可攜帶，低成本的基于STM32的心率監(jiān)測(cè)儀方案

該設(shè)計(jì)采用一款光電反射式心率傳感器，所輸出的信號(hào)為模擬量，經(jīng)L432KC進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，成為可供分析的數(shù)字信號(hào)，通過(guò)分析計(jì)算可獲得心率值和相鄰心拍時(shí)間，并由雙色OLED屏顯示出來(lái)。此外，在外掛RS232串行通訊模塊的條件下，可將脈搏信號(hào)上傳到電腦，并由專(zhuān)用軟件繪制出脈搏波形和心率曲線(xiàn)，以便進(jìn)行精確地分析和判讀。

工作原理：

1. 硬件組成與介紹

心率檢測(cè)儀在整體上由兩部分構(gòu)成，即上位機(jī)與下位機(jī)。下位機(jī)主要負(fù)責(zé)心率信號(hào)的采集，在獨(dú)立使用時(shí)，可直觀地顯示出心率值和相鄰心拍時(shí)間。為了實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)，該心率檢測(cè)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，其硬件組成如圖1所示。

設(shè)計(jì)中所采用的心率傳感器是一種光電反射式傳感器，在檢測(cè)時(shí)可佩戴于手指、耳垂等處，故非常便于使用。心率傳感器的外觀如圖2所示。

為便于設(shè)計(jì)的小型化，在心率參數(shù)的顯示上是采用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(lán)色，其顯示精度為128*64 點(diǎn)陣。由圖可以看出它只有4個(gè)引腳，是采用IIC接口工作。在構(gòu)建小字庫(kù)的情況下，可現(xiàn)實(shí)中文顯示。

2. 項(xiàng)目中STM32的功能

在該項(xiàng)目中，L432KC開(kāi)發(fā)板起著核心的作用，是通過(guò)它將采集到模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為供分析處理的數(shù)字信號(hào);又是通過(guò)它將獲得的心率參數(shù)顯示到OLED屏上供人識(shí)讀;此外，還是經(jīng)過(guò)它的處理將采集的數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)以繪制心率波形圖。

由于L432KC是一款低功耗、高性能的MCU，故為心率檢測(cè)儀的便攜式設(shè)計(jì)也提供了有效的支持。

盡管心率檢測(cè)儀很小，但它在資源的使用上卻不遜色于其它設(shè)計(jì)，在運(yùn)行過(guò)程中，它用到的資源有GPIO、ADC、TIME、IIC、UART等，幾乎樣樣用個(gè)到。

3. 軟件流程介紹

在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，軟件的設(shè)計(jì)也是不可或缺的，其軟件處理流程如圖5所示。

實(shí)物與演示：

1.實(shí)物圖片與說(shuō)明

在下位機(jī)制作完成后，其整體效果如圖6所示。此時(shí)，以串口助手為輔助分析手段，則其檢測(cè)效果如圖7所示。由此我們不難發(fā)現(xiàn)下位機(jī)向上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)的格式，即S標(biāo)識(shí)的為脈搏值，B標(biāo)識(shí)的為心率值，Q標(biāo)識(shí)的為相鄰心拍時(shí)間。

經(jīng)實(shí)際測(cè)試，其檢測(cè)效果如圖8所示。圖中左側(cè)顯示的為脈搏波形，右側(cè)的則是心率曲線(xiàn)。圖中的72BPM為心率值，IBI 828ms則說(shuō)明相鄰心拍時(shí)間為828毫秒。

心率檢測(cè)儀的具體使用方法是：

1)將心率檢測(cè)儀與電腦通過(guò)外觀的RS232串行通訊模塊連接起來(lái);

2)為心率檢測(cè)儀上電，此時(shí)可看到心率傳感器的綠色檢測(cè)等被點(diǎn)亮;

3)在電腦上打開(kāi)波形繪制的專(zhuān)用軟件Processing，并加以運(yùn)行;

4)將手指輕按在心率傳感器的檢測(cè)燈上，則可在OLED屏上看到心率值和相鄰心拍時(shí)間，效果如圖9所示。在電腦側(cè)則可看到脈搏波形和心率曲線(xiàn)，當(dāng)波形顯示不完整時(shí)，可拖動(dòng)紅色的圓點(diǎn)來(lái)調(diào)節(jié)脈搏窗口的比率。

綜上所述基于L432KC的心率檢測(cè)儀，具有體積小、能耗低、便于攜帶、成本低等特點(diǎn)，作為產(chǎn)品投放市場(chǎng)的話(huà)會(huì)有潛在的競(jìng)爭(zhēng)力。