קצב הלב על מסך ה- STONE: 7 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

לפני זמן מה מצאתי מודול חיישן דופק MAX30100 בקניות באינטרנט. מודול זה יכול לאסוף נתוני חמצן ודופק הדם של משתמשים, שהם גם פשוטים ונוחים לשימוש.

על פי הנתונים, גיליתי שישנן ספריות של MAX30100 בקבצי הספרייה של Arduino. כלומר, אם אני משתמש בתקשורת בין Arduino ל- MAX30100, אני יכול להתקשר ישירות לקבצי הספרייה של Arduino מבלי לשכתב את קבצי הנהג. זה דבר טוב, אז קניתי את המודול של MAX30100. החלטתי להשתמש ב- Arduino כדי לאמת את קצב הלב ואת תפקוד איסוף החמצן בדם של MAX30100.

שלב 1: פונקציה

קישור רכישה של מודול MAX30100:

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

הערה: מודול זה כברירת מחדל רק עם תקשורת MCU ברמת 3.3 וולט, מכיוון שהוא כברירת מחדל באמצעות סיכה IIC מעלה את ההתנגדות של 4.7 K עד 1.8 V, כך שאין תקשורת עם Arduino כברירת מחדל, אם אתה רוצה לתקשר עם Arduino וזקוקים לשני 4.7 K של הנגד הנמשך של ה- IIC pin המחובר לסיכת VIN, תוכן זה יוצג בחלקו האחורי של הפרק.

משימות פונקציונאליות

לפני שהתחלתי בפרויקט הזה, חשבתי על כמה תכונות פשוטות: נתוני קצב הלב ונתוני חמצן בדם נאספו

נתוני קצב הלב וחמצן בדם מוצגים דרך מסך LCD

אלה שתי התכונות היחידות, אבל אם אנחנו רוצים ליישם אותה, עלינו לעשות יותר

חושב:

באיזה MCU מאסטר משתמשים?

איזה סוג של מציג LCD?

כפי שהזכרנו קודם, אנו משתמשים ב- Arduino עבור ה- MCU, אך זהו פרויקט תצוגת LCD של Arduino, לכן עלינו לבחור את מודול תצוגת ה- LCD המתאים. אני מתכוון להשתמש במסך LCD עם יציאה טורית. יש לי כאן מציג STONE STVI070WT, אבל אם ארדואינו צריך לתקשר איתו, יש צורך ב- MAX3232 כדי לבצע את ההמרה ברמה. אז החומרים האלקטרוניים הבסיסיים נקבעים כדלקמן:

1. לוח פיתוח Arduino Mini Pro

2. מודול חיישן דופק MAX30100 וחיישן חמצן בדם

3. מודול תצוגת יציאה טורית מסוג STONE STVI070WT LCD

4. מודול MAX3232

שלב 2: מבוא חומרה

MAX30100

ה- MAX30100 הוא פתרון חיישן דופק ודופק משולב. הוא משלב שני נוריות LED, פוטודקטור, אופטיקה מותאמת ועיבוד אותות אנלוגיים בעלי רעש נמוך לאיתור אוקסימטריה של דופק ואותות קצב לב. ה- MAX30100 פועל מספקי כוח של 1.8V ו -3.3V וניתן להפעיל אותו באמצעות תוכנה עם זרם המתנה זניח, מה שמאפשר את אספקת החשמל להישאר מחובר כל הזמן. יישומים

● מכשירים לבישים

● התקני עוזרי כושר

● התקני ניטור רפואי

יתרונות ותכונות

1 olution פתרון מד חמצן דופק וחיישן דופק מפשט את העיצוב

נוריות משולבות, חיישן תמונות וחזית אנלוגי בעלת ביצועים גבוהים -סוף

זעיר 5.6 מ"מ x 2.8 מ"מ x 1.2 מ"מ 14 פינים אופטית מערכת משופרת באריזה

2 Operation הפעלה חסרת צריכת חשמל מאריכה את חיי הסוללה למכשירים לבישים

קצב דגימה הניתן לתכנות וזרם LED לחיסכון בחשמל

זרם כיבוי נמוך במיוחד (0.7µA, typ)

3, פונקציונליות מתקדמת משפרת את ביצועי המדידה

SNR גבוה מספק חוסן חפץ בתנועה

ביטול אור סביבה משולב

יכולת קצב מדגם גבוהה

יכולת פלט נתונים מהירה

שלב 3: עקרון הגילוי

פשוט לחץ על האצבע על החיישן כדי להעריך את הרוויה של חמצן הדופק (SpO2) ואת הדופק (המקביל לדופק הלב).

