一、項目功能要求

設計并制作一個生理監(jiān)測裝置，能夠實時監(jiān)測人體的心電圖、呼吸和溫度，并在LCD液晶顯示屏上顯示相關數據。

隨著現代生活節(jié)奏的加快和環(huán)境的變化，人們對身體健康的關注程度越來越高。為了及時掌握自身的生理狀況，進行健康管理和疾病預防，監(jiān)測身體的生理參數成為一種重要的需求。因此，設計一個能夠實時監(jiān)測人體的心電圖、呼吸和溫度的生理監(jiān)測裝置具有重要的意義。

該生理監(jiān)測裝置主要用于個人健康管理和遠程監(jiān)護等應用場景。個人健康管理方面，用戶可以通過這個裝置了解自己的心電圖、呼吸和體溫等生理參數，及時發(fā)現異常情況并采取相應的措施，如調整生活習慣、咨詢醫(yī)生等。遠程監(jiān)護方面，裝置可以將實時的生理參數數據傳輸到云端或其他設備，供醫(yī)生或家屬遠程查看，以便及時干預和診斷。

與傳統(tǒng)的生理監(jiān)測設備相比，該裝置具有以下優(yōu)勢：

實時性：裝置能夠實時監(jiān)測和顯示心電圖、呼吸和溫度等生理參數，用戶可以隨時了解自己的身體狀況。 簡便性：裝置采用便攜式設計，用戶可以隨身攜帶，方便隨時監(jiān)測。 實用功能：通過對采集到的數據進行分析和判斷，裝置可以提供簡單的健康狀況提示，幫助用戶及時發(fā)現問題并采取措施。 擴展性：裝置可以添加報警功能、存儲功能和無線通信功能等增強功能，滿足不同用戶的需求。

這個生理監(jiān)測裝置的設計和制作有助于提高個人健康管理的水平，為用戶提供及時、準確的生理參數信息，以便更好地保護身體健康。同時，它也可以為醫(yī)生和家屬提供遠程監(jiān)護的手段，幫助他們隨時了解病人的生理狀況。該裝置在現代健康管理和醫(yī)療保健領域具有廣闊的應用前景和市場潛力。

二、基本要求

【1】心電信號監(jiān)測：

采用PulseSensor傳感器獲取心電信號。 進行AD轉換，將模擬信號轉換為數字信號。 使用STM32F103C8T6單片機進行數據處理。 在LCD顯示屏上顯示心電圖。

【2】呼吸信號監(jiān)測：

采用PulseSensor傳感器獲取呼吸信號。 進行AD轉換，將模擬信號轉換為數字信號。 使用STM32F103C8T6單片機進行數據處理。 在LCD顯示屏上顯示呼吸數據。

【3】溫度監(jiān)測：

采用MT70傳感器測量人體溫度。 進行AD轉換，將模擬信號轉換為數字信號。 使用STM32F103C8T6單片機進行數據處理。 在LCD顯示屏上顯示溫度數據，測量精度不大于0.10℃。

【4】人體健康狀況判斷：

根據測量到的生理參數數據，進行簡單的健康狀況判斷。 使用STM32F103C8T6單片機進行數據分析與判斷。

二、發(fā)揮部分

健康狀況判斷：

分析心電圖、呼吸和溫度等數據，根據預設的閾值判斷是否存在異常情況。 在LCD顯示屏上顯示人體健康狀況的簡單提示信息。

其他增強功能：

可以添加報警功能，當監(jiān)測到異常情況時，通過聲音或震動提醒用戶。 可以存儲和記錄歷史數據，以便后續(xù)分析和參考。 可以添加無線通信模塊，將實時數據傳輸到其他設備或云端進行遠程監(jiān)測。

