A pulzusszám megjelenítése a STONE LCD kijelzőn Ar: 31 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:39

rövid bemutatkozás

Valamikor régen találtam egy MAX30100 típusú pulzusmérő modult az online vásárlás során. Ez a modul összegyűjti a felhasználók vér oxigén- és pulzusadatait, ami szintén egyszerű és kényelmes. Az adatok szerint azt találtam, hogy az Arduino könyvtárfájlokban vannak MAX30100 könyvtárak. Vagyis, ha az Arduino és a MAX30100 közötti kommunikációt használom, közvetlenül felhívhatom az Arduino könyvtár fájljait anélkül, hogy újra kellene írnom az illesztőprogram fájljait. Ez jó dolog, ezért megvettem a MAX30100 modulját.

1. lépés: Úgy döntöttem, hogy az Arduino segítségével ellenőrzem a MAX30100 pulzusszámát és vér oxigéngyűjtési funkcióját

Megjegyzés: ez a modul alapértelmezés szerint csak 3,3 V -os szintű MCU kommunikációval rendelkezik, mert alapértelmezés szerint 4,7 K és 1,8 V közötti IIC tű felhúzási ellenállást használ, így alapértelmezés szerint nincs kommunikáció az Arduino -val, ha az Arduino -val szeretne kommunikálni és szükség van két 4,7 K-s IIC csap felhúzó ellenállásra a VIN csaphoz, ezeket a tartalmakat a fejezet hátuljában mutatjuk be.

2. lépés: Funkcionális hozzárendelések

A projekt megkezdése előtt elgondolkoztam néhány egyszerű funkción:

• Szívfrekvencia adatokat és vér oxigén adatokat gyűjtöttünk
• A pulzusszám és a vér oxigénadatai LCD kijelzőn jelennek meg

Ez az egyetlen két funkció, de ha meg akarjuk valósítani, többet kell gondolkodnunk:

• Milyen mester MCU -t használnak?
• Milyen LCD kijelző?

Amint azt korábban említettük, az Arduino -t használjuk az MCU -hoz, de ez egy Arduino LCD kijelzőprojekt, ezért ki kell választanunk a megfelelő LCD kijelző modult. Tervezem, hogy soros porttal rendelkező LCD kijelzőt használok. Van itt egy STONE STVI070WT-01 kijelzőm, de ha az Arduino-nak kommunikálnia kell vele, akkor a MAX3232 szükséges a szintkonverzióhoz. Ezután az alapvető elektronikus anyagokat a következőképpen határozzák meg:

1. Arduino Mini Pro fejlesztőlap

2. MAX30100 pulzusmérő és vér oxigénérzékelő modul

3. STONE STVI070WT-01 LCD soros port megjelenítő modul

4. MAX3232 modul

3. lépés: Bevezetés a hardverbe

MAX30100

A MAX30100 egy integrált pulzus -oximetria és pulzusmérő érzékelő megoldás. Két LED-et, a fényérzékelőt, az optimalizált optikát és az alacsony zajszintű analóg jelfeldolgozást egyesíti az impulzus-oximetria és a pulzusjelek érzékeléséhez.

A MAX30100 1,8 V -os és 3,3 V -os tápegységekről működik, és elhanyagolható készenléti árammal rendelkező szoftveren keresztül lekapcsolható, lehetővé téve a tápellátás folyamatos csatlakoztatását.

4. lépés: Alkalmazások

● Viselhető eszközök

● Fitness asszisztens eszközök

● Orvosi felügyeleti eszközök

5. lépés: Előnyök és szolgáltatások

1, A teljes pulzoximéter és a pulzusmérő megoldás leegyszerűsíti a tervezést

• Beépített LED -ek, fotóérzékelő és nagy teljesítményű analóg előlap
• Apró 5,6 mm x 2,8 mm x 1,2 mm 14 tűs optikailag továbbfejlesztett rendszer a csomagban

2 、 Ultra-alacsony fogyasztású működés megnöveli a hordozható eszközök akkumulátorának élettartamát

• Programozható mintavételi sebesség és LED -áram az energiatakarékosság érdekében
• Rendkívül alacsony leállítási áram (0,7 µA, tipikus)

3, A fejlett funkcionalitás javítja a mérési teljesítményt

• A magas SNR robusztus mozgástárgy -ellenállást biztosít
• Integrált környezeti fény törlés
• Magas mintavételi képesség
• Gyors adatkimeneti képesség

6. lépés: Észlelési elv

Csak nyomja az ujját az érzékelőhöz, hogy megbecsülje az impulzus oxigén telítettségét (SpO2) és az impulzust (egyenlő a szívveréssel).

