基于STM32的脉搏测量仪设计
基于单片机的心率测试仪设计
基于单片机的心率测试仪设计心率测试仪是一种用来测量人体心率的设备，它使用单片机技术来实现数据处理和显示功能。
本文将介绍基于单片机的心率测试仪的设计原理、硬件组成以及软件实现。
一、设计原理心率测试仪的设计原理是通过测量人体的心电信号来计算心率。
心电信号是由心脏产生的微弱电流，可以通过电极贴在人体皮肤上进行测量。
传感器将心电信号转换为模拟电压信号，然后经过滤波处理和放大处理后，再经过A/D转换，转换为数字信号供单片机处理。
单片机通过计算心电信号的周期来得到心率值，并将结果显示在液晶屏上。
二、硬件组成1.单片机：选择一款适用的单片机，如STM32系列的单片机，具有高性能和丰富的外设接口，以满足心率测试仪的需求。
2.心电信号传感器：选择一款专门用于心电信号测量的传感器，如AD8232芯片，可以提供可靠的心电信号采集。
3.滤波器：使用滤波器对心电信号进行滤波处理，去除杂散信号，只保留心电信号的频率分量。
4.放大器：为了增强心电信号的幅度，需要使用放大器来对滤波后的信号进行放大处理，方便后续的A/D转换。
5.A/D转换器：将放大后的模拟信号转换为数字信号，供单片机进一步处理。
三、软件实现1.心电信号采集与处理：通过传感器采集心电信号，并经过滤波和放大处理，得到滤波后的模拟信号。
2.A/D转换：将模拟信号通过A/D转换器转换为数字信号，供单片机处理。
3.心率计算：单片机通过计算心电信号的周期来得到心率值，可以使用峰值检测算法或阈值判定算法来实现。
4.数据显示：将计算得到的心率值通过串口或并口发送到液晶屏上进行显示，可以设计显示界面，包括心率值、时间等信息。
总结：基于单片机的心率测试仪设计主要包括硬件组成和软件实现两个部分。
硬件组成包括单片机、心电信号传感器、滤波器、放大器、A/D 转换器和液晶屏等。
软件实现包括心电信号采集与处理、A/D转换、心率计算和数据显示等。
通过合理的设计和编程，可以实现一个功能完善的心率测试仪。
便携式心率采集系统设计
便携式心率采集系统设计学生：学号：指导教师：助理指导教师：专业：摘要随着生物医学工程技术的开展, 医学信号测量仪器日新月异。
生物医学测量与临床医学和保健医疗的联系日益严密。
通过对人体各种生理信号的检测，能更好的认识人体的生命现象，这其中脉搏信号包含丰富的人体健康状况信息,从中提取的心率值对人体健康有着重要的参考作用。
本文采用光电反射式传感器, 设计了一套便携式可穿戴的获取和保存脉搏信号的系统。
本设计主要是基于STM32L低功耗单片机，利用光电传感器产生脉冲信号，经过放大整形滤波后，输入单片机内AD进展采样并将数字化后的脉搏信号和计算出的心率值保存在SD卡中。
后期通过上位机软件可以观测脉搏信号，对人体健康进展评估，因此该系统适用于保健中心、医院和家庭等场所。
本设计所设计的基于单片机的便携式心率采集系统对推进脉诊技术客观化和HRV研究具有积极的促进作用。
关键词：脉搏，单片机，光电传感器，脉冲信号，便携式ABSTRACTWith the development of the biomedical engineering technology, the medical signal measuring instrument is changing everyday. Biomedical measurement and clinical medicine and health care increasingly close ties. We could better understand the phenomenon of human. life through various physiological signal detection of the human body. Pulse inclusions rich state of the health information, By using optical sensors, With the high development of electronics and puter nowadays, the pulse diagnosing technology should be objective and quantitive. this text access to the pulse signal design methods. This paper mainly introduces the concrete realization method for digital pulse counter, which uses photoelectric sensors to generate pulse signal. The pulse signal is amplified and regenerated to input into MCU to carry out corresponding control, as a result the pulse number per a minute is measured. The use of the pulse counter is quick and convenient. Through observing the pulse signal, human health can be inspected, it is usually used in health care centers and the hospitals. In my design, Portable heart rate measuring instrument based on MCU has a positive role in promoting the objective of the pulse technology.Key words：Pulse, MCU, Photoelectric Sensor, Pulse Signal, Portable目录摘要IABSTRACTIII1 绪论11242 整体系统结构62.1 脉搏测量模块772.1.2 光电式脉搏传感器711131319213 系统软件设计233.1功能配置：233.2硬件相关配置：243.3文件系统配置：24325．总结33参考文献341 绪论随着人们生活水平的提高，地球环境遭到破坏，多种疾病威胁着人们的生命,而心脏病的发作又是人们难以预防的突发致命疾病。
