可携带,低成本的基于STM32的心率监测仪方案

医疗电子 时间:2018-08-02来源:网络

该设计采用一款光电反射式心率传感器,所输出的信号为模拟量,经L432KC进行A/D转换,成为可供分析的数字信号,通过分析计算可获得心率值和相邻心拍时间,并由双色OLED屏显示出来。此外,在外挂RS232串行通讯模块的条件下,可将脉搏信号上传到电脑,并由专用软件绘制出脉搏波形和心率曲线,以便进行精确地分析和判读。

工作原理:

1. 硬件组成与介绍

心率检测仪在整体上由两部分构成,即上位机与下位机。下位机主要负责心率信号的采集,在独立使用时,可直观地显示出心率值和相邻心拍时间。为了实现设计目标,该心率检测仪主要有心率传感器、微处理器L432KC、双色OLED显示模块、外挂式RS232通讯模块及电池等组成,其硬件组成如图1所示。

设计中所采用的心率传感器是一种光电反射式传感器,在检测时可佩戴于手指、耳垂等处,故非常便于使用。心率传感器的外观如图2所示。

为便于设计的小型化,在心率参数的显示上是采用0.96 寸的双色 OLED 显示屏,在屏上部1/3为黄色,另2/3则为蓝色,其显示精度为128*64 点阵。由图可以看出它只有4个引脚,是采用IIC接口工作。在构建小字库的情况下,可现实中文显示。

2. 项目中STM32的功能

在该项目中,L432KC开发板起着核心的作用,是通过它将采集到模拟信号转换为供分析处理的数字信号;又是通过它将获得的心率参数显示到OLED屏上供人识读;此外,还是经过它的处理将采集的数据上传到上位机以绘制心率波形图。

由于L432KC是一款低功耗、高性能的MCU,故为心率检测仪的便携式设计也提供了有效的支持。

尽管心率检测仪很小,但它在资源的使用上却不逊色于其它设计,在运行过程中,它用到的资源有GPIO、ADC、TIME、IIC、UART等,几乎样样用个到。

3. 软件流程介绍

在硬件设计的基础上,软件的设计也是不可或缺的,其软件处理流程如图5所示。

实物与演示:

1.实物图片与说明

在下位机制作完成后,其整体效果如图6所示。此时,以串口助手为辅助分析手段,则其检测效果如图7所示。由此我们不难发现下位机向上位机传送数据的格式,即S标识的为脉搏值,B标识的为心率值,Q标识的为相邻心拍时间。

经实际测试,其检测效果如图8所示。图中左侧显示的为脉搏波形,右侧的则是心率曲线。图中的72BPM为心率值,IBI 828ms则说明相邻心拍时间为828毫秒。

心率检测仪的具体使用方法是:

1)将心率检测仪与电脑通过外观的RS232串行通讯模块连接起来;

2)为心率检测仪上电,此时可看到心率传感器的绿色检测等被点亮;

3)在电脑上打开波形绘制的专用软件Processing,并加以运行;

4)将手指轻按在心率传感器的检测灯上,则可在OLED屏上看到心率值和相邻心拍时间,效果如图9所示。在电脑侧则可看到脉搏波形和心率曲线,当波形显示不完整时,可拖动红色的圆点来调节脉搏窗口的比率。

综上所述基于L432KC的心率检测仪,具有体积小、能耗低、便于携带、成本低等特点,作为产品投放市场的话会有潜在的竞争力。

  • STM32单片机中文官网
  • STM32单片机官方开发工具
  • STM32单片机参考设计

关键词: 信号 心率 L432KC

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