基於STM32人體脈搏無線監測系統的設計論文

摘要：

隨着生活水平的提高，人們尤其是老年人對自己的健康也越來越重視。脈搏的波形及頻率能夠反應人心血管的生理資訊。所以本文是以ARM STM32爲主控模組，設計一種便攜式，操作方便的脈搏檢測器。

本系統由脈搏採集、液晶顯示、無線發送三個模組組成。脈搏採集是採集人的脈搏數，液晶用的是12232，顯示一分鐘被測脈搏數，無線發送就是利用GSM模組實現短信的發送，發送到監測人員起到遠程監控的效果。

關鍵詞：STM32 脈搏檢測 液晶顯示 GSM

一、系統的整理框架。

以ARM STM32芯片爲處理器，主要的模組主要包括脈搏採集模組，LCD顯示模組，GSM數據傳輸模組。脈搏採集模組採集到脈搏信號經信號放大及模數轉換後傳輸到處理器中，經過定時器一分鐘的計時，在液晶屏上顯示一分鐘的脈搏數，STM32 控制脈搏數據經由SIM300A GSM 模組以GPRS 形式發送給監測人員。透過脈搏數的顯示，醫生可以獲知用戶的身體狀況，節約了大量的時間。

二、系統硬件以及電路構成。

1、脈搏監測電路。

傳感器由光敏二級管發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。採用發光二極管作爲光源時，可基本抑制由呼吸運動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生電能，它的特性是將光信號轉換爲電信號。脈搏也即跟心跳同步，每心跳一次血液濃度變化一次，所以透過對手指的血液濃度的變化檢測脈搏信號。脈搏是微弱信號，信號需要放大，並且先透過低頻濾波器進行濾波，在進行放大，最後在經過比較器得到脈衝波，輸入到STM32裏。

2、STM32處理器及主要接口電路。

STM32F103微控制器是使用Cortem-M3內核，工作頻率爲72MHz，內置高速存儲器，具有一個USB和一個CAN，7 個定時器、2 個ADC、9 個通信接口，其工作電壓常見爲3.3v。ARM STM32F103 控制模組主要完成對脈搏波波形數據的採集，脈搏信號模數轉換以及數據的分析和數據的無線收發，與LCD的顯示。 ARM 的Cortex-M3是採用哈佛結構的32位處理器內核，擁有獨立的指令總線和數據總線，兩者共享同一個4GB存儲器空間。它的內部還包含一個系統滴答定時器SysTick。SysTick的核心是1個24位遞減計數器，使用時根據需要設定初值，啓動後在系統時鐘的作用下遞減，減到0時置計數標誌位並重裝初值。系統可以查詢計數標誌位，也可以在中斷允許時產生SysTick中斷。其豐富的優點決定了它適合應用於諸多方面，例如醫療和手持設備。

3、GSM/GPRS 模組。

隨着無線通信技術的飛速發展，中國移動GPRS技術不斷完善，爲數據的無線傳輸提供了理想的解決方案。本系統採用GSM/GP，模組爲SIMCom 公司的SIM300A 模組，它的體積小巧攜帶方便，功耗比較低，內嵌TCP /IP 協議。STM32F103 透過串口發指令控制SIM300A的撥號上網，再透過PPP 協議建立與中國移動內部服務器的點對點連接，然後由中國移動GPRS 服務節點( GSN) 透過TCP /IP 協議與醫療監護中心的目標服務器建立Socks 連接，實現數據的無線傳輸。本系統的軟件設計主要包括: ARM STM32 程序設計、GSM/GPRS 模組程序設計。ARM程序設計的的開發和調試採用keil編寫，可以直接調用庫函數對數據進行處理使用起來方便。 相關初始化操作：

第一，時鐘初始化-72Mhz。

第二，時基函數初始化-1ms。

第三，串口1初始化-波特率115200，數據位8，停止位1，無校驗位(用於調試口)。

第四，串口2初始化-波特率9600，數據位8，停止位1，無奇偶校驗。(用於GPRS接口)。

第五，LED指示燈初始化-低電平點亮。

第六，按鍵初始化-低電平觸發中斷;第七，TIM3初始化-1/10K s(0.1ms) 。

第八，液晶LCD初始化-12232。

第九，GSM模組初始化-使用AT指令進行初始化配置，配置短消息中心號碼。

三、結語。

本次設計以STM32爲核心，採用GSM做爲發射模組，對脈搏數據進行無線傳輸，此測量儀系統實現簡單、功能穩定、使用方便，應用廣泛，便於被測人攜帶，突破了測量空間的限制， 擺脫傳統有線監測儀的束縛，能夠實時監測心血管患者病況，防止病情的突發，具有實際意義。隨着我國正逐步進入“老年型”社會，人口老齡化進程的加快促使心血管疾病的發生率及死亡率日趨增加。此設計對於家庭的醫療監護有着一定的市場前景。

參考文獻：

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