手腕式血氧心率检测仪的设计陈天骄许有熊顾庆瑞汪纯羽杨开呈
手腕式血氧心率检测仪的设计陈天骄许有熊顾庆瑞汪纯羽杨开呈发布时间：2023-05-13T09:03:34.183Z 来源：《科技新时代》2023年5期作者：陈天骄许有熊顾庆瑞汪纯羽杨开呈[导读] 市面上的心率血氧检测仪多为耳夹式或指夹式,穿戴不方便,使用者无法在运动、工作或睡眠中无障碍实时监测心率、血氧饱和度等生理参数。
为此,提出了一种基于STM32微处理器和Android系统的手腕式心率血氧检测仪,采用JFH141多光谱生理数据测量模块实时采样,通过光电容脉搏波描记法和反射式血氧测量方法得到转换后的心率、血氧参数,利用蓝牙技术构建无线传输网络,以KEIL搭建的软件程序,以AppInventor搭建的AndroidApp上位机软件,实现了在手腕处检测血氧及心率等生理参数,并将参数实时上传至上位机进行分析以及预警的功能。
南京工程学院 211167摘要：市面上的心率血氧检测仪多为耳夹式或指夹式,穿戴不方便,使用者无法在运动、工作或睡眠中无障碍实时监测心率、血氧饱和度等生理参数。
为此,提出了一种基于STM32微处理器和Android系统的手腕式心率血氧检测仪,采用JFH141多光谱生理数据测量模块实时采样,通过光电容脉搏波描记法和反射式血氧测量方法得到转换后的心率、血氧参数,利用蓝牙技术构建无线传输网络,以KEIL搭建的软件程序,以AppInventor搭建的AndroidApp上位机软件,实现了在手腕处检测血氧及心率等生理参数,并将参数实时上传至上位机进行分析以及预警的功能。
实验表明,该设计既能保留完整脉搏信息又能最大程度抑制运动干扰和血流灌注的影响,实现无监督状态下血氧及心率准确有效的检测及预警。
关键词：手腕式；血氧饱和度；心率检测；PPG引言：随着我国经济的飞速增长,人们的消费意识与健康意识相应增强,对医疗产品的消费量也不断增加。
手腕式血氧心率检测仪是一种佩戴于腕部进行血氧饱和度与心率检测的可穿戴医疗设备,相较于传统的有创血氧饱和度检测方案,无创的设计更利于人们的日常使用,也更加卫生、可靠,相较于耳夹式、指夹式等检测设备,腕式检测设备使用更加方便,应用场景更加广阔。
基于STM32的心率血氧监测系统的毕业论文设计
设计一个基于STM32的心率血氧监测系统是一个具有挑战性和实际应用意义的课题。
以下是一个可能的毕业论文设计框架：1. 选题背景与意义：-介绍心率血氧监测系统在医疗保健领域中的重要性和应用价值，说明选择该主题的原因和意义。
2. 文献综述：-回顾相关的心率血氧监测技术，包括传感器原理、信号处理方法、嵌入式系统设计等方面的理论和应用现状，并分析已有的类似系统的特点和局限性。
3. 系统整体设计：-描述整个监测系统的设计思路和总体架构，包括硬件部分（传感器选择、信号采集电路、嵌入式处理器）和软件部分（数据处理算法、用户界面设计）。
4. 传感器选择与接口设计：-选择合适的心率血氧传感器，并设计传感器与STM32的接口电路和通讯协议，确保有效的数据采集和传输。
5. 数据采集与处理：-设计STM32的数据采集程序和信号处理算法，实现心率和血氧饱和度的准确测量和计算。
6. 嵌入式系统软件设计：-开发嵌入式系统的软件，包括实时数据处理、用户界面设计、数据存储和传输等功能。
7. 系统性能测试与验证：-进行系统的功能测试和性能验证，包括对测量结果的准确性和稳定性进行评估。
8. 实验结果分析：-分析实验结果，包括系统的准确性、灵敏度、响应速度等关键性能指标，并与市场上常见的商用设备进行比较。
9. 改进与展望：-针对实验结果中发现的问题和不足，提出系统改进的建议，并对未来的技术发展和应用前景进行展望。
10. 参考文献与引用：-在毕业论文中合理引用相关文献和资料，确保研究的可信度和学术性。
以上是基于STM32的心率血氧监测系统毕业论文设计的可能内容框架，希望可以为你提供一些启示。
在具体的研究过程中，还需要根据实际情况进行详细的研究和设计。
基于STM32人体脉搏无线监测系统的设计
基于STM32人体脉搏无线监测系统的设计随着人们对健康的关注日益增加，人体脉搏无线监测系统的设计变得越来越重要。
本文将介绍一种基于STM32的人体脉搏无线监测系统的设计。
人体脉搏无线监测系统是一种能够实时监测人体脉搏并将数据传输到手机或电脑的设备。
它能够帮助人们随时了解自己的健康状况，并及时采取措施以防止疾病的发生。
在这个系统中，STM32是一种微控制器，它能够控制和处理系统的各个部分。
该系统由传感器、信号处理模块、数据传输模块和显示模块组成。
首先，传感器用于检测人体脉搏信号。
传感器通常采用光电传感器，它能够测量血液通过皮肤的光强度变化，并将其转换成电信号。
然后，信号处理模块对传感器采集到的数据进行处理和滤波。
这是为了提高数据的准确性，并去除噪声干扰。
STM32微控制器负责控制信号处理模块的运行并协调各个模块之间的通信。
接下来，数据传输模块将处理后的数据通过无线方式传输到手机或电脑。
这可以通过蓝牙或Wi-Fi技术实现。
这样，用户就可以通过手机或电脑查看自己的脉搏数据，并进行分析和记录。
最后，显示模块可以将数据以图表或数字的形式显示在设备上，方便用户进行实时观察和分析。
