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基于STM32人體脈搏無線監(jiān)測系統(tǒng)的設計論文
摘要：
隨著生活水平的提高，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(tǒng)由脈搏采集、液晶顯示、無線發(fā)送三個模塊組成。脈搏采集是采集人的脈搏數(shù)，液晶用的是12232，顯示一分鐘被測脈搏數(shù)，無線發(fā)送就是利用GSM模塊實現(xiàn)短信的發(fā)送，發(fā)送到監(jiān)測人員起到遠程監(jiān)控的效果。
關(guān)鍵詞：STM32 脈搏檢測 液晶顯示 GSM
一、系統(tǒng)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(shù)據(jù)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(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)教幚砥髦校?jīng)過定時器一分鐘的計時，在液晶屏上顯示一分鐘的脈搏數(shù)，STM32 控制脈搏數(shù)據(jù)經(jīng)由SIM300A GSM 模塊以GPRS 形式發(fā)送給監(jiān)測人員。通過脈搏數(shù)的顯示，醫(yī)生可以獲知用戶的身體狀況，節(jié)約了大量的時間。
二、系統(tǒng)硬件以及電路構(gòu)成。
1、脈搏監(jiān)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，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(chǎn)生電能，它的特性是將光信號轉(zhuǎn)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，并且先通過低頻濾波器進行濾波，在進行放大，最后在經(jīng)過比較器得到脈沖波，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(nèi)核，工作頻率為72MHz，內(nèi)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，其工作電壓常見為3.3v。ARM STM32F103 控制模塊主要完成對脈搏波波形數(shù)據(jù)的采集，脈搏信號模數(shù)轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)的分析和數(shù)據(jù)的無線收發(fā)，與LCD的顯示。 ARM 的Cortex-M3是采用哈佛結(jié)構(gòu)的32位處理器內(nèi)核，擁有獨立的指令總線和數(shù)據(jù)總線，兩者共享同一個4GB存儲器空間。它的內(nèi)部還包含一個系統(tǒng)滴答定時器SysTick。SysTick的核心是1個24位遞減計數(shù)器，使用時根據(jù)需要設置初值，啟動后在系統(tǒng)時鐘的作用下遞減，減到0時置計數(shù)標志位并重裝初值。系統(tǒng)可以查詢計數(shù)標志位，也可以在中斷允許時產(chǎn)生SysTick中斷。其豐富的優(yōu)點決定了它適合應用于諸多方面，例如醫(yī)療和手持設備。
3、GSM/GPRS 模塊。
隨著無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，中國移動GPRS技術(shù)不斷完善，為數(shù)據(jù)的無線傳輸提供了理想的解決方案。本系統(tǒng)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(nèi)嵌TCP /IP 協(xié)議。STM32F103 通過串口發(fā)指令控制SIM300A的撥號上網(wǎng)，再通過PPP 協(xié)議建立與中國移動內(nèi)部服務器的點對點連接，然后由中國移動GPRS 服務節(jié)點( GSN) 通過TCP /IP 協(xié)議與醫(yī)療監(jiān)護中心的目標服務器建立Socks 連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸。本系統(tǒng)的軟件設計主要包括: ARM STM32 程序設計、GSM/GPRS 模塊程序設計。ARM程序設計的的開發(fā)和調(diào)試采用keil編寫，可以直接調(diào)用庫函數(shù)對數(shù)據(jù)進行處理使用起來方便。 相關(guān)初始化操作：
第一，時鐘初始化-72Mhz。
第二，時基函數(shù)初始化-1ms。
第三，串口1初始化-波特率115200，數(shù)據(jù)位8，停止位1，無校驗位(用于調(diào)試口)。
第四，串口2初始化-波特率9600，數(shù)據(jù)位8，停止位1，無奇偶校驗。(用于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(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指令進行初始化配置，配置短消息中心號碼。
三、結(jié)語。
本次設計以STM32為核心，采用GSM做為發(fā)射模塊，對脈搏數(shù)據(jù)進行無線傳輸，此測量儀系統(tǒng)實現(xiàn)簡單、功能穩(wěn)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(tǒng)有線監(jiān)測儀的束縛，能夠?qū)崟r監(jiān)測心血管患者病況，防止病情的突發(fā)，具有實際意義。隨著我國正逐步進入“老年型”社會，人口老齡化進程的加快促使心血管疾病的發(fā)生率及死亡率日趨增加。此設計對于家庭的醫(yī)療監(jiān)護有著一定的市場前景。
參考文獻：
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