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基于STM32人體脈搏無(wú)線(xiàn)監測系統的設計論文
摘要：
隨著(zhù)生活水平的提高，人們尤其是老年人對自己的健康也越來(lái)越重視。脈搏的波形及頻率能夠反應人心血管的生理信息。所以本文是以ARM STM32為主控模塊，設計一種便攜式，操作方便的脈搏檢測器。
本系統由脈搏采集、液晶顯示、無(wú)線(xiàn)發(fā)送三個(gè)模塊組成。脈搏采集是采集人的脈搏數，液晶用的是12232，顯示一分鐘被測脈搏數，無(wú)線(xiàn)發(fā)送就是利用GSM模塊實(shí)現短信的發(fā)送，發(fā)送到監測人員起到遠程監控的效果。
關(guān)鍵詞：STM32 脈搏檢測 液晶顯示 GSM
一、系統的整理框架。
以ARM STM32芯片為處理器，主要的模塊主要包括脈搏采集模塊，LCD顯示模塊，GSM數據傳輸模塊。脈搏采集模塊采集到脈搏信號經(jīng)信號放大及模數轉換后傳輸到處理器中，經(jīng)過(guò)定時(shí)器一分鐘的計時(shí)，在液晶屏上顯示一分鐘的脈搏數，STM32 控制脈搏數據經(jīng)由SIM300A GSM 模塊以GPRS 形式發(fā)送給監測人員。通過(guò)脈搏數的顯示，醫生可以獲知用戶(hù)的身體狀況，節約了大量的時(shí)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(fā)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。采用發(fā)光二極管作為光源時(shí)，可基本抑制由呼吸運動(dòng)造成的脈搏波曲線(xiàn)的漂移。紅外接收三極管在紅外光的照射下能產(chǎn)生電能，它的特性是將光信號轉換為電信號。脈搏也即跟心跳同步，每心跳一次血液濃度變化一次，所以通過(guò)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，并且先通過(guò)低頻濾波器進(jìn)行濾波，在進(jìn)行放大，最后在經(jīng)過(guò)比較器得到脈沖波，輸入到STM32里。
2、STM32處理器及主要接口電路。
STM32F103微控制器是使用Cortem-M3內核，工作頻率為72MHz，內置高速存儲器，具有一個(gè)USB和一個(gè)CAN，7 個(gè)定時(shí)器、2 個(gè)ADC、9 個(gè)通信接口，其工作電壓常見(jiàn)為3.3v。ARM STM32F103 控制模塊主要完成對脈搏波波形數據的采集，脈搏信號模數轉換以及數據的分析和數據的無(wú)線(xiàn)收發(fā)，與LCD的顯示。 ARM 的Cortex-M3是采用哈佛結構的32位處理器內核，擁有獨立的指令總線(xiàn)和數據總線(xiàn)，兩者共享同一個(gè)4GB存儲器空間。它的內部還包含一個(gè)系統滴答定時(shí)器SysTick。SysTick的核心是1個(gè)24位遞減計數器，使用時(shí)根據需要設置初值，啟動(dòng)后在系統時(shí)鐘的作用下遞減，減到0時(shí)置計數標志位并重裝初值。系統可以查詢(xún)計數標志位，也可以在中斷允許時(shí)產(chǎn)生SysTick中斷。其豐富的優(yōu)點(diǎn)決定了它適合應用于諸多方面，例如醫療和手持設備。
3、GSM/GPRS 模塊。
隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，中國移動(dòng)GPRS技術(shù)不斷完善，為數據的無(wú)線(xiàn)傳輸提供了理想的解決方案。本系統采用GSM/GP，模塊為SIMCom 公司的SIM300A 模塊，它的體積小巧攜帶方便，功耗比較低，內嵌TCP /IP 協(xié)議。STM32F103 通過(guò)串口發(fā)指令控制SIM300A的撥號上網(wǎng)，再通過(guò)PPP 協(xié)議建立與中國移動(dòng)內部服務(wù)器的點(diǎn)對點(diǎn)連接，然后由中國移動(dòng)GPRS 服務(wù)節點(diǎn)( GSN) 通過(guò)TCP /IP 協(xié)議與醫療監護中心的目標服務(wù)器建立Socks 連接，實(shí)現數據的無(wú)線(xiàn)傳輸。本系統的軟件設計主要包括: ARM STM32 程序設計、GSM/GPRS 模塊程序設計。ARM程序設計的的開(kāi)發(fā)和調試采用keil編寫(xiě)，可以直接調用庫函數對數據進(jìn)行處理使用起來(lái)方便。 相關(guān)初始化操作：
第一，時(shí)鐘初始化-72Mhz。
第二，時(shí)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(wú)校驗位(用于調試口)。
第四，串口2初始化-波特率9600，數據位8，停止位1，無(wú)奇偶校驗。(用于GPRS接口)。
第五，LED指示燈初始化-低電平點(diǎn)亮。
第六，按鍵初始化-低電平觸發(fā)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模塊初始化-使用AT指令進(jìn)行初始化配置，配置短消息中心號碼。
三、結語(yǔ)。
本次設計以STM32為核心，采用GSM做為發(fā)射模塊，對脈搏數據進(jìn)行無(wú)線(xiàn)傳輸，此測量?jì)x系統實(shí)現簡(jiǎn)單、功能穩定、使用方便，應用廣泛，便于被測人攜帶，突破了測量空間的限制， 擺脫傳統有線(xiàn)監測儀的束縛，能夠實(shí)時(shí)監測心血管患者病況，防止病情的突發(fā)，具有實(shí)際意義。隨著(zhù)我國正逐步進(jìn)入“老年型”社會(huì )，人口老齡化進(jìn)程的加快促使心血管疾病的發(fā)生率及死亡率日趨增加。此設計對于家庭的醫療監護有著(zhù)一定的市場(chǎng)前景。
參考文獻：
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