- 相關(guān)推薦
基于STM32人體脈搏無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)論文
摘要：
隨著生活水平的提高，人們尤其是老年人對(duì)自己的健康也越來越重視。脈搏的波形及頻率能夠反應(yīng)人心血管的生理信息。所以本文是以ARM STM32為主控模塊，設(shè)計(jì)一種便攜式，操作方便的脈搏檢測(cè)器。
本系統(tǒng)由脈搏采集、液晶顯示、無線發(fā)送三個(gè)模塊組成。脈搏采集是采集人的脈搏數(shù)，液晶用的是12232，顯示一分鐘被測(cè)脈搏數(shù)，無線發(fā)送就是利用GSM模塊實(shí)現(xiàn)短信的發(fā)送，發(fā)送到監(jiān)測(cè)人員起到遠(yuǎn)程監(jiān)控的效果。
關(guān)鍵詞：STM32 脈搏檢測(cè) 液晶顯示 GSM
一、系統(tǒng)的整理框架。
以ARM STM32芯片為處理器，主要的模塊主要包括脈搏采集模塊，LCD顯示模塊，GSM數(shù)據(jù)傳輸模塊。脈搏采集模塊采集到脈搏信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)教幚砥髦校?jīng)過定時(shí)器一分鐘的計(jì)時(shí)，在液晶屏上顯示一分鐘的脈搏數(shù)，STM32 控制脈搏數(shù)據(jù)經(jīng)由SIM300A GSM 模塊以GPRS 形式發(fā)送給監(jiān)測(cè)人員。通過脈搏數(shù)的顯示，醫(yī)生可以獲知用戶的身體狀況，節(jié)約了大量的時(shí)間。
二、系統(tǒng)硬件以及電路構(gòu)成。
1、脈搏監(jiān)測(cè)電路。
傳感器由光敏二級(jí)管發(fā)射紅外和光敏三極管接受紅外組成的分別是電路中的D6和Q3。采用發(fā)光二極管作為光源時(shí)，可基本抑制由呼吸運(yùn)動(dòng)造成的脈搏波曲線的漂移。紅外接收三極管在紅外光的照射下能產(chǎn)生電能，它的特性是將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。脈搏也即跟心跳同步，每心跳一次血液濃度變化一次，所以通過對(duì)手指的血液濃度的變化檢測(cè)脈搏信號(hào)。脈搏是微弱信號(hào)，信號(hào)需要放大，并且先通過低頻濾波器進(jìn)行濾波，在進(jìn)行放大，最后在經(jīng)過比較器得到脈沖波，輸入到STM32里。
2、STM32處理器及主要接口電路。
STM32F103微控制器是使用Cortem-M3內(nèi)核，工作頻率為72MHz，內(nèi)置高速存儲(chǔ)器，具有一個(gè)USB和一個(gè)CAN，7 個(gè)定時(shí)器、2 個(gè)ADC、9 個(gè)通信接口，其工作電壓常見為3.3v。ARM STM32F103 控制模塊主要完成對(duì)脈搏波波形數(shù)據(jù)的采集，脈搏信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)的分析和數(shù)據(jù)的無線收發(fā)，與LCD的顯示。 ARM 的Cortex-M3是采用哈佛結(jié)構(gòu)的32位處理器內(nèi)核，擁有獨(dú)立的指令總線和數(shù)據(jù)總線，兩者共享同一個(gè)4GB存儲(chǔ)器空間。它的內(nèi)部還包含一個(gè)系統(tǒng)滴答定時(shí)器SysTick。SysTick的核心是1個(gè)24位遞減計(jì)數(shù)器，使用時(shí)根據(jù)需要設(shè)置初值，啟動(dòng)后在系統(tǒng)時(shí)鐘的作用下遞減，減到0時(shí)置計(jì)數(shù)標(biāo)志位并重裝初值。系統(tǒng)可以查詢計(jì)數(shù)標(biāo)志位，也可以在中斷允許時(shí)產(chǎn)生SysTick中斷。其豐富的優(yōu)點(diǎn)決定了它適合應(yīng)用于諸多方面，例如醫(yī)療和手持設(shè)備。
3、GSM/GPRS 模塊。