אוקסימטר הדופק (אוקסימטר) הוא מיני-ספקטרומטר שמשתמש בעקרונות של ספקטרום ספיגה של תאים אדומים כדי לנתח את רוויית החמצן של הדם. שיטת מדידה זו בזמן אמת ומהירה נמצאת בשימוש נרחב גם בהפניות קליניות רבות. לא אציג את ה- MAX30100 יותר מדי, מכיוון שחומרים אלה זמינים באינטרנט. חברים המעוניינים יכולים לחפש את המידע של מודול בדיקת דופק זה באינטרנט, ולהבין יותר את עקרון הזיהוי שלו.

אבן STVI070WT-01

היכרות עם המציג

בפרויקט זה אשתמש ב- STONE STVI070WT להצגת נתוני קצב הלב וחמצן בדם. שבב הנהג שולב בתוך מסך התצוגה, ויש תוכנות לשימוש המשתמשים. משתמשים רק צריכים להוסיף לחצנים, תיבות טקסט והיגיון אחר באמצעות תמונות ממשק המשתמש המעוצבות, ולאחר מכן ליצור קבצי תצורה ולהוריד אותם למסך התצוגה להפעלה. התצוגה של STVI070WT מתקשרת עם MCU באמצעות אות uart-rs232, מה שאומר שעלינו להוסיף שבב MAX3232 כדי להמיר אות RS232 לאות TTL כדי שנוכל לתקשר עם Arduino MCU.

אם אינך בטוח כיצד להשתמש ב- MAX3232, עיין בתמונות הבאות:

אם אתה חושב שההמרה ברמה היא בעייתית מדי, אתה יכול לבחור סוגים אחרים של מציגים של STONE, שחלקם יכולים להוציא ישירות אות uart-ttl. לאתר הרשמי יש מידע מפורט והקדמה: https://www.stoneitech.com/ אם אתה צריך הדרכות וידאו והדרכות לשימוש, תוכל למצוא אותו גם באתר הרשמי.

שלב 4: שלבי פיתוח

שלושה שלבים של פיתוח מסך תצוגה של STONE:

תכנן את היגיון התצוגה ואת היגיון הכפתורים בעזרת תוכנת STONE TOOL, והורד את קובץ העיצוב למודול התצוגה.

MCU מתקשר עם מודול תצוגת LCD של STONE דרך יציאה טורית.

עם הנתונים שהתקבלו בשלב 2, ה- MCU מבצע פעולות אחרות.

התקנת תוכנת STONE TOOL

הורד את הגרסה העדכנית ביותר של תוכנת STONE TOOL (כיום TOOL2019) מהאתר והתקן אותה. לאחר התקנת התוכנה ייפתח הממשק הבא:

לחץ על כפתור "קובץ" בפינה השמאלית העליונה כדי ליצור פרויקט חדש עליו נדון בהמשך.