A pulzoximéter (oximéter) egy mini-spektrométer, amely a különböző vörösvértestek abszorpciós spektrumainak elveit használja a vér oxigéntelítettségének elemzésére. Ezt a valós idejű és gyors mérési módszert széles körben használják számos klinikai referenciában. Nem mutatom be túlságosan a MAX30100 -at, mert ezek az anyagok elérhetők az interneten. Az érdeklődő barátok az interneten megkereshetik ennek a pulzusmérő modulnak az adatait, és mélyebben megérthetik annak észlelési elvét.

7. lépés: STONE STVI070WT-01

Bevezetés a kijelzőbe

Ebben a projektben a STONE STVI070WT-01 segítségével fogom megjeleníteni a pulzusszámot és a vér oxigén adatait. Az illesztőprogram -chipet a kijelzőbe integrálták, és van egy szoftver, amelyet a felhasználók használhatnak. A felhasználóknak csak gombokat, szövegdobozokat és egyéb logikát kell hozzáadniuk a tervezett felhasználói felület képein keresztül, majd konfigurációs fájlokat kell létrehozniuk, és le kell tölteniük a kijelzőre. Az STVI070WT-01 kijelzője az uart-rs232 jel útján kommunikál az MCU-val, ami azt jelenti, hogy hozzá kell adnunk egy MAX3232 chipet az RS232 jel TTL jellé alakításához, hogy kommunikálni tudjunk az Arduino MCU-val.

8. lépés: Ha nem biztos a MAX3232 használatában, kérjük, tekintse meg az alábbi képeket:

Ha úgy gondolja, hogy a szintkonverzió túlságosan zavaró, akkor más típusú STONE megjelenítőt is választhat, amelyek közül néhány közvetlenül uart-ttl jelet bocsát ki.

A hivatalos weboldal részletes információkat és bevezetőt tartalmaz:

9. lépés: Ha video oktatóanyagokra és oktatóanyagokra van szüksége, akkor a hivatalos webhelyen is megtalálhatja

10. lépés: Fejlesztési lépések

A STONE kijelző három fejlesztési lépése:

• Tervezze meg a megjelenítési logikát és a gomblogikát a STONE TOOL szoftverrel, és töltse le a tervfájlt a kijelzőmodulhoz.
• Az MCU a soros porton keresztül kommunikál a STONE LCD kijelzőmodullal.
• A 2. lépésben kapott adatokkal az MCU más műveleteket hajt végre.

11. lépés: STONE TOOL szoftver telepítése

Töltse le a STONE TOOL szoftver legújabb verzióját (jelenleg TOOL2019) a webhelyről, és telepítse.

A szoftver telepítése után a következő felület nyílik meg:

Kattintson a "Fájl" gombra a bal felső sarokban egy új projekt létrehozásához, amelyet később tárgyalunk.

12. lépés: Arduino

Az Arduino egy nyílt forráskódú elektronikus prototípus platform, amely könnyen használható és könnyen használható. Tartalmazza a hardver részt (különböző fejlesztési táblák, amelyek megfelelnek az Arduino specifikációnak) és a szoftver részét (Arduino IDE és a kapcsolódó fejlesztői készletek).

A hardver rész (vagy fejlesztőkártya) egy mikrokontrollerből (MCU), flash memóriából (Flash) és egy sor univerzális bemeneti/kimeneti interfészből (GPIO) áll, amelyeket mikroszámítógépes alaplapnak tekinthet. A szoftver része főként Arduino IDE PC-n, kapcsolódó alaplapi támogatási csomag (BSP) és gazdag külső függvénykönyvtár. Az Arduino IDE segítségével könnyen letöltheti a fejlesztői táblához és a szükséges könyvtárakhoz tartozó BSP-t hogy megírja a programjait. Az Arduino egy nyílt forráskódú platform. Eddig sok modell és sok származtatott vezérlő volt, köztük Arduino Uno, Arduino Nano, ArduinoYun és így tovább. Ezenkívül az Arduino IDE nem csak az Arduino sorozat fejlesztőlapjait támogatja, hanem támogatja a népszerű fejlesztői táblákat is, mint pl. mint Intel Galileo és NodeMCU a BSP bevezetésével.

Az Arduino különféle érzékelőkön, vezérlő fényeken, motorokon és más eszközökön keresztül érzékeli a környezetet, hogy visszacsatolja és befolyásolja a környezetet. A táblán található mikrokontroller programozható egy Arduino programozási nyelvvel, bináris fájlokba állítható össze, és elégethető a mikrokontrollerben. az Arduino esetében az Arduino programozási nyelvvel (Wiring-en alapul) és az Arduino fejlesztői környezettel (feldolgozás alapján) valósul meg. Az Arduino-alapú projektek csak Arduino-t, valamint Arduino-t és más PC-n futó szoftvereket tartalmazhatnak, és kommunikálnak mindegyikkel egyéb (például Flash, Processing, MaxMSP).

