Srdcový tep na KAMENE LCD: 7 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Pred nejakým časom som pri nakupovaní online našiel modul snímača srdcového tepu MAX30100. Tento modul môže zhromažďovať údaje o kyslíku v krvi a srdcovej frekvencii používateľov, čo je tiež jednoduché a pohodlné používanie.

Podľa údajov som zistil, že v súboroch knižníc Arduino sú knižnice MAX30100. To znamená, že ak použijem komunikáciu medzi Arduino a MAX30100, môžem priamo volať súbory knižnice Arduino bez toho, aby som musel prepisovať súbory ovládačov. Je to dobrá vec, a tak som si kúpil modul MAX30100. Rozhodol som sa použiť Arduino na overenie funkcie srdcového tepu a odberu kyslíka v krvi MAX30100.

Krok 1: Funkcia

Odkaz na nákup modulu MAX30100:

item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.69.c0c56556o8wH44&id=559690766124&ns=1&abbucket=2#detail

Poznámka: tento modul je v predvolenom nastavení iba s komunikáciou MCU na úrovni 3,3 V, pretože predvolene používa pin IIC, ktorý zvyšuje odpor 4,7 K na 1,8 V, takže s Arduino v predvolenom nastavení neexistuje žiadna komunikácia, ak chcete komunikovať s Arduino a potrebujete dva 4,7 K pinového výsuvného odporu IIC pripojeného na pin VIN, tento obsah bude predstavený v zadnej časti kapitoly.

Funkčné úlohy

Pred spustením tohto projektu som premýšľal nad niekoľkými jednoduchými funkciami: Zhromaždili sa údaje o srdcovej frekvencii a kyslíku v krvi

Údaje o srdcovej frekvencii a krvnom kyslíku sa zobrazujú na LCD obrazovke

Toto sú jediné dve funkcie, ale ak ich chceme implementovať, musíme urobiť viac

myslenie:

Aký hlavný MCU sa používa?

Aký LCD displej?

Ako sme už uviedli, pre MCU používame Arduino, ale toto je projekt Arduino LCD displeja, takže musíme zvoliť príslušný modul LCD displeja. Plánujem použiť obrazovku LCD so sériovým portom. Mám tu zobrazovač STONE STVI070WT, ale ak s ním Arduino potrebuje komunikovať, na konverziu úrovní je potrebný MAX3232. Potom sú základné elektronické materiály určené nasledovne:

1. Vývojová doska Arduino Mini Pro

2. MAX30100 modul senzora srdcovej frekvencie a krvného kyslíka

3. Modul displeja sériového portu LCD STONE STVI070WT

4. Modul MAX3232

Krok 2: Úvod do hardvéru

MAX30100

MAX30100 je integrované riešenie senzora pulznej oxymetrie a monitora srdcového tepu. Kombinuje dve diódy LED, fotodetektor, optimalizovanú optiku a nízkošumové spracovanie analógového signálu na detekciu signálov pulznej oxymetrie a srdcového tepu. MAX30100 pracuje z napájacích zdrojov 1,8 V a 3,3 V a je možné ho vypnúť pomocou softvéru so zanedbateľným pohotovostným prúdom, čo umožňuje, aby napájací zdroj zostal vždy pripojený. Aplikácie

● Nositeľné zariadenia

● Zariadenia Fitness Assistant

● Lekárske monitorovacie zariadenia

Výhody a vlastnosti

1 、 Kompletný pulzný oxymeter a snímač srdcového tepu Riešenie zjednodušuje dizajn

Integrované diódy LED, fotografický snímač a vysokovýkonný analógový predný koniec

Malý 5,6 mm x 2,8 mm x 1,2 mm 14-kolíkový opticky vylepšený balík systému

2 、 Prevádzka s extrémne nízkym výkonom predlžuje životnosť batérie nositeľných zariadení

Programovateľná vzorkovacia frekvencia a prúd LED pre úsporu energie

Extrémne nízky vypínací prúd (0,7 µA, typ.)

3, Pokročilá funkčnosť zlepšuje výkon merania

Vysoká SNR poskytuje odolnosť voči pohybovým artefaktom

Integrované zrušenie okolitého svetla

Vysoká rýchlosť vzorkovania

Možnosť rýchleho výstupu údajov

Krok 3: Princíp detekcie

Stlačením prsta proti senzoru odhadnete pulzovú saturáciu kyslíkom (SpO2) a pulz (ekvivalent srdcového tepu).

Pulzný oximeter (oximeter) je mini-spektrometer, ktorý POUŽÍVA princípy rôznych absorpčných spektier červených krviniek na analýzu nasýtenia krvi kyslíkom. Táto metóda rýchleho merania v reálnom čase je tiež široko používaná v mnohých klinických odkazoch. MAX30100 nebudem príliš predstavovať, pretože tieto materiály sú dostupné na internete. Zainteresovaní priatelia si môžu vyhľadať informácie o tomto module testu srdcového tepu na internete a lepšie porozumieť jeho princípu zisťovania.