这种基于STM32的人体脉搏无线监测系统具有许多优点。
首先，它具有高精度和稳定性，可以准确地检测人体脉搏信号。
其次，该系统具有实时性，可以实时监测脉搏并及时传输数据。
此外，它还具有便携性和易用性，用户可以随时随地监测自己的健康状况。
总之，基于STM32的人体脉搏无线监测系统是一种重要的健康监测设备。
它不仅能够提供准确的脉搏数据，还能够帮助人们随时关注自己的健康状况。
相信在未来，这种系统将会得到更广泛的应用，并为人们的健康保驾护航。
基于STM32单片机的人体心率采集系统
基于STM32单片机的人体心率采集系统王毅;杨志;黄晓英;聂云浩;徐建【摘要】针对目前便携式人体心率采集系统的研究,本文提出了一种通过搭建以STM32ZET6为控制核心,以脉搏传感器SON1205为外部检测模块,通过C语言在KEIL5编程软件下,设计心率检测算法来实现对人体心率的检测,本系统还能够通过无线传输模块NRF2401实现将采集到的人体心率等信息进行实时的传输,从而可以实现一种远程监控,同时,系统还能够将检测到的人体心率通过液晶模块显示.实验表明,该系统工作稳定,误差较小,数据传输正常,能够达到我们整套系统的要求.【期刊名称】《电子世界》【年(卷),期】2016(000)020【总页数】2页(P51-52)【关键词】心率采集;STM32;脉搏传感器;NRF2401【作者】王毅;杨志;黄晓英;聂云浩;徐建【作者单位】湖北民族学院信息工程学院;湖北民族学院信息工程学院;湖北民族学院信息工程学院;湖北民族学院信息工程学院;湖北民族学院信息工程学院【正文语种】中文随着现代社会的不断的发展以及人们生活水平的不断提高，人们对自己健康的在意度也在不断的加强，可是快速化的生活规律迫使人们没有更多的时间好好的监控自己的身体状况。
同时大多数的孤巢老人身边没有子女的监护，一旦发生了任何的意外情况，所有人都只能鞭长莫及，无能为力。
因此如何得到一套能够十分便携又可以远程监控的心率采集统［1］，是十分重要的。
改革开放以来，在无数前辈们的努力下，中国的科技有了快速的发展，小型化、集成化的MCU不断的进入中国市场，从而使更多的电子器件进入普通百姓家中成为了可能。
医院虽然有高精度的心电测量仪，但是很多都是有线检测，这在一定的程度上限制的病人的自由活动的空间，并且需要让病人经常在医院与家庭之间长期奔波。
同时高精度的测量仪价格昂贵、笨重，无法进入普通百姓家，也无法进行随身携带。
STM32单片机开发成本低廉，我们只需要在上面运行我们用C语言编写的心率检测算法结合我们所搭建的外围电路模块就能实现人体的心率采集，以及心率传输，操作简单方便。
基于单片机心率脉搏检测仪设计
目录一、设计的背景和意义 (1)二、设计方案的论证和确定 (1)（一）设计要求分析 (1)（二）设计方案确定 (1)三、 设计过程 (3)（一） 设计原理 (3)（二）主要器件选型 (5)（三）硬件结构设计 (7)（四）软件控制设计 (11)四、调试过程 (20)1．仿真调试. (20)2．实物演示 (22)五、设计创意说明和总结 (25)六、参考文献 (26)七、致谢 (27)一、设计的背景和意义背景：目前脉搏测量仪在多个领域被广泛应用，除了应用于医学领域，如无创心血管功能检测、妊高症检测、中医脉象、脉率检测等等，商业应用也不断拓展，如运动、健身器材中的心率测试都用到了技术先进的脉搏测量仪。
但人体的生物信号多属于强噪声背景下的低频的弱信号, 脉搏波信号更是低频微弱的非电生理信号,因此必需经过放大和后级滤波以满足采集的要求。
脉象探头式样很多，有单部、三部、单点、多点、刚性接触式、软性接触式、气压式、硅杯式、液态汞、液态水、子母式等组成,脉象探头的主要原件有应变片、压电晶体、单晶硅、光敏元件、PVDF压电薄膜等，其中以单部单点应变片式为最广泛，不过近年来正在向三部多点式方向设计[2]。
意义：近年来国内外致力于开发无创非接触式的传感器，这类传感器的重要特征是测量的探测部分不侵入机体，不造成机体创伤，能够自动消除仪表自身系统的误差，测量精度高，通常在体外，尤其是在体表间接测量人体的生理和生化参数。
二、设计方案的论证和确定（一）设计要求分析总体由设计由STC89C52、按键、LCD1602、光电传感器、等构成，见图3.1所示，系统设有四个按键，设置上下限脉搏数，当超过范围的时候单片机会驱动蜂鸣器发响，脉搏测量的时候需要人把手轻轻的按在光电传感器上面，由于人脉搏跳动的时候，血液的透光性不一样会导致接收器那边接收的信号强弱不一样，间接的把人脉搏信号传回，通过运放对其进行放大、整形后连接到单片机的IO 口，单片机利用外部中断对其进行计数，最终换算成人一分钟脉搏的跳动次数，最终在液晶屏上显示。
基于单片机的脉搏心率测量仪的开发与设计毕业论文
毕业设计(论文) 题目：基于单片机的脉搏测量仪的研究与设计摘要在传统的医疗检测中，脉象检测一直都起着非常重要的作用，人体的脉象包含着大量的人体的生理和病理方面的信息。
脉诊一直是医生诊断疾病的重要手段之一，但受人为因素的影响很大。
经医学观察研究表明，人体手指末端含有丰富的毛细血管和小动脉，这些动脉和人体其他地方的动脉一样，含有丰富的生理信息。
由于光电脉搏检测技术具有很高的绝缘性，且抗电磁等干扰能力强，可以对人体进行无损伤检测。
本文设计通过光电法对人体指尖的脉搏进行测量，并将测量信息送入单片机进行处理，最后通过数码管将测量结果显示出来。
将对脉搏信号的检测模块，脉搏信息的处理模块，单片机，数码管显示模块等电路集成在一块电路板上，形成一个简易的脉搏测量仪。
这种测量仪具有精确度高，体积小，价格便宜，易于操作等特点，特别适合于个人使用和家庭使用，给我们的生活带来极大方便，让我们第一时间对自己的身体状况有进一步的了解。
矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