隨著無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，中國(guó)移動(dòng)GPRS技術(shù)不斷完善，為數(shù)據(jù)的無線傳輸提供了理想的解決方案。本系統(tǒng)采用GSM/GP，模塊為SIMCom 公司的SIM300A 模塊，它的體積小巧攜帶方便，功耗比較低，內(nèi)嵌TCP /IP 協(xié)議。STM32F103 通過串口發(fā)指令控制SIM300A的撥號(hào)上網(wǎng)，再通過PPP 協(xié)議建立與中國(guó)移動(dòng)內(nèi)部服務(wù)器的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，然后由中國(guó)移動(dòng)GPRS 服務(wù)節(jié)點(diǎn)( GSN) 通過TCP /IP 協(xié)議與醫(yī)療監(jiān)護(hù)中心的目標(biāo)服務(wù)器建立Socks 連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括: ARM STM32 程序設(shè)計(jì)、GSM/GPRS 模塊程序設(shè)計(jì)。ARM程序設(shè)計(jì)的的開發(fā)和調(diào)試采用keil編寫，可以直接調(diào)用庫(kù)函數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理使用起來方便。 相關(guān)初始化操作：
第一，時(shí)鐘初始化-72Mhz。
第二，時(shí)基函數(shù)初始化-1ms。
第三，串口1初始化-波特率115200，數(shù)據(jù)位8，停止位1，無校驗(yàn)位(用于調(diào)試口)。
第四，串口2初始化-波特率9600，數(shù)據(jù)位8，停止位1，無奇偶校驗(yàn)。(用于GPRS接口)。
第五，LED指示燈初始化-低電平點(diǎn)亮。
第六，按鍵初始化-低電平觸發(fā)中斷;第七，TIM3初始化-1/10K s(0.1ms) 。
第八，液晶LCD初始化-12232。
第九，GSM模塊初始化-使用AT指令進(jìn)行初始化配置，配置短消息中心號(hào)碼。
三、結(jié)語。
本次設(shè)計(jì)以STM32為核心，采用GSM做為發(fā)射模塊，對(duì)脈搏數(shù)據(jù)進(jìn)行無線傳輸，此測(cè)量?jī)x系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、功能穩(wěn)定、使用方便，應(yīng)用廣泛，便于被測(cè)人攜帶，突破了測(cè)量空間的限制， 擺脫傳統(tǒng)有線監(jiān)測(cè)儀的束縛，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)心血管患者病況，防止病情的突發(fā)，具有實(shí)際意義。隨著我國(guó)正逐步進(jìn)入“老年型”社會(huì)，人口老齡化進(jìn)程的加快促使心血管疾病的發(fā)生率及死亡率日趨增加。此設(shè)計(jì)對(duì)于家庭的醫(yī)療監(jiān)護(hù)有著一定的市場(chǎng)前景。
參考文獻(xiàn)：
[1]Weeg, Stephen. Home health and home monitoring in rural and frontier counties human factors in implementation, EMBC, 2004:3264-3265.
[2]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)(數(shù)字部分)[M].北京:高等教育出版社,2006.
[3]劉迎春,葉湘濱.傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].長(zhǎng)沙:國(guó)防科技大學(xué)出版社,2004.
【基于STM32人體脈搏無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)論文】相關(guān)文章：
基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科研管理論文09-22
基于冗余PLC的井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的論文02-22
基于SCOSM自適應(yīng)教學(xué)模型設(shè)計(jì)論文07-12
FPGA數(shù)據(jù)采集與回放系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文04-24
基于51單片機(jī)的路燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開題報(bào)告04-18
基于精準(zhǔn)教學(xué)的交互式微課開發(fā)以及設(shè)計(jì)論文07-12
基于項(xiàng)目教學(xué)的高職程序設(shè)計(jì)課程的教學(xué)評(píng)價(jià)論文07-12