13. lépés: Fejlesztési környezet

Az Arduino fejlesztői környezet az Arduino IDE, amely letölthető az internetről.

Jelentkezzen be az Arduino hivatalos webhelyére, és töltse le a szoftvert: https://www.arduino.cc/en/Main/Software?setlang=c… Az Arduino IDE telepítése után a következő felület jelenik meg a szoftver megnyitásakor:

Az Arduino IDE alapértelmezés szerint két funkciót hoz létre: a beállítási funkciót és a ciklus funkciót. Sok Arduino bemutató található az interneten. Ha valamit nem ért, keresse fel az interneten.

14. lépés: Arduino LCD projekt megvalósítási folyamata

hardver kapcsolat

Annak érdekében, hogy a kód írásának következő lépése zökkenőmentesen menjen, először meg kell határoznunk a hardverkapcsolat megbízhatóságát.

Ebben a projektben csak négy hardvert használtak:

1. Arduino Mini pro fejlesztőtábla

2. STONE STVI070WT-01 tft-lcd kijelző

3. MAX30100 pulzusmérő és vér oxigénérzékelő

4. MAX3232 (rs232-> TTL) Az Arduino Mini Pro fejlesztőkártyát és az STVI070WT-01 TFT-LCD kijelzőt UART-on keresztül csatlakoztatják, amelyhez a MAX3232-n keresztül szintkonverziót kell végezni, majd az Arduino Mini Pro fejlesztőkártyát és a MAX30100 modult. IIC interfész. Világos gondolkodás után a következő kapcsolási képet rajzolhatjuk:

15. lépés:

Győződjön meg arról, hogy nincsenek hibák a hardverkapcsolatban, és folytassa a következő lépéssel.

16. lépés: TFT LCD felhasználói felület kialakítása

Először is meg kell terveznünk egy felhasználói felület megjelenítő képét, amelyet a PhotoShop vagy más képtervező eszközök tervezhetnek. A felhasználói felület megjelenítési képének megtervezése után mentse el a képet-j.webp

Nyissa meg a STONE TOOL2019 szoftvert, és hozzon létre egy új projektet:

17. lépés: Távolítsa el az új projektben alapértelmezés szerint betöltött képet, és adja hozzá az általunk tervezett felhasználói felületet

18. lépés: Adja hozzá a szövegmegjelenítő összetevőt

Adja hozzá a szövegmegjelenítő komponenst, tervezze meg a kijelző számjegyét és tizedespontját, és szerezze be a szövegmegjelenítő komponens tárolási helyét a kijelzőben.

A hatás a következő:

19. lépés:

Szöveges kijelző komponens címe:

• Csatlakozás: 0x0008
• Pulzusszám: 0x0001

Vér oxigén: 0x0005 A felhasználói felület felületének fő tartalma a következő:

• Kapcsolat állapota
• Pulzus kijelző
• A vér oxigénje megmutatkozott

20. lépés: Konfigurációs fájl létrehozása

A felhasználói felület tervezése után a konfigurációs fájl létrehozható és letölthető az STVI070WT-01 kijelzőre.

Először hajtsa végre az 1. lépést, majd helyezze be az USB flash meghajtót a számítógépbe, és megjelenik a lemez szimbóluma. Ezután kattintson a "Letöltés u-lemezre" gombra a konfigurációs fájl letöltéséhez az USB flash meghajtóra, majd helyezze be az USB flash meghajtót az STVI070WT-01-be a frissítés befejezéséhez.

21. lépés: MAX30100

A MAX30100 az IIC -n keresztül kommunikál. Működési elve az, hogy a pulzusszám ADC -értéke infravörös sugárzással érhető el. A MAX30100 regiszter öt kategóriába sorolható: állami regiszter, FIFO, vezérlőregiszter, hőmérséklet -nyilvántartás és azonosító -nyilvántartás. beolvassa a chip hőmérsékletértékét, hogy kijavítsa a hőmérséklet okozta eltérést. Az azonosító regiszter le tudja olvasni a chip azonosító számát.

A MAX30100 az IIC kommunikációs interfészen keresztül kapcsolódik az Arduino Mini Pro fejlesztői kártyához. Mivel az Arduino IDE-ben vannak kész MAX30100 könyvtári fájlok, a MAX30100 regisztereinek tanulmányozása nélkül is ki tudjuk olvasni a pulzusszámot és a vér oxigénadatait. Azok, akik érdeklődnek a MAX30100 regiszter felfedezése iránt, lásd a MAX30100 adatlapot.