关键词：脉搏；光电传感器；单片机；数码管AbstractIn the traditional medical testing，the pulse condition detection has been playing a very important role．The pulse condition of the human body contains a large number of physiology information and pathology information，the pulse examination has been being one of the important means for the doctor to diagnosis the illness．But the man-made factors influence it very much，the medical observation research shows．The end of the finger contains rich capillaries and small arteries．These arteries and the other arteries of the body hold rich physiologic information．The Photoelectric pulse detecting technology can test the body without damage owing to its high insulation and strong ability to resist the electromagnetic interference．This design in the text can survey the pulse of the finger tip through photoelectric method and transport the information to the microcontroller to do with it．At last，the result is showed by the digital tube．When the electric circuit such as the detection module of the pulse signal，the processing module of the pulse information，SCM，digital tube are integrated in the board of electric circuit，it formed an simple pulse measuring instrument，this instrument has high accuracy，small, cheap，and easy to operate．It is especially suitable for personal use and family use．It brings great convenience to our life，so we can have a further understanding of our body condition．聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
基于STM32的脉搏心率检测仪的信号处理与滤波设计
基于STM32的脉搏心率检测仪的信号处理与滤波设计脉搏心率检测仪是一种用于测量人体心率的设备，通过检测脉搏波形信号并进行信号处理与滤波来得出准确的心率数据。
基于STM32的脉搏心率检测仪可以有效地处理脉搏信号，提高测量的准确性和可靠性。
在设计基于STM32的脉搏心率检测仪的信号处理与滤波方案时，我们需要考虑以下几个关键问题：1. 信号采集与预处理：首先，需要使用传感器采集到心脏脉搏的波形信号，并通过STM32微控制器进行模数转换（ADC）将模拟信号转化为数字信号。
通过对采集的数据进行预处理，比如去除噪声、基线漂移等，可以提高信号的质量。
2. 信号分析与特征提取：得到经过预处理的心脏脉搏波形信号后，需要对信号进行特征提取，以便得出心率数据。
常见的特征提取方法包括峰值检测、交叉相关分析等。
通过这些方法，可以识别出脉搏波形中的特征点，比如峰值、峰谷等，并计算出脉搏波形的周期时间。
3. 信号滤波与噪声抑制：在脉搏信号的处理过程中，由于环境因素和传感器本身的噪声等原因，会引入一定的噪声。
为了准确地测量心率，我们需要针对不同类型的噪声设计合适的滤波算法。
常见的滤波方法有低通滤波、中值滤波、小波变换等，可以有效地去除噪声并保留有用的信号信息。
4. 心率计算与显示：根据脉搏波形的周期时间，可以计算出心率数据。
心率计算可以根据实时心率或者平均心率的需求进行。
通过将计算得到的心率数据进行显示，可以让用户直观地了解自己的心率情况。
为了实现基于STM32的脉搏心率检测仪的信号处理与滤波，我们可以使用STM32开发板和相关软件开发工具，比如Keil MDK。
首先，需要根据硬件连接要求将心脏脉搏信号传感器与STM32微控制器连接好，并编写相应的驱动程序进行信号采集。
接下来，可以使用C语言编程语言编写信号处理和滤波的算法。
在算法的设计过程中，需要结合实际的脉搏信号特点、噪声类型和滤波需求来选择合适的算法。
同时，需要根据实际情况进行算法参数的调整和优化，以保证信号处理的准确性和效率。
基于STM32_的人体体质监测系统设计与实现