KAMEŇ STVI070WT-01

Úvod do zobrazovača

V tomto projekte použijem STONE STVI070WT na zobrazenie údajov o srdcovej frekvencii a kyslíku v krvi. Čip ovládača je integrovaný do obrazovky displeja a používatelia môžu používať softvér. Používateľom stačí pridať tlačidlá, textové polia a inú logiku cez navrhnuté obrázky používateľského rozhrania a potom vygenerovať konfiguračné súbory a stiahnuť ich na obrazovku, aby sa spustili. Displej STVI070WT komunikuje s MCU prostredníctvom signálu uart-rs232, čo znamená, že na konverziu signálu RS232 na signál TTL musíme pridať čip MAX3232, aby sme mohli komunikovať s MCU Arduino.

Ak si nie ste istí, ako používať MAX3232, pozrite si nasledujúce obrázky:

Ak sa vám zdá konverzia úrovní príliš problematická, môžete si vybrať iné typy zobrazovačov STONE, z ktorých niektoré môžu priamo vysielať signál uart-ttl. Oficiálna webová stránka obsahuje podrobné informácie a úvod: https://www.stoneitech.com/ Ak potrebujete k použitiu videonávody a návody, nájdete ho aj na oficiálnom webe.

Krok 4: Kroky vývoja

Tri kroky vývoja obrazovky STONE:

Navrhnite logiku zobrazenia a logiku tlačidiel pomocou softvéru STONE TOOL a stiahnite súbor s návrhom do modulu displeja.

MCU komunikuje s modulom LCD displeja STONE prostredníctvom sériového portu.

S údajmi získanými v kroku 2 vykonáva MCU ďalšie akcie.

Inštalácia softvéru STONE TOOL

Stiahnite si najnovšiu verziu softvéru STONE TOOL (aktuálne TOOL2019) z webového servera a nainštalujte ho. Po inštalácii softvéru sa otvorí nasledujúce rozhranie:

Kliknutím na tlačidlo „Súbor“v ľavom hornom rohu vytvoríte nový projekt, o ktorom budeme diskutovať neskôr.

Arduino je open source platforma elektronických prototypov, ktorá sa ľahko používa a ľahko používa. Obsahuje hardvérovú časť (rôzne vývojové dosky, ktoré vyhovujú špecifikácii Arduino) a softvérovú časť (Arduino IDE a súvisiace vývojové kity). Hardvérová časť (alebo vývojová doska) pozostáva z mikrokontroléra (MCU), pamäte Flash (Flash) a sady univerzálnych vstupno -výstupných rozhraní (GPIO), ktoré si môžete predstaviť ako základnú dosku mikropočítača. Softvérová časť pozostáva hlavne z Arduino IDE na PC, príbuzného balíka podpory na úrovni dosky (BSP) a bohatej knižnice funkcií tretích strán. Pomocou Arduino IDE si môžete ľahko stiahnuť BSP priradený k vývojovej doske a potrebným knižniciam písať svoje programy. Arduino je platforma s otvoreným zdrojovým kódom. Doteraz existovalo veľa modelov a mnoho odvodených ovládačov, vrátane Arduino Uno, Arduino Nano, ArduinoYun a tak ďalej. Arduino IDE teraz nielenže podporuje vývojové dosky série Arduino, ale tiež pridáva podporu pre obľúbené vývojové dosky, ako napr. ako Intel Galileo a NodeMCU zavedením BSP. Arduino sníma prostredie prostredníctvom rôznych senzorov, ovládajúcich svetlá, motory a ďalšie zariadenia, aby spätne reagovalo a ovplyvňovalo prostredie. Mikrokontrolér na doske je možné naprogramovať pomocou programovacieho jazyka Arduino, zostaviť do binárnych súborov a napáliť do mikrokontroléra. Arduino je implementované v programovacom jazyku Arduino (na základe zapojenia) a vývojovom prostredí Arduino (na základe spracovania). Projekty založené na Arduine môžu obsahovať iba Arduino, ako aj Arduino a ďalší softvér bežiaci na počítači a komunikujú s každým iné (napríklad Flash, Processing, MaxMSP).

vývojové prostredieVývojové prostredie Arduino je Arduino IDE, ktoré je možné stiahnuť z internetu. Prihláste sa na oficiálnu webovú stránku Arduino a stiahnite si softvér https://www.arduino.cc/en/Main/Software?setlang=cn Po inštalácii Arduino IDE sa po otvorení softvéru zobrazí nasledujúce rozhranie:

Arduino IDE štandardne vytvára dve funkcie: funkciu nastavenia a funkciu slučky. Existuje množstvo predstavení Arduina na internete. Ak niečomu nerozumiete, môžete to nájsť na internete.