三、設計方案

【1】主控芯片：

選擇STM32F103C8T6單片機作為主控芯片，具有足夠的GPIO、ADC等功能，并可方便地集成硬件模塊。

【2】顯示屏：

選擇0.96寸IIC接口的OLED顯示屏，具有高分辨率和低功耗的特點，適合用于顯示監(jiān)測數據。

【3】傳感器：

心電信號采集使用PulseSensor傳感器輸出。 呼吸信號采集使用PulseSensor傳感器輸出。 溫度測量使用MT70傳感器。

【4】AD轉換：

選擇ADS1292作為心電信號和呼吸信號的AD轉換芯片。 在STM32F103C8T6單片機上配置ADC，用于溫度傳感器的AD轉換。

【5】數據處理與顯示：

使用STM32F103C8T6單片機進行數據處理和健康狀況判斷。 通過IIC接口將數據發(fā)送給OLED顯示屏進行實時顯示。

【6】健康狀況判斷算法：

根據心電圖、呼吸和溫度數據的變化趨勢和預設的閾值進行簡單的健康狀況判斷。

四、代碼實現

4.1 采集代碼

ADS1292模塊，進行3路模擬信號采集轉換實現代碼。

#include "stm32f10x.h" ? // 定義SPI接口引腳 #define ADS1292_SPI SPI1 #define ADS1292_CS_PIN GPIO_Pin_4 #define ADS1292_CS_PORT GPIOA ? // 定義命令字節(jié) #define ADS1292_CMD_SDATAC 0x11 // 停止連續(xù)數據傳輸命令 #define ADS1292_CMD_RREG 0x20 // 讀寄存器命令 #define ADS1292_CMD_WREG 0x40 // 寫寄存器命令 #define ADS1292_CMD_START 0x08 // 啟動數據轉換命令 ? // 函數聲明 void ADS1292_SPI_Config(void); void ADS1292_Start_Conversion(void); ? int main(void) { // 初始化系統(tǒng)時鐘、GPIO等 // ... ? // 配置ADS1292的SPI接口 ADS1292_SPI_Config(); ? // 啟動ADS1292的數據轉換 ADS1292_Start_Conversion(); ? // 定義讀取數據的命令字節(jié) #define ADS1292_CMD_RDATAC 0x10 ? // 定義數據緩沖區(qū)大小 #define BUFFER_SIZE 100 ? // 數據緩沖區(qū) uint8_t dataBuffer[BUFFER_SIZE]; ? while (1) { // 啟動數據轉換 ADS1292_Start_Conversion(); ? // 等待一段時間，確保數據轉換完成 // 這里可以根據具體情況調整延時時間 Delay(100); // 假設延時100毫秒 ? // 讀取采集到的數據 GPIO_ResetBits(ADS1292_CS_PORT, ADS1292_CS_PIN); SPI_SendData(ADS1292_SPI, ADS1292_CMD_RDATAC); while (SPI_I2S_GetFlagStatus(ADS1292_SPI, SPI_I2S_FLAG_BSY) == SET); for (int i = 0; i < BUFFER_SIZE; i++) { SPI_SendData(ADS1292_SPI, 0xFF); // 發(fā)送一個無關的字節(jié)以觸發(fā)數據傳輸 while (SPI_I2S_GetFlagStatus(ADS1292_SPI, SPI_I2S_FLAG_RXNE) == RESET); dataBuffer[i] = SPI_ReceiveData(ADS1292_SPI); // 讀取接收到的數據 } GPIO_SetBits(ADS1292_CS_PORT, ADS1292_CS_PIN); ? // 處理采集到的數據 // ... ? // 循環(huán)進行其他操作 // ... } } ? // 配置ADS1292的SPI接口 void ADS1292_SPI_Config(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; SPI_InitTypeDef SPI_InitStructure; ? // 使能SPI時鐘 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_SPI1, ENABLE); ? // 配置CS引腳為推挽輸出 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = ADS1292_CS_PIN; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(ADS1292_CS_PORT, &GPIO_InitStructure); ? // 配置SPI引腳 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); ? GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); ? // 配置SPI參數 SPI_InitStructure.SPI_Direction = SPI_Direction_2Lines_FullDuplex; SPI_InitStructure.SPI_Mode = SPI_Mode_Master; SPI_InitStructure.SPI_DataSize = SPI_DataSize_8b; SPI_InitStructure.SPI_CPOL = SPI_CPOL_High; SPI_InitStructure.SPI_CPHA = SPI_CPHA_2Edge; SPI_InitStructure.SPI_NSS = SPI_NSS_Soft; SPI_InitStructure.SPI_BaudRatePrescaler = SPI_BaudRatePrescaler_256; SPI_InitStructure.SPI_FirstBit = SPI_FirstBit_MSB; SPI_InitStructure.SPI_CRCPolynomial = 7; SPI_Init(ADS1292_SPI, &SPI_InitStructure); ? // 使能SPI SPI_Cmd(ADS1292_SPI, ENABLE); } ? // 啟動ADS1292的數據轉換 void ADS1292_Start_Conversion(void) { // 禁用ADS1292的連續(xù)數據傳輸模式 GPIO_ResetBits(ADS1292_CS_PORT, ADS1292_CS_PIN); SPI_SendData(ADS1292_SPI, ADS1292_CMD_SDATAC); while (SPI_I2S_GetFlagStatus(ADS1292_SPI, SPI_I2S_FLAG_BSY) == SET); GPIO_SetBits(ADS1292_CS_PORT, ADS1292_CS_PIN); ? // 發(fā)送啟動轉換命令 GPIO_ResetBits(ADS1292_CS_PORT, ADS1292_CS_PIN); SPI_SendData(ADS1292_SPI, ADS1292_CMD_START); while (SPI_I2S_GetFlagStatus(ADS1292_SPI, SPI_I2S_FLAG_BSY) == SET); GPIO_SetBits(ADS1292_CS_PORT, ADS1292_CS_PIN); } ?

