可攜帶,低成本的基於STM32的心率監測儀方案

該設計採用一款光電反射式心率傳感器，所輸出的信號為模擬量，經L432KC進行A/D轉換，成為可供分析的數位訊號，通過分析計算可獲得心率值和相鄰心拍時間，並由雙色OLED屏顯示出來。此外，在外掛RS232串行通訊模塊的條件下，可將脈搏信號上傳到電腦，並由專用軟體繪製出脈搏波形和心率曲線，以便進行精確地分析和判讀。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201808/384960.htm

工作原理：

1. 硬體組成與介紹

心率檢測儀在整體上由兩部分構成，即上位機與下位機。下位機主要負責心率信號的採集，在獨立使用時，可直觀地顯示出心率值和相鄰心拍時間。為了實現設計目標，該心率檢測儀主要有心率傳感器、微處理器L432KC、雙色OLED顯示模塊、外掛式RS232通訊模塊及電池等組成，其硬體組成如圖1所示。

設計中所採用的心率傳感器是一種光電反射式傳感器，在檢測時可佩戴於手指、耳垂等處，故非常便於使用。心率傳感器的外觀如圖2所示。

為便於設計的小型化，在心率參數的顯示上是採用0.96 寸的雙色 OLED 顯示屏，在屏上部1/3為黃色，另2/3則為藍色，其顯示精度為128*64 點陣。由圖可以看出它只有4個引腳，是採用IIC接口工作。在構建小字庫的情況下，可現實中文顯示。

2. 項目中STM32的功能

在該項目中，L432KC開發板起著核心的作用，是通過它將採集到模擬信號轉換為供分析處理的數位訊號;又是通過它將獲得的心率參數顯示到OLED屏上供人識讀;此外，還是經過它的處理將採集的數據上傳到上位機以繪製心率波形圖。

由於L432KC是一款低功耗、高性能的MCU，故為心率檢測儀的可攜式設計也提供了有效的支持。

儘管心率檢測儀很小，但它在資源的使用上卻不遜色於其它設計，在運行過程中，它用到的資源有GPIO、ADC、TIME、IIC、UART等，幾乎樣樣用個到。

3. 軟體流程介紹

在硬體設計的基礎上，軟體的設計也是不可或缺的，其軟體處理流程如圖5所示。

實物與演示：

1.實物圖片與說明

在下位機製作完成後，其整體效果如圖6所示。此時，以串口助手為輔助分析手段，則其檢測效果如圖7所示。由此我們不難發現下位機向上位機傳送數據的格式，即S標識的為脈搏值，B標識的為心率值，Q標識的為相鄰心拍時間。

經實際測試，其檢測效果如圖8所示。圖中左側顯示的為脈搏波形，右側的則是心率曲線。圖中的72BPM為心率值，IBI 828ms則說明相鄰心拍時間為828毫秒。

心率檢測儀的具體使用方法是：

1)將心率檢測儀與電腦通過外觀的RS232串行通訊模塊連接起來;

2)為心率檢測儀上電，此時可看到心率傳感器的綠色檢測等被點亮;

3)在電腦上打開波形繪製的專用軟體Processing，並加以運行;

4)將手指輕按在心率傳感器的檢測燈上，則可在OLED屏上看到心率值和相鄰心拍時間，效果如圖9所示。在電腦側則可看到脈搏波形和心率曲線，當波形顯示不完整時，可拖動紅色的圓點來調節脈搏窗口的比率。

綜上所述基於L432KC的心率檢測儀，具有體積小、能耗低、便於攜帶、成本低等特點，作為產品投放市場的話會有潛在的競爭力。

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