Krok 5: Proces implementácie projektu Arduino LCD

hardvérové pripojenie

Aby sme zaistili hladký priebeh ďalšieho kroku pri písaní kódu, musíme najskôr určiť spoľahlivosť hardvérového pripojenia. V tomto projekte boli použité iba štyri kusy hardvéru:

1. Vývojová doska Arduino Mini pro

2. Obrazovka displeja STONE STVI070WT tft-lcd

3. MAX30100 snímač srdcovej frekvencie a krvného kyslíka

4. MAX3232 (rs232-> TTL) Vývojová doska Arduino Mini Pro a obrazovka displeja tft-lcd STVI070WT tft-lcd sú prepojené cez UART, čo vyžaduje prevod úrovne cez MAX3232, a potom sú vývojová doska arduino mini pro a modul max30100 prepojené cez rozhranie IIC. Po jasnom premýšľaní môžeme nakresliť nasledujúci obrázok zapojenia:

Uistite sa, že v hardvérovom pripojení nie sú žiadne chyby a pokračujte ďalším krokom.

Návrh používateľského rozhrania LCD-TFT V prvom rade musíme navrhnúť obraz displeja používateľského rozhrania, ktorý môže navrhnúť program PhotoShop alebo iné nástroje na navrhovanie obrázkov. Po navrhnutí obrázka používateľského rozhrania uložte obrázok vo formáte JPG. Otvorte softvér STONE TOOL2019 a vytvorte nový projekt:

Odstráňte obrázok, ktorý bol predvolene načítaný v novom projekte, a pridajte obrázok používateľského rozhrania, ktorý sme navrhli. Pridajte komponent pre zobrazenie textu, navrhnite číslicu zobrazenia a desatinnú čiarku, získajte miesto na uloženie komponentu pre zobrazenie textu v zobrazovači. Účinok je nasledujúci:

adresa komponentu textového displeja: Pripojenie stabilné: 0x0008

Srdcová frekvencia: 0x0001

Krvný kyslík: 0x0005

Hlavný obsah rozhrania používateľského rozhrania je nasledujúci:

Stav pripojenia

Zobrazenie srdcového tepu

Krvný kyslík ukázal

Krok 6: Vytvorte konfiguračný súbor

Hneď ako je návrh používateľského rozhrania dokončený, je možné vygenerovať konfiguračný súbor a stiahnuť ho do displeja STVI070WT.

Najprv vykonajte krok 1, potom vložte USB flash disk do počítača a zobrazí sa symbol disku. Potom kliknite na „Stiahnuť na u-disk“, aby ste stiahli konfiguračný súbor na USB flash disk, a potom vložte USB flash disk do STVI070WT a dokončite aktualizáciu.

MAX30100MAX30100 komunikuje prostredníctvom IIC. Jeho princípom činnosti je, že hodnotu ADC srdcovej frekvencie je možné získať pomocou infračerveného žiarenia. Register MAX30100 je možné rozdeliť do piatich kategórií: stavový register, FIFO, kontrolný register, teplotný register a register ID. Teplotný register číta hodnotu teploty čipu, aby opravil odchýlku spôsobenú teplotou. Register ID dokáže prečítať ID číslo čipu.

MAX30100 je prepojený s vývojovou doskou Arduino Mini Pro prostredníctvom komunikačného rozhrania IIC. Pretože v Arduino IDE sú pripravené súbory knižnice MAX30100, môžeme čítať údaje o srdcovej frekvencii a krvnom kyslíku bez toho, aby sme museli študovať registre MAX30100. Tí, ktorí majú záujem preskúmať register MAX30100, pozrite sa na technický list MAX30100.

Upravte výsuvný odpor MAX30100 IIC

Je potrebné poznamenať, že 4,7k vyťahovací odpor kolíka IIC modulu MAX30100 je pripojený na 1,8 V, čo teoreticky nie je problém. Úroveň komunikačnej logiky pinu Arduino IIC je 5 V, takže nemôže komunikovať s Arduino bez zmeny hardvéru modulu MAX30100. Priama komunikácia je možná, ak je MCU STM32 alebo iný MCU s logickou úrovňou 3,3 V. Preto nasledovné je potrebné vykonať zmeny:

Odstráňte tri odpory 4,7k označené na obrázku elektrickou spájkovačkou. Potom zvarte dva odpory 4,7 k na kolíkoch SDA a SCL na VIN, aby sme mohli komunikovať s Arduino. Arduino Otvorte Arduino IDE a nájdite nasledujúce tlačidlá:

Vyhľadajte „MAX30100“a vyhľadajte dve knižnice pre MAX30100, potom kliknite na položku stiahnuť a nainštalovať.

Po inštalácii nájdete Demo MAX30100 v priečinku LIB knižnice Arduino:

Súbor otvoríte dvojitým kliknutím.

Toto demo je možné priamo otestovať. Ak je hardvérové pripojenie v poriadku, môžete si stiahnuť kompiláciu kódu do vývojovej dosky Arduibo a v nástroji na sériové ladenie vidieť údaje MAX30100.

Krok 7: Účinok je možné vidieť na nasledujúcom obrázku:

Ak sa chcete o projekte dozvedieť viac, kliknite sem.

Ak potrebujete kompletný kód, kontaktujte nás:

Odpoviem vám do 12 hodín.