Arduino Arduino היא פלטפורמת אב טיפוס אלקטרונית בקוד פתוח, קלה לשימוש וקלת שימוש. הוא כולל את חלק החומרה (לוחות פיתוח שונים התואמים את מפרט Arduino) ואת חלק התוכנה (Arduino IDE וערכות פיתוח נלוות). חלק החומרה (או לוח הפיתוח) מורכב ממיקרו -בקר (MCU), זיכרון פלאש (פלאש), ומערכת ממשקי קלט/פלט אוניברסליים (GPIO), שאפשר לחשוב עליהם כמו לוח אם של מחשב מיקרו. חלק התוכנה מורכב בעיקרו מארדואינו IDE במחשב, מחבילת תמיכה ברמת לוח (BSP) וספריית פונקציות עשירה של צד שלישי. בעזרת Arduino IDE, אתה יכול להוריד בקלות את ה- BSP המשויך ללוח הפיתוח שלך ולספריות הדרושות לך. לכתוב את התוכניות שלך. Arduino היא פלטפורמת קוד פתוח. עד כה היו הרבה דגמים ובקרים נגזרים רבים, כולל Arduino Uno, Arduino Nano, ArduinoYun וכן הלאה. בנוסף, ה- Arduino IDE תומך כעת לא רק בלוחות הפיתוח מסדרת Arduino, אלא גם מוסיף תמיכה בלוחות פיתוח פופולריים כגון כמו Intel Galileo ו- NodeMCU על ידי הצגת BSP. Arduino חשה את הסביבה באמצעות מגוון חיישנים, שליטה באורות, מנועים והתקנים אחרים כדי להזין ולהשפיע על הסביבה.ניתן לתכנת את המיקרו -בקר בלוח בעזרת שפת תכנות של Arduino, הידור לכניסות בינריות, ונשרף לתוך המיקרו -בקר. עבור Arduino מיושם עם שפת התכנות Arduino (מבוססת על חיווט) וסביבת הפיתוח של Arduino (מבוסס על עיבוד). פרויקטים מבוססי Arduino יכולים להכיל Arduino בלבד, כמו גם Arduino ותוכנות אחרות הפועלות על מחשב אישי, והן מתקשרות עם כל אחד אחרים (כגון Flash, Processing, MaxMSP).

סביבת הפיתוח של Arduino היא ה- Arduino IDE, שניתן להוריד מהאינטרנט. היכנס לאתר הרשמי של Arduino והורד את התוכנה https://www.arduino.cc/en/Main/Software?setlang=cn לאחר התקנת ה- Arduino IDE, הממשק הבא יופיע בעת פתיחת התוכנה:

ה- Arduino IDE יוצר שתי פונקציות כברירת מחדל: פונקציית ההתקנה ופונקציית הלולאה. יש הרבה מבואות של Arduino באינטרנט. אם אתה לא מבין משהו, אתה יכול ללכת לאינטרנט כדי למצוא אותו.

שלב 5: תהליך יישום פרויקט LCD Arduino

חיבור חומרה

כדי להבטיח שהשלב הבא בכתיבת קוד יעבור בצורה חלקה, עלינו קודם כל לקבוע את האמינות של חיבור החומרה. רק ארבע פיסות חומרה שימשו בפרויקט זה:

1. לוח פיתוח Arduino Mini pro

2. מסך תצוגה של STONE STVI070WT tft-lcd

3. MAX30100 קצב לב וחיישן חמצן בדם

4. MAX3232 (rs232-> TTL) לוח הפיתוח של Arduino Mini Pro ומסך התצוגה tft-lcd STVI070WT מחוברים באמצעות UART, הדורש המרה ברמה באמצעות MAX3232, ולאחר מכן לוח הפיתוח של Arduino Mini Pro ומודול MAX30100 מחוברים באמצעות ממשק IIC לאחר חשיבה ברורה נוכל לצייר את תמונת החיווט הבאה:

ודא שאין שגיאות בחיבור החומרה והמשך לשלב הבא.

עיצוב ממשק משתמש LCD-TFT ראשית כל, עלינו לעצב תמונת תצוגה של ממשק משתמש, שניתן לעצב על ידי PhotoShop או כלים אחרים לעיצוב תמונות. לאחר עיצוב תמונת התצוגה של ממשק המשתמש, שמור את התמונה בפורמט JPG. פתח את התוכנה STONE TOOL2019 וצור פרויקט חדש:

הסר את התמונה שהועלה כברירת מחדל בפרויקט החדש, והוסף את תמונת ממשק המשתמש שעיצבנו. הוסף את רכיב תצוגת הטקסט, עצב את ספרת התצוגה ואת הנקודה העשרונית, קבל את מיקום האחסון של רכיב תצוגת הטקסט במציג. ההשפעה היא כדלקמן:

כתובת רכיב תצוגת טקסט: סטא חיבור: 0x0008

דופק: 0x0001

חמצן בדם: 0x0005

התוכן העיקרי של ממשק ממשק המשתמש הוא כדלקמן:

סטטוס חיבור

תצוגת דופק

הראה חמצן בדם

שלב 6: צור קובץ תצורה

לאחר השלמת עיצוב ממשק המשתמש, ניתן לייצר ולהוריד את קובץ התצורה לתצוגה STVI070WT.

ראשית, בצע את שלב 1, ולאחר מכן הכנס את כונן הבזק מסוג usb למחשב, וסמל הדיסק יוצג. לאחר מכן לחץ על "הורד לדיסק u" כדי להוריד את קובץ התצורה לכונן הבזק מסוג usb, ולאחר מכן הכנס את כונן הבזק מסוג usb ל- STVI070WT כדי להשלים את השדרוג.

MAX30100 MAX30100 מתקשר באמצעות IIC. עקרון הפעולה שלו הוא שניתן להשיג ערך ADC של קצב הלב באמצעות הקרנת הובלת אינפרא אדום. ניתן לחלק את מאגר MAX30100 לחמש קטגוריות: מרשם מדינות, FIFO, פקד בקרה, רשם טמפרטורות ורשום מזהה. קורא את ערך הטמפרטורה של השבב כדי לתקן את הסטייה הנגרמת מהטמפרטורה. מרשם המזהים יכול לקרוא את מספר הזהות של השבב.

MAX30100 מחובר ללוח הפיתוח של Arduino Mini Pro באמצעות ממשק התקשורת IIC. מכיוון שיש קבצי ספרייה MAX30100 מוכנים ב- Arduino IDE, אנו יכולים לקרוא את נתוני קצב הלב וחמצן בדם מבלי ללמוד את הרשומות של MAX30100. למי שמעוניין לחקור את רשם MAX30100, עיין בגיליון הנתונים של MAX30100.

שנה את הנגד משיכה IX MAX30100

יש לציין שהתנגדות המשיכה של 4.7k של סיכת IIC של מודול MAX30100 מחוברת ל- 1.8v, וזו אינה בעיה בתיאוריה. עם זאת, רמת ההיגיון בתקשורת של סיכת ה- Arduino IIC היא 5V, כך שהיא לא יכולה לתקשר עם Arduino מבלי לשנות את החומרה של מודול MAX30100. תקשורת ישירה אפשרית אם ה- MCU הוא STM32 או אחר MCU ברמה לוגית של 3.3v. לכן, להלן, צריך לבצע שינויים:

הסר את שלושת נגדי 4.7k המסומנים בתמונה בעזרת מלחם חשמלי. לאחר מכן ריתוך שני נגדים של 4.7k בפינים של SDA ו- SCL ל- VIN, כך שנוכל לתקשר עם Arduino. Arduino פתח את ה- Arduino IDE ומצא את הדברים הבאים כפתורים:

חפש את "MAX30100" כדי למצוא שתי ספריות עבור MAX30100, ולאחר מכן לחץ על הורד והתקן.

לאחר ההתקנה, תוכל למצוא את ההדגמה של MAX30100 בתיקיית ספריית LIB של Arduino:

לחץ פעמיים על הקובץ כדי לפתוח אותו.

הדגמה זו ניתנת לבדיקה ישירה. אם חיבור החומרה תקין, תוכל להוריד את אוסף הקוד ללוח הפיתוח של Arduibo ולראות את הנתונים של MAX30100 בכלי איתור באגים סדרתי.

שלב 7: ניתן לראות את ההשפעה בתמונה הבאה:

למידע נוסף על הפרויקט לחץ כאן.

אנא צור איתנו קשר אם אתה זקוק לקוד מלא:

אענה לך תוך 12 שעות.