智能阿尔茨海默症陪伴系统：基于 Arduino 的可穿戴报警装置

组件与物料

必需工具

• 电烙铁

应用与在线服务

• Arduino IDE
• Blynk
• IFTTT Maker 服务

项目简介

阿尔茨海默症给患者及家属带来巨大挑战。作为 Maker，我决定制作一款可穿戴设备，同时助力患者与照护者，核心功能：

• 日常任务提醒（服药、锻炼等）
• 室内定位监测
• 紧急情况报警通知照护者
• 显示时间（本质是手表）
• 便携、老人友好、低成本

Infineon Sensor Hub Nano 体积微小、支持 BLE，其 DPS310 气压计可精准测气压/海拔/温度，用于跌倒检测和楼层级定位。核心最小系统：Sensor Hub Nano + MKR1000 + HC-05 + Nokia 5110。

工作原理

Sensor Hub Nano 通过蓝牙发送 DPS310 数据。为摆脱手机中转，MKR1000 经 HC-05 直连 Sensor Hub Nano。HC-05 配置为主机模式，绑定 Sensor Hub Nano MAC 地址，开机自动配对。AT 指令配置详见后文。

向 Sensor Hub Nano 发送 $start_sensor id=1 启动数据流，返回格式：

$1,t,36.9299,1154206  // 温度
$1,p,997.6813,1154206  // 气压
$1,a,130.4305,1154206  // 海拔

数据解析采用串口读取直到特定字符再 parseFloat() 的高效方法。MKR1000 通过 WiFi 将数据推送至 Blynk/Cayenne 等 IoT 平台（最终选用 Blynk）。

蓝牙模块配置

1. 用手机配对 Sensor Hub Nano，用 Infineon App 读取 MAC 地址（显示为 IFX_NANOHUB）。
2. 上传 AT 指令测试代码，接线 HC-05 到 MKR1000 硬件串口（Serial1）。
3. 让 HC-05 进入 AT 模式（按键上电法）。
4. 串口监视器 9600 波特率、NL+CR，发送指令：

AT+RMAAD        // 删除所有配对
AT+CMODE=0      // 指定 MAC 连接
AT+ROLE=1       // 主机模式
AT+BIND=xxxx,xx,xxxxxx  // 绑定 Sensor Hub Nano MAC
AT+UART=115200,0,0      // 波特率 115200，2 停止位，无校验

断电重启退出 AT 模式，开启 Sensor Hub Nano 观察 LED 闪烁模式变化确认连接成功。

裸机测试

1. 配置 Blynk App（扫描二维码自动生成控件）。
2. 安装库：Blynk、U8g2lib（驱动显示屏）。
3. 修改代码填入 Blynk Auth Token、WiFi 凭据，烧录 MKR1000。
4. 按原理图接线，启动 Blynk 项目，上电 MKR1000，屏幕显示 “Waiting for Sensor Hub Nano”，开启 Sensor Hub Nano 后显示连接成功、气压/温度/海拔数据，随后同步网络时间显示日期时间。

个性化功能开发

裸机仅获取数据，需按患者需求定制：

跌倒检测

设定跌倒阈值（海拔差值）± 清除值。实测跌倒值 0.7m，清除值 ±0.2m。因跌倒姿态多样，建议融合加速度计提高准确性（未来工作）。

楼层/房间级定位

海拔差值判断楼层；房间级需融合运动传感器减少误触发。Blynk LED 控件指示位置。

温度报警

DPS310 温度超阈值（如 45℃）报警火灾风险。注意传感器测的是环境温度非体温。

蜂鸣器与按钮

蜂鸣器提醒服药/锻炼；按钮作为紧急求救键，按下触发 Blynk 邮件/IFTTT 短信/电话通知照护者。

显示屏扩展

Nokia 5110 低分辨率，推荐 OLED 高分屏，U8g2 库支持多型号，仅需修改构造函数和字体/坐标。可显示时间（Blynk RTC 控件同步）、传感器数据、服药/锻炼提醒画面。

Blynk Eventor 定时提醒

Eventor 控件设定时间触发虚拟引脚，代码中 BLYNK_WRITE(vEVENTOR_PIN) 响应显示提醒并蜂鸣。

Sensor Hub Nano 模式切换

低功耗/标准/高精度三模式，可通过 Blynk 按钮切换。

Blynk + IFTTT 扩展

Blynk Webhook 触发 IFTTT，实现短信、电话、推特、Facebook 等多渠道通知。配置示例见文中图示。

收尾工作

供电与充电

MKR1000 支持 LiPo 电池直充，或无线充电（Futara 接收/发射模块）。接收端接 Micro-USB 公头供电 MKR1000。

外壳设计

预期外观渲染图（STL 非按比例，待 3D 打印/激光切割）。

未来改进

• 制作正式外壳
• 改用蓝牙 4.0 模块或直接用 DPS310 裸片（省去 Sensor Hub Nano 和 HC-05，降成本）
• 融合加速度计+运动传感器提升跌倒/定位准确性
• 加入心率传感器
• 升级 OLED 高分屏支持图形界面
• 利用 MKR1000 深度睡眠延长续航

感谢阅读，欢迎交流意见！

代码

AT 指令配置代码

// 串口透传 HC-05 AT 指令
char c=' ';
void setup(){ Serial.begin(9600); Serial1.begin(38400); }
void loop(){
  if(Serial1.available()){ c=Serial1.read(); Serial.write(c); }
  if(Serial.available()){ c=Serial.read(); Serial.write(c); Serial1.write(c); }
}

主程序

#include <BlynkSimpleMKR1000.h> #include <WidgetRTC.h> #include <WiFi101.h> #include <U8g2lib.h> #include <SPI.h>
char auth[]=""; char ssid[]=""; char pass[]="";
// 指令宏定义、阈值、虚拟引脚、变量声明...
U8G2_PCD8544_84X48_F_4W_SW_SPI u8g2(U8G2_R0,7,8,3,5,4);
BlynkTimer timer; WidgetRTC rtc;

void setup(){
  Serial.begin(115200); Serial1.begin(115200);
  timer.setInterval(1000L, sendSensorValues);
  timer.setInterval(3000L, showTimeAndDate);
  pinMode(9,INPUT); pinMode(2,OUTPUT); digitalWrite(2,LOW);
  u8g2.begin(); showStartMessage(); delay(2000);
  while(!BTconnected){ if(digitalRead(9)==HIGH) BTconnected=true; else showWaitingFor(); }
  initSensorHub(); Blynk.begin(auth,ssid,pass); rtc.begin(); setBlynkWidgets(); showTimeAndDate(); sendCommand(START);
}
void loop(){ Blynk.run(); timer.run(); getSensorValues(); checkIfFalling(); }
// 其余函数：sendCommand、initSensorHub、getSensorValues、sendSensorValues、
// checkIfFalling、显示函数、BLYNK_WRITE(vEVENTOR_PIN)、setBlynkWidgets、BLYNK_CONNECTED...

自定义零件与外壳

外壳设计意图图，非按比例。

原理图

• HC-05 AT 模式配置接线图
• 裸机系统 Fritzing 图
• HC-05 AT 指令参考文档