Health Band 智能健康手环：基于 Infineon DPS310 的老人跌倒/步数/体温监护系统

核心元器件

系统架构与数据流

DPS310 (I2C) → Arduino Nano (算法处理) → ESP8266 (UART/AT指令) → Blynk Cloud → 手机 App

传感器以 8Hz (压力) + 4Hz (温度) 连续采样，Arduino 实时计算：

• 跌倒检测： 压力突变 (ΔP > 阈值) + 持续低压 → 判定跌倒，发送邮件/推送报警
• 步数计数： 波峰-波峰/波谷-波谷周期计数，对应步行节奏
• 体温监测： 传感器内置温度计读取腕部皮肤温度，>39°C 报警
• 状态识别： 压力方差判断：低方差=睡眠，中=清醒，高周期性=运动

硬件接线指南

DPS310 → Arduino Nano (I2C)

• SDA (Pin1) → A4
• SCL (Pin2) → A5
• GND (Pin8) → GND
• VDD → 3.3V (不可接 5V！)

Arduino Nano → ESP8266-01 (软串口)

• ESP TX (Pin1) → D11 (SoftwareSerial RX)
• ESP RX (Pin2) → D10 (SoftwareSerial TX) —— 需分压至 3.3V
• ESP GND (Pin7) → GND
• ESP VCC (Pin8) → 3.3V (Arduino 3.3V 引脚供电能力弱，建议外接 LDO)
• CH_PD/EN → 3.3V，RST 悬空或接 3.3V

手环结构制作 (DIY 版)

1. 按手腕宽度裁剪泡棉芯，预留电池槽、传感器窗口
2. 将 DPS310 贴合泡棉内侧 (贴皮肤面)，引线焊接 Nano
3. Nano + ESP8266 叠放固定，电池嵌入槽内
4. 外包帆布，热熔胶封边，两端缝制 Velcro 魔术贴
5. 进阶： 3D 打印一体化外壳，预留充电口、指示 LED 窗口

软件库依赖 (Arduino IDE 安装)

1. Wire (内置)
2. DPS310 Pressure Sensor Library
3. Blynk Library

Blynk App 界面配置

• Gauge 组件：绑定 Virtual Pin V0 → 实时体温 (°C)
• Value Display：绑定 V1 → 步数计数器
• LCD Widget：绑定 V2 → 状态文本 (Sleeping/Walking/Fall Alert)
• Email/Notification Widget：配置报警触发条件
• Auth Token 填入 Arduino 代码 char auth[]

算法阈值校准 (需实测调整)

// 压力单位：Pa (帕斯卡)，1 hPa = 100 Pa
int pressureFallingThresh = 100;      // 跌倒压力降幅阈值 (~1 hPa)
int pressureSleepingThresh = 400;     // 睡眠压力方差阈值 (~4 hPa)
int tempFeverThresh = 3900;           // 发烧阈值 39.00°C (单位 0.01°C)
int pressureJogThresh = 500;          // 步行压力波动阈值 (~5 hPa)

注意： 绝对压力值随海拔、天气变化大，**必须使用相对变化量 (差分/方差)** 而非绝对值判断！

实测表现与已知问题

• ✅ 步数计数经多次迭代已达实用精度 (误差 <5%)
• ✅ 跌倒/离床/发烧报警逻辑验证通过
• ⚠️ 腕温比腋温低 0.5-1°C，阈值需个性化校准
• ⚠️ 状态识别 (睡眠/清醒/运动) 仍有误判，需引入加速度计融合
• ⚠️ ESP8266 供电稳定性关键，建议改用 ESP-12E 模组 + AMS1117-3.3

项目意义与展望

针对独居老人 (特别是阿尔茨海默症患者) 的非侵入式长程监护方案。成本 <$30，开源硬软件，可快速部署。后续计划：集成 BMI160 六轴 IMU 提升跌倒/步态分析精度；设计 3D 打印医用级外壳；接入 Home Assistant / 自建 MQTT 服务器去云化。