第18期2023年9月无线互联科技Wireless Internet TechnologyNo.18September,2023基金项目:2023年度河北省体育科技研究项目;项目名称:基于云计算的国民体质监测系统的研究;项目编号:2023QT15㊂项目名称:新业态背景下我省电竞产业发展对策研究;项目编号:2023CY13㊂2019年张家口市科技局科研项目;项目名称:基于大数据的智能交通控制系统;项目编号:1911002B ㊂作者简介:杨凯(1987 ),男,湖北黄冈人,助教,硕士;研究方向:电子信息㊂∗通信作者:吉高卿(1987 ),男,河北张家口人,讲师,硕士;研究方向:大数据㊂基于STM32的人体体质监测系统设计与实现杨㊀凯1,王润修2,倪笑宇2,吉高卿2∗(1.江西财经职业学院,江西九江332000;2.河北建筑工程学院,河北张家口075000)摘要:由于人们生活节奏的加快和生活压力的增大,人体体质健康越来越受到重视㊂为了使人们更为直观地关注自身的体质健康,文章设计了一款基于STM32单片机的人体体质监测系统㊂系统以STM32单片机作为主控制模块,通过血氧传感器模块㊁脉搏心率测量模块㊁体温测量模块,分别对心率㊁血氧㊁体温等人体体质参数进行监测,并通过蓝牙模块实现无线传输功能,将测量的数据传送到手机上㊂利用该系统,用户既可以在液晶显示屏上查看体质数据,也可以在手机App 上了解到自身的体质参数㊂经实验测试,该系统运行平稳㊁工作正常,符合设计要求㊂关键词:人体体质;STM32;传感模块;血氧中图分类号:TP31㊀㊀文献标志码:A 0㊀引言㊀㊀目前,我国经济快速发展,但人口老龄化问题化日趋严重[1]㊂在我国人民生活水平不断提升的同时,生活压力也变得越来越大,由于错误的饮食习惯和较少的运动,导致人们的健康问题与日俱增[2]㊂在现实生活中,还存在医疗资源匮乏㊁少部分人支付不起昂贵的医疗费用㊁就医不及时等一系列问题[3]㊂人体体质监测是医疗健康领域的一个新兴研究方向,随着社会对健康生活的重视和人民对疾病预防意识的提高,越来越多的人开始关注自身的体质与潜在健康风险,以上因素推动了体质监测技术的快速发展[4]㊂人体体质监测系统可以实现关键生理参数的实时采集与数据分析,对个体体质特征及疾病发病风险进行评估,能够有效帮助人们做到早发现㊁早预防㊁早治疗[5]㊂1㊀系统硬件设计㊀㊀本文设计的人体体质监测系统硬件组成,如图1所示㊂系统主要由主控制器㊁温度采集模块㊁心率与血氧采集模块㊁显示模块㊁蓝牙模块等构成,不仅可以实现对体温㊁心率㊁血氧等数据的实时监测,还可以将数据通过蓝牙模块发送到手机等设备㊂本文设计的人体体质监测系统中,主控制器的作用是对系统各个组成模块进行总体控制;温度采集模块的作用是利用温度传感器,对人体体温等数据进行采集;心率和血氧采集模块的作用是利用相关传感器,对人体心率和血氧等体质数据进行采集;蓝牙模块的作用是利用蓝牙芯片,对已经获得的人体体质数据进行发送,使用户在手机端也可以查看自身的体质数据㊂图1㊀系统硬件构成1.1㊀主控制器模块㊀㊀系统采用STM32F103c8t6作为主控制器,它是ST 公司STM32系列32位ARM Cortex -M3内核微控制器的一款产品,属于STM32主流系列入门级产品,芯片采用高性能的ARM 内核,内置丰富的外设和接口,拥有软硬件资源丰富的生态系统[6]㊂该芯片内置了64KB 闪存㊁20KB SRAM 以及多个通信接口,如USART㊁SPI㊁I2C 和CAN 等,还有丰富的外围设备,如ADC /DAC㊁定时器和PWM 等㊂此外,它还支持多种电源模式,包括低功耗㊁停机㊁待机和休眠等,适用于多种应用领域,如工业控制㊁汽车电子㊁家电控制等[7]㊂1.2㊀温度采集模块㊀㊀系统选用DS18B20作为温度传感器,DS18B20数字温度传感器由Dallas半导体公司(现Maxim Integrated)开发制造[8]㊂芯片采用单总线接口,通信方式简单,连接方便,只需要一条数据线即可与微控制器连接实现温度数据的读取㊂DS18B20具有以下特点:(1)测量结果精度较高㊂DS18B20提供的温度测量范围是-10~85ħ精度为ʃ0.5ħ㊂这使得它非常适合需要准确温度测量的应用㊂(2)芯片采用单线连接㊂DS18B20传感器使用单一的数据线进行通信,这使得它在布线和连接方面非常方便,只需使用一个引脚就可以进行数据传输和供电㊂(3)芯片的功耗较低㊂DS18B20在进行温度测量和通信时消耗的功率非常低,这使得它非常适合用于低功耗和电池供电的应用场景㊂(4)芯片采用多种封装形式㊂DS18B20传感器提供了不同的封装选项,包括TO-92㊁TO-220㊁SOT-223等,以适应不同的应用需求㊂1.3㊀心率与血氧采集模块㊀㊀心率与血氧数据的采集模块采用的是MAX30102芯片㊂该芯片是Maxim Integrated公司推出的一款可穿戴生物传感器㊂它是一种集成了红外(IR)和可见光(Visible Light)LED发光器㊁光电传感器和数字信号处理电路的高度集成脉搏氧合仪和心率监测模块㊂芯片利用反射式光谱测量技术,通过测量光线在皮肤上的反射率和吸收率,来获取血氧饱和度(SpO2)和心率等人体体质数据㊂该芯片的主要特点和功能:(1)芯片采用双波长测量㊂MAX30102集成了红外(IR)和可见光(Visible Light)LED发光器,可同时进行双波长的光谱测量㊂这使得它能够有效地消除来自皮肤颜色和环境光的影响,确保血氧饱和度和心率测量的准确度㊂(2)芯片具有灵敏的光电传感器㊂MAX30102内置高灵敏度的光电传感器,能够检测微弱的光信号,并将其转换为电信号进行处理㊂(3)芯片具有灵活的数据接口㊂MAX30102通过I2C(Inter-Integrated