22. lépés: Módosítsa a MAX30100 IIC felhúzó ellenállást

Meg kell jegyezni, hogy a MAX30100 modul IIC csapjának 4,7 k felhúzási ellenállása 1,8 V-ra van csatlakoztatva, ami elméletileg nem jelent problémát. Az Arduino IIC tű kommunikációs logikai szintje azonban 5 V, ezért nem tud kommunikálni az Arduino -val a MAX30100 modul hardverének megváltoztatása nélkül. Közvetlen kommunikáció lehetséges, ha az MCU STM32 vagy más 3.3V logikai szintű MCU.

Ezért a következő változtatásokat kell végrehajtani:

Távolítsa el a képen megjelölt három 4,7 k ellenállást elektromos forrasztópáka segítségével. Ezután hegesztjen két 4,7 k -s ellenállást az SDA és az SCL csapjainál a VIN -hez, hogy kommunikálni tudjunk az Arduino -val.

23. lépés: Arduino

Nyissa meg az Arduino IDE -t, és keresse meg a következő gombokat:

24. lépés: Keresse meg a "MAX30100" szót, hogy megtalálja a MAX30100 két könyvtárát, majd kattintson a Letöltés és telepítés gombra

25. lépés: A telepítés után megtalálja a MAX30100 demóját az Arduino LIB könyvtármappájában:

26. lépés: Kattintson duplán a fájlra a megnyitásához

27. lépés: A teljes kód a következő:

Ez a demó közvetlenül tesztelhető. Ha a hardverkapcsolat rendben van, letöltheti a kódösszeállítást az Arduibo fejlesztőpanelére, és megtekintheti a MAX30100 adatait a soros hibakeresési eszközben.

A teljes kód a következő:

/* Arduino-MAX30100 oximetria /szívritmus integrált érzékelő könyvtár Copyright (C) 2016 OXullo Intersecans Ez a program ingyenes szoftver: újraterjesztheti és /vagy módosíthatja a Free Software Foundation által közzétett GNU General Public License feltételei szerint, vagy a Licenc 3. verziója, vagy (tetszés szerint) bármely későbbi verzió. Ezt a programot abban a reményben terjesztjük, hogy hasznos lesz, de GARANCIA NÉLKÜL; még a KERESHETŐSÉG vagy a KÜLÖNLEGES CÉLRA VONATKOZÓ ALKALMAZÁS garanciája nélkül. További részletekért lásd a GNU General Public License -t. Ezzel a programmal együtt meg kellett volna kapnia a GNU General Public License másolatát. Ha nem, lásd. */ #include #include "MAX30100_PulseOximeter.h" #define REPORTING_PERIOD_MS 1000 // A PulseOximeter a magasabb szintű interfész az érzékelőhöz // felajánlja: // * ütésérzékelő jelentést // * pulzusszámítást // * SpO2 (oxidációs szint) számítás PulseOximeter pox; uint32_t tsLastReport = 0; // Visszahívás (az alábbiakban regisztrálva) aktiválódik, ha impulzust észlelünk void onBeatDetected () {Serial.println ("Beat!"); } void setup () {Serial.begin (115200); Serial.print ("Inicializáló pulzus -oximéter.."); // A PulseOximeter példány inicializálása // A meghibásodások általában a nem megfelelő I2C vezetékek, a hiányzó tápegység // vagy a rossz célchip következményei, ha (! Pox.begin ()) {Serial.println ("FAILED"); a (;;); } else {Serial.println ("SIKER"); } // Az IR LED alapértelmezett árama 50mA, és ez megváltoztatható // a következő sor megjegyzésének megszüntetésével. Ellenőrizze a MAX30100_Registers.h oldalt az // elérhető lehetőségek között. // pox.setIRLedCurrent (MAX30100_LED_CURR_7_6MA); // Visszahívás regisztrálása az ütésészlelési pox.setOnBeatDetectedCallback (onBeatDetected); } void loop () {// Győződjön meg róla, hogy a frissítést a lehető leggyorsabban hívja. pox.update (); // A szívfrekvencia és az oxidációs szintek aszinkron leütése a sorosra // Mindkettőnél a 0 érték azt jelenti, hogy "érvénytelen", ha (millis () - tsLastReport> REPORTING_PERIOD_MS) {Serial.print ("Pulzusszám:"); Serial.print (pox.getHeartRate ()); Serial.print ("bpm / SpO2:"); Soros.nyomtatás (pox.getSpO2 ()); Serial.println ("%"); tsLastReport = millis (); }}

28. lépés:

Ez a kód nagyon egyszerű, azt hiszem, egy pillanat alatt megértheti. Azt kell mondanom, hogy az Arduino moduláris programozása nagyon kényelmes, és nem is kell értenem, hogyan valósul meg az Uart és az IIC illesztőprogram -kódja.

Természetesen a fenti kód hivatalos Demo, és még mindig módosítanom kell, hogy az adatok megjelenjenek a STONE kijelzőjén.

29. lépés: Adatok megjelenítése a STONE kijelzőn az Arduino segítