基于 STM32F103 + 双毫米波雷达 的非接触式家居健康监测系统：人体存在、运动状态、呼吸频率、温湿度多模态感知，经 Wi-Fi 上云联动微信小程序，整机物料成本约 188 元。
毕业设计 · 独立完成 · 2025.10 – 2026.05
- 非接触 + 隐私友好：纯毫米波雷达感知，无摄像头、无需佩戴，适合老人与儿童家居场景。
- 多模态融合：双雷达（存在/运动 + 呼吸心率）+ 温湿度，三路传感器并行采集、统一汇聚上报。
- 协议栈全自主实现：LD2410B 定长帧与 LD6002 变长帧两套解析协议栈，含双重校验和与误同步保护，在 1382400 bps 非标波特率下零丢字节。
- 端到端链路打通：传感器 → STM32 → ESP8266 → 云平台 → 微信小程序，实测延迟 < 5 秒。
- 工程可靠性：连续 72 小时无 MCU 重启，整机成本压到 138 元以内。
| 指标 | 结果 | 测试方法 |
|---|---|---|
| 人体存在检测准确率 | 96 % | 4–5 m 范围内人为进出 100 次，显示与实际一致计为正确 |
| 呼吸频率误差 | ± 4 bpm | 手机秒表人工计数为基准，各测 10 次取绝对误差均值（工程级精度） |
| 端到端云端延迟 | < 5 秒 | 手机录屏逐帧分析「传感器变化 → 小程序刷新」时间差 |
| 连续稳定运行 | 72 小时无重启 | 长时间运行 + 失败计数 / 自动重连 / 防抖机制 |
| 整机物料成本 | 约 188 元 | 低于 150 元设计目标 |
graph LR
LD2410B["LD2410B<br/>人体存在 / 运动雷达"] -->|"UART 256000 bps"| MCU
LD6002["LD6002<br/>呼吸心率雷达"] -->|"UART 1382400 bps"| MCU
DHT11["DHT11<br/>温湿度传感器"] -->|"单总线"| MCU
MCU["STM32F103C8T6<br/>主控 MCU"] -->|"本地显示"| OLED["OLED 多页面交互"]
MCU -->|"UART"| ESP["ESP8266-01s<br/>Wi-Fi 模组"]
ESP -->|"TCP / MQTT"| Cloud["巴法云 IoT 平台"]
Cloud -->|"订阅 / 控制"| WX["微信小程序<br/>远程监控 + 设备控制"]
电源设计要点：LD6002 对电源纹波敏感，采用低纹波 LDO 独立供电；ESP8266 启动浪涌大，板载 LDO 拉不动，增设独立 LDO + 大电容滤波。
| 层 | 职责 | 代表内容 |
|---|---|---|
| 应用层 | 主循环调度、业务编排 | main.c |
| 设备层 | 封装具体芯片逻辑 | LD2410B / LD6002 / DHT11 / ESP8266 / OLED 驱动 |
| 组件层 | 可复用算法模块 | 三道过滤、久坐状态机、环形缓冲 |
| 驱动层 | 寄存器 / 外设操作 | USART、GPIO、定时器 |
分层好处：更换某个传感器只改设备层，不影响上层业务逻辑。
.
├── App/ # 应用层
│ └── main.c
├── Device/ # 设备层（芯片逻辑封装）
│ ├── ld2410b.c / .h
│ ├── ld6002.c / .h
│ ├── dht11.c / .h
│ ├── esp8266.c / .h
│ └── oled.c / .h
│ └── Bemfa.c / .h
├── Component/ # 组件层（可复用模块）
│ ├── filter.c / .h # 呼吸频率三道过滤
│ ├── sedentary.c / .h # 久坐识别状态机
│ └── ringbuffer.c / .h # 环形缓冲区
├── Driver/ # 驱动层
│ ├── usart.c / .h
│ ├── gpio.c / .h
│ └── timer.c / .h
├── Doc/ # 文档、框图、演示截图
└── README.md
- LD2410B（23 字节定长帧）：两状态状态机，中断收字节 + 主循环消费；新增目标状态字节合法性校验（仅 0x00–0x03），过滤误同步脏帧。
- LD6002（变长帧 · 1382400 bps）：九状态状态机（SOF → ID → LEN → HEAD_CRC → DATA → DATA_CRC → EOF），头校验 + 数据校验双重 8 位累加和；任意校验失败整帧丢弃并重同步。
- 大小端 / 浮点解码：LD6002 与 STM32 同为小端，用
union联合体把 4 字节直接映射为 IEEE-754float，无需手动翻转。 - 中断与主循环解耦：环形缓冲区承接高速 UART 中断数据，主循环消费，保证高速数据流下零丢字节。
相关函数：USART1_IRQHandler()、ProcessLD2410Frame()、USART3_IRQHandler()、LD6002_Process()、bytes_to_float_le()
四态状态机 IDLE → SITTING → LIGHT → HEAVY，含非对称防抖：复位需运动持续 30 s，避免坐姿微动作误清零。
相关函数：Sedentary_Update()、Sedentary_OnTargetState()、Sedentary_GetWarnLevel()
LD6002_GetBreathRate()
└─ Filter_RangeCheck() 合理范围过滤（保留 5~60 bpm）
└─ Filter_MedianFilter5() 5 点中位数滤波（抑制脉冲噪声）
└─ Filter_TimeConsistency() 时间一致性约束（相邻差 ≤ ±5 bpm）
└─ Breath_GetStableValue() 输出稳定值
ESP8266 通过 AT 指令建立 TCP 长连接接入巴法云；设计失败计数 + 自动重连机制提升长时间运行可靠性。
- 开发环境：Keil MDK 5（或 STM32CubeIDE）
- 依赖：STM32F10x 标准外设库（或 HAL 库）
- 烧录：ST-Link / J-Link，下载至 STM32F103C8T6
- 云端：在巴法云创建设备与对应主题（人体状态 / 呼吸 / 温湿度 / 久坐告警），将 SSID、密码、设备私钥填入
esp8266.c配置区
# 克隆仓库
git clone https://github.com/<你的GitHub用户名>/<仓库名>.git在此放置演示视频链接或 GIF、OLED 各页面截图、微信小程序界面截图。
- 申请 LD6002 原始相位数据接口，自主实现时域峰值检测 / FFT / 零频滤波等算法
- 引入卡尔曼滤波或轻量神经网络，提升动态干扰下的鲁棒性
- 升级到标准 MQTT 协议；迁移至 FreeRTOS 多任务架构
- 扩展跌倒检测、姿态估计等更多健康指标
罗金铭 · 郑州大学 电子信息工程