Circuit)总线接口与主控制器进行通信㊂它提供了多个配置寄存器,可以调整采样速率㊁工作模式㊁阈值设置等参数,以满足不同应用的需求㊂(4)洗牌具有低功耗模式㊂AX30102支持多个低功耗模式,可以在不同的功耗和性能需求之间进行权衡,以延长电池寿命㊂1.4㊀显示模块㊀㊀本文的显示模块采用的是LCD1602芯片㊂LCD1602是一种基于液晶技术的字符显示模块,性能稳定,使用方便,价格低廉㊂它由两行,每行16个字符的显示区域组成,每个字符由5ˑ8点阵组成㊂LCD1602具有广泛的应用领域,包括电子设备㊁嵌入式系统㊁工业控制以及教育实验等㊂通过与控制器的连接,可以向LCD1602发送指令和数据,以控制显示内容㊁位置和外观等㊂用户可以在LCD1602上显示自定义的文本㊁数字㊁符号和图形,以满足各种应用的需求㊂1.5㊀蓝牙模块㊀㊀本文通过JDY-30蓝牙模块与手机软件连接,可以将测量得到的数据发送到手机上,人们通过手机便可以清楚地观察到自身体质数据㊂JDY-30是一种基于SPP(串口蓝牙传输协议)蓝牙模块,是一种小型且易于使用的无线通信模块,常用于与蓝牙设备进行串口通信㊂JDY-30模块配置方式简便,用户可以通过发送AT指令来配置模块的参数,如蓝牙名称㊁波特率等;JDY-30模块可工作在主从模式或仅从模式㊂主从模式可实现双向数据传输,而仅从模式只能接收数据㊂另外,JDY-30模块采用低功耗设计,适合于对电源功耗有要求的场景,带有蓝牙连接状态的指示灯,可以方便地了解蓝牙连接状态㊂STM32主控模块与手机端App之间采用JDY-30蓝牙模块进行通信㊂该模块体积小巧㊁使用灵活,用户可根据需要设置波特率,通信距离可达10m㊂该蓝牙芯片非常适合在人体体质监测系统中使用㊂2 系统软件设计㊀㊀本系统的程序设计以模块化为设计原则,将每个模块封装为函数,每个模块完成特定的功能㊂使用模块化开发,可以将代码耦合度降低,模块化的意义在于最大化的设计重用,以最少的模块㊁零部件,更快速地满足更多的个性化需求,提高系统程序的可维护性和可测试性㊂此外,如果需要对程序进行升级优化及功能扩展,可在不影响程序原有功能的情况下,加入相应模块的代码即可实现,提高开发效率和降低开发成本㊂本系统中,程序设计模块包括以下几种:脉搏波传感模块㊁蓝牙通信模块㊁LCD屏幕显示模块㊁存储模块㊁时钟及辅助模块等㊂系统主程序可以控制单片机系统按预定的操作方式运行㊂它是单片机系统程序的框架㊂系统上电后,需对系统进行初始化㊂初始化程序主要完成对单片机内专用寄存器㊁定时器工作方式及各端口的工作状态的设定㊂在系统初始化之后,进行按键扫描㊁液晶显示等工作㊂系统主流程,如图2所示㊂图2㊀系统主流程3 测试及结论㊀㊀在完成系统的硬件设计和软件设计后,可进行人体体质监测系统的工作性能测试㊂当系统接通电源后,系统便开始正常工作㊂在监测人体体质时,系统不仅可以通过LED显示屏显示被监测人的体质信息,还可以将数据通过蓝牙发送到手机端㊂LCD显示屏上显示的信息包括:当前测得的心率(HR)㊁血氧(SpO2)㊁体温(HeartRate)㊂经测试,本文所设计系统㊀㊀可以稳定㊁正常的工作㊂参考文献[1]张金榜,吴荣春,何骞,等.可穿戴的生理监测系统设计[J].微型机与应用,2013(20):29-31. [2]管培培,丁宁炜,汤强,等.三维加速度counts估算不同步速能量消耗应用初探[J].山东体育科技,2018 (1):72-75.[3]叶宏,彦秉军,高晓飞,等.单片机温度自动控制系统[J].黑龙江电子技术,2017(3):25-28. [4]刘会忠,程煜.Flash存储管理在嵌入式系统中的实现[J].计算机工程,2010(8):88-90.[5]李冰冰,俞帅东,杨象校,等.基于可穿戴的运动强度监测系统[J].计算机系统应用,2015(5):32-39.[6]龙晓庆,陈忠平.基于51单片机的小型分配性冷库温控系统[J].中国科技信息,2019(8):89-92. [7]钱钧,惠王伟,高莹,等.RC滤波电路实验设计与研究[J].大学物理实验,2017(5):116-119.[8]仝兆景,时俊岭,李月,等.基于无线通讯技术脉搏检测仪的设计与实现[J].计算机测量与控制,2017 (1):13-16.(编辑㊀姚㊀鑫)Design and implementation of a human physical fitness monitoring system based on STM32Yang Kai1Wang Runxiu2Ni Xiaoyu2Ji Gaoqing2∗1.Jiangxi Vocational College of Finance and Economics Jiujiang332000 China2.Hebei University of Architecture Zhangjiakou075000 ChinaAbstract Due to the acceleration of people s pace of life and the increase in life pressure the physical health of the human body is increasingly valued.In order to make people pay more intuitive attention to their physical health the article designs a human physique monitoring system based on the STM32microcontroller.The system uses the STM32 microcontroller as the main control module and monitors human physical parameters such as heart rate blood oxygen and body temperature through the blood oxygen sensor module pulse heart rate measurement module and body temperature measurement module.The wireless transmission function is achieved through the Bluetooth module