代碼里調用ADS1292_Start_Conversion()函數啟動數據轉換，等待一段時間確保數據轉換完成。通過發(fā)送ADS1292_CMD_RDATAC命令并讀取數據緩沖區(qū)，從ADS1292模塊中讀取采集到的數據。

4.2 OLED顯示屏驅動代碼

包含了基本的初始化、清屏、設置位置、顯示字符串、顯示數字和顯示浮點數等功能。

#include "stm32f10x.h" #include "delay.h" #include "i2c.h" ? #define OLED_ADDRESS 0x78 // OLED顯示屏的I2C地址 ? // OLED緩存數組（128x64像素，每個字節(jié)代表8個像素） unsigned char OLED_Buffer[128 * 8]; ? // 向OLED顯示屏發(fā)送命令 void OLED_WriteCmd(unsigned char cmd) { I2C_Start(); I2C_SendByte(OLED_ADDRESS); I2C_SendByte(0x00); // 發(fā)送命令標志位 I2C_SendByte(cmd); I2C_Stop(); } ? // 向OLED顯示屏發(fā)送數據 void OLED_WriteData(unsigned char data) { I2C_Start(); I2C_SendByte(OLED_ADDRESS); I2C_SendByte(0x40); // 發(fā)送數據標志位 I2C_SendByte(data); I2C_Stop(); } ? // 初始化OLED顯示屏 void OLED_Init() { // 初始化I2C總線 I2C_Init(); // 初始化OLED顯示屏 OLED_WriteCmd(0xAE); // 關閉顯示 OLED_WriteCmd(0xD5); // 設置時鐘分頻因子 OLED_WriteCmd(0x80); // 默認值 OLED_WriteCmd(0xA8); // 設置驅動路數 OLED_WriteCmd(0x3F); // 1/64 驅動 OLED_WriteCmd(0xD3); // 設置顯示偏移 OLED_WriteCmd(0x00); // 默認值 OLED_WriteCmd(0x40); // 設置顯示開始行 OLED_WriteCmd(0x8D); // 設置電荷泵 OLED_WriteCmd(0x14); // 使能電荷泵 OLED_WriteCmd(0x20); // 設置內存地址模式 OLED_WriteCmd(0x00); // 水平尋址模式 OLED_WriteCmd(0xA1); // 設置段重定義 OLED_WriteCmd(0xC8); // 設置COM掃描方向 OLED_WriteCmd(0xDA); // 設置COM硬件引腳配置 OLED_WriteCmd(0x12); // 默認值 OLED_WriteCmd(0x81); // 設置對比度控制 OLED_WriteCmd(0xCF); // 默認值 OLED_WriteCmd(0xD9); // 設置預充電周期 OLED_WriteCmd(0xF1); // 默認值 OLED_WriteCmd(0xDB); // 設置VCOMH Deselect Level OLED_WriteCmd(0x40); // 默認值 OLED_WriteCmd(0xA4); // 設置全局顯示 OLED_WriteCmd(0xA6); // 設置顯示方式，默認正常顯示 OLED_Clear(); // 清屏 OLED_WriteCmd(0xAF); // 打開顯示 } ? // 清屏 void OLED_Clear() { for (int i = 0; i < 8; i++) { OLED_WriteCmd(0xB0 + i); // 設置頁地址 for (int j = 0; j < 128; j++) { OLED_WriteCmd(0x00); // 清空數據 OLED_Buffer[j + i * 128] = 0x00; } } } ? // 設置顯示位置 void OLED_SetPos(unsigned char row, unsigned char column) { OLED_WriteCmd(0xB0 + row); // 設置頁地址 OLED_WriteCmd(0x00 + (8 * column & 0x0F)); // 設置列低地址 OLED_WriteCmd(0x10 + ((8 * column >> 4) & 0x0F)); // 設置列高地址 } ? // 顯示字符串 void OLED_ShowString(const char* str) { while (*str) { for (int i = 0; i < 8; i++) { OLED_WriteData(font8x16[(*str - ' ')*16 + i]); // 顯示字體數據 OLED_Buffer[column + row * 128] = font8x16[(*str - ' ')*16 + i]; // 更新緩存 column++; } str++; } } ? // 顯示數字 void OLED_ShowNum(int num, unsigned char digit) { char str[10]; sprintf(str, "%d", num); OLED_ShowString(str); } ? // 顯示浮點數 void OLED_ShowFloat(float num, unsigned char decimal) { char str[10]; sprintf(str, "%.*f", decimal, num); OLED_ShowString(str); } ?

