线数据流，即使用ESP8266和Arduino的基于IoT的患者健康监控系统，如图所示。

编辑：hfy