and the measured data is transmitted to the mobile phone.With this system users can view their physical fitness data on the LCD screen and also learn about their physical fitness parameters on the mobile App.After experimental testing the system runs smoothly and operates normally meeting the design requirements.Key words human constitution STM32 sensing module blood oxygen。
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安徽机电职业技术学院毕业论文基于STM32的脉搏测量仪设计系别电气工程系专业xxxxxxxxxxxxx班级xxxxxxxxxxx姓名xxxxxxxxx学号xxxxxxxxxxx指导教师xxxxxx2014 ～ 2015 学年第一学期安徽机电职业技术学院2015届毕业生毕业论文成绩评定单摘要人们测量脉搏的传统方法是使用测量脉搏的听诊器，或者使用吸附在人体上的电极等。
这些老式的方法有其自身的局限性，不便于室外场所使用。
基于此，本论文设计了一种基于STM32F103VET6主控芯片的脉搏测量仪，体积小，精度高，使用方便。
在采集脉搏使用的介质，测量的部位和测量的方式有了重大改变。
它采用红外对管TCRT5000来进行人体的脉搏测量，检测的部位为被检测人的任意一个手指，耳垂等组织较薄的部分。
其原理是根据血液舒张和收缩血液浓度的不同，红外线传感器的红外信号透过血液的强度不同，因此可以测量并计算每分钟其血液收缩扩张的次数，通过示波器能够很直观的观察出来，并且该测量仪能够实现保存测量的数据，在回放状态时，能回放所保存的测量数据，如波形等。
通过液晶屏实现光电脉搏信号波形动态显示，其设计理念新颖，可实现性好。
关键词：主控芯片STM32F103VET6 红外对管TCRT5000 液晶屏目录第一章绪论 (4)第二章脉搏测量仪现状及意义 (5)2.1 脉搏测量仪现状 (5)2.2 意义 (6)第三章方案论证 (7)3.1 方案选择 (7)3.2 系统框图 (8)第四章 STM32处理器概述 (9)4.1 STM32简介 (9)4.2 STM32的引脚图 (9)4.3 STM32的内部资源 (10)4.4 Cortex-M3内核简介 (10)第五章基本结构模块 (12)5.1 脉搏信号采集模块及原理 (12)5.2 脉搏信号放大和整形模块 (13)5.3 显示模块及STM32最小板 (17)5.4 测量仪整体电路图 (19)5.5 测量仪实物图 (20)第六章软件设计 (21)6.1 STM32开发环境 (21)6.2 MDK370简介 (21)6.3 JTAG仿真器介绍 (22)第七章功能测试 (23)6.1 脉搏波形测试 (23)6.2 脉搏数测试 ................................ 错误!未定义书签。
6.3 液晶显示及波形回放功能测试 ................ 错误!未定义书签。
6.4 脉搏上下限报警测试 ........................ 错误!未定义书签。
结束语. (28)致谢 (29)参考文献 (30)第一章绪论脉搏，临床科学的说法为心率，是病理研究中非常重要的参数之一。
现在医疗监测仪器的基本功能中，就包含心率的测量。
及时迅速准确的对心率进行测量和评估，是对个人的生命体征的一种检查与监测。
随着科学的发展，电子技术的进步，脉搏测量仪的形态有了很大的变化，逐步向体积小，操作灵活的方向发展。
目前，用于脉搏监测的仪器为传统的大型机。
其体型硕大，操作不便。
本次设计的目标，是要通过红外传感器，将信号传输至主控芯片，并由主控芯片计算脉搏信号。
其间的测试参数，全部显示于液晶显示屏上。
当前市场上的脉搏测量仪器基本上采用的有传统的听诊器，大型的生命体征仪。
听诊器由于是依靠人体感官进行测量，其精度较低、可靠性差、功能也比较单一、受外界影响很大，而生命体征仪由于测量的精度高，成本非常高，并且体积较大。
第二章脉搏测量仪现状及意义2.1 脉搏测量仪现状进入到科技迅猛发展的21世纪，科学技术不断地被应用于实际的产品生产和生活消费中，人们的生活日新月异蒸蒸日上。
与此同时，迅猛的科技发展、崛起的工业生产，也造成了许许多多的生活问题烦扰着人们。
科技极大地促进了社会的发展变化，使人们的生活节奏加快，生活环境不再舒适优雅，生活习惯随之也发生了剧烈的变动，生活质量因此而下降，人体的健康也受到了严重的干扰与破坏。
在众多的危害人类健康的疾病当中，各色各样的心血管疾病成为其中的一种。
这种疾病的发病率在逐年提高，发病群体也在不断扩大，并呈年轻化趋势，而且经常引起极为严重的病危后果。
这种疾病长期困扰着众多的患者，市场上也迫切需要解决如此种类疾病的解决方案和治疗方法。
早期的预防与及早的发现病情就显得极为的重要，这促使了很多的此种医疗仪器产品的研发与诞生。
在当今的医学领域中，通过使用测量脉搏跳动以获取病人的身体健康状况信息的电子医疗产品，愈来愈受到人们的欢迎。
脉搏作为了解个人身体活动状况的重要窗口，测量脉搏信号的电子医疗产品显示了它的优势之处。
这种测试脉搏信号的研发引起了众多专家教授的普遍关注，受到了研发探究者的青睐。
除了这些还带来了其他利益和好处，此类医疗仪器的研发与生产，商家可以赚到更多的钱，产品更加热卖，人们的身体健康水准也随之提高。