4.3 OLED顯示體溫、心率

#include "stm32f10x.h" #include "delay.h" #include "oled.h" ? // 定義體溫值和心率值 float temperature = 37.6; int heartRate = 90; ? int main(void) { // 初始化OLED顯示屏 OLED_Init(); // 清屏 OLED_Clear(); // 設置字體大小 OLED_SetFontSize(16); // 設置顯示位置 OLED_SetPos(0, 0); // 顯示體溫值 OLED_ShowString("Temperature: "); OLED_ShowFloat(temperature, 1); // 設置顯示位置 OLED_SetPos(2, 0); // 顯示心率值 OLED_ShowString("Heart Rate: "); OLED_ShowNum(heartRate, 0); while (1) { // 主循環(huán) } } ?

五、總結

本文章描述了生理監(jiān)測裝置整個項目的設計方案，設計過程；通過采集心電圖、呼吸和溫度數據，并使用STM32F103C8T6單片機進行數據處理和顯示，實現了實時監(jiān)測和顯示生理參數的功能。提出了健康狀況判斷和其他增強功能的設計思路。該裝置可以用于個人的健康監(jiān)測和遠程監(jiān)護等場景，具有一定的實用性和擴展性。

【版權聲明】本文為華為云社區(qū)用戶原創(chuàng)內容，轉載時必須標注文章的來源（華為云社區(qū)）、文章鏈接、文章作者等基本信息， 否則作者和本社區(qū)有權追究責任。如果您發(fā)現本社區(qū)中有涉嫌抄襲的內容，歡迎發(fā)送郵件進行舉報，并提供相關證據，一經查實，本社區(qū)將立刻刪除涉嫌侵權內容，舉報郵箱： cloudbbs@huaweicloud.com

相關知識

基于stm32的健康監(jiān)測儀控制系統(tǒng)設計
基于STM32的健康監(jiān)測系統(tǒng)
基于STM32的人體健康檢測儀設計與實現
基于 STM32 單片機的室內環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的研究
STM32智能健康監(jiān)測手環(huán)設計與實現
基于STM32的老年人健康監(jiān)測與跌倒定位報警系統(tǒng)設計
基于STM32及Android技術的老年人健康監(jiān)護系統(tǒng)設計與實現
老人健康監(jiān)測系統(tǒng)的設計
基于單片機的智能嬰兒床系統(tǒng)設計
基于STM32的老年人健康監(jiān)護系統(tǒng)設計

網址: 基于STM32設計的生理監(jiān)測裝置 http://www.gysdgmq.cn/newsview630822.html