在当前的国际医疗研发领域中，有许多国家的医生学者针对脉搏信号的采集提出了很多的设计思路与研究方法，其中不乏非常高效而精确的测量仪器及装置，但由于他们的装置和仪器都存在这样或者那样的缺陷，最终并未把原来的设计思路和解决方案应用于大规模的产品工业化生产中去，也没有应用于医学检测。
比如，有的医学测量仪器虽然高效而精确，但价格过于昂贵，不在普通消费者所能承受的范围内。
或者有的电子医学测量产品由于测量需要比较精确的固定之后，才能采集到准确的脉搏信号，操作环境要求过于理想，无法在通常中的条件正确测量。
此外有的仪器装置由于操作过程过于复杂，本身不具备广泛推广的条件，因而无法推广成为产品销售。
还有很多的医疗仪器由于这样或者那样的原因，仅仅只存在于理论设计和实验研究当中。
在当前的市场上，也存在相当多的心血管的医疗测量仪器，它们各有优缺点，但是有的测量不是相当准确，有的测量过程有些繁琐，有的价格可能比较昂贵，有的在诊断过程中可能会冒有不小的风险，根据不同的人群和消费者，人们也可以各取所需。
于是市场上迫切需要一种操作过程简单化、测量比较准确有效、价格合适可以推广、诊断过程安全高效、操作环境最普遍常见的智能脉搏测量的电子医学测量仪器。
2.2 意义脉搏信号是人体生理活动状况最重要的信号之一，能够反映人体生理活动的基本信息，从而反映人体的生理甚至心理健康状况。
脉搏信号信息的获取，也为人体其他方面的检查提供了各种数据信息的参考。
“望、闻、问、切”是我国古代中医的行医方法，“把脉”成为了解患者身体状况的重要途径，脉搏信号蕴含的丰富的信息为医生为患者的诊断和开药提供了重要依据。
通过采集和获取人体准确的脉搏信号，得到大量的身体状况信息，我们一般采用市场上已有的各色各样的传感器。
利用传感器获得患者的脉搏信号和信息，一般对个人的身体都不会造成危害，都是极为安全的。
其次在于它操作过程和步骤的简单化，使用起来会非常方便，非常受到消费者和各位医学专家教授的欢迎。
通过脉搏信号采集，获取人体的身体健康信息逐渐成为一种趋势，由于脉搏信号的种种优势，它的市场应用前景非常广泛，应用和使用价值也极为巨大，在未来的医学领域当中，它也必定是研究探索的热门话题。
利用当今迅速发展的电子技术应用于脉搏的医学测量，极大地促进了医学医疗仪器的发展与生产，随之而带动的智能脉搏电子测量仪也会在医疗产品市场上具有一席之地，消费者和市场空间大门会为之而打开。
本次设计所采用的大致方法如下，整个系统控制将由STM32F103VET6主控芯片构成。
选用TCRT5000作为红外线测试元件，液晶作为显示器件,各个检测信号、显示信号可由芯片的I/O口进行。
血液是一种高度不透明液体, 血液中含有大量的血红细胞, 这种细胞具有很强的吸收红外线的功能。
因此, 红外线在一般组织中的穿透性要比在血液中大几十倍。
当人体动脉血管随心脏周期性地收缩和舒张, 动脉血管的血液容积随之发生变化时, 动脉所在部分的人体组织对于红外光的透射性就会发生变化。
这种现象在人体组织较薄的手指尖、耳垂等部位最为明显, 因而取手指尖或耳垂作为信号采集部位，从而更好的实现测量功能。
第三章方案论证3.1 方案选择在本次的方案设计当中，脉搏信号的采集和获取是整个脉搏测量仪设计中的重中之重。
只有准确、高效、可靠地采集到个人的脉搏信号，整个设计才有成功的可能，整个设计才会有实在的意义。
由于脉搏的信号极弱，振动幅度非常有限，不易于进行采集和获取，会给收集脉搏信号者带来不小的麻烦。
在脉搏信号本身极弱的同时，它还很容易收到其他生理信号的干扰，对于每一个生物体来说，其各个部分的生理信号都是相互干扰、相互影响的。
再者，每个生物体的情绪的不同，喜怒哀乐的变化，也会造成生理信号的改变，在这种情况下，脉搏信号就会受到噪声的干扰，只有选择一个恰当的脉搏测量传感器，才能够获得准确、高效、可靠的脉搏信号。
脉搏信号的频率是很低的，1分钟的次数大致如下，且对于不同的个体也是有差别的：男性的是60到100次，女性的是70到90次，小孩的大概是90次。
在本设计中我选用了光电传感器。
光电传感器是将光信号转化为电信号进行测量。
在脉搏测量中，我们可以通过红外线照射人体时由于脉搏的跳动，透光度不同而产生不同的电流，而获取脉搏跳动的信号。
用光电传感器测量时，我就可以不用考虑脉搏的振动幅度过小，而且受到的干扰也较小。
一般光电传感器的应用也有两种，耳脉测量和指脉测量。
耳脉的特点是光电信号较弱，并且在不同的温度、不同的季节中，测量结果也不相同，因此会造成测量的数据不准确，但测量环境较为清洁。
而指脉测量由于汗腺发汗会使测量仪器变脏，致使测量不准确，需要经常清洗。
从整体上来考虑，指脉的光电信号较强，且操作简单易行，所以选择使用指脉测量。
指脉光电传感器也分为两种，分为透射型的和反射性的两种：（1）透射型：图3-1透射型光电传感器如图3-1是透射型光电传感器，透射型指脉光电传感器是由上端的发光二极管发出红外光，红外线通射过手指，手指内的血液浓度由于脉搏的跳动而发生变化，投射过的红外线强度发生变化，产生不同的光电信号。
（2）反射型：图3-2 反射型光电传感器如图3-2是反射型光电传感器，反射型是指发光二极管和光敏三极管在同一水平端上，发光二极管发射出红外线，由于脉搏跳动而使血液浓度发生变化，由于血液可以选择性吸收红外光致使光敏三极管接受率发生变化，由于血液循环流动，脉搏周期跳动，所以其变化也呈周期性，所以本次设计我采用反射式。
3.2系统框图整个电路的各个部分框图如下图所示：图 3-3 脉搏测量系统结构示意图第四章 STM32处理器概述4.1 STM32简介STM32F103xx增强型系列使用高性能的ARM/Cortex-M3/32位的RISC内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器(高达128K字节的闪存和20K字节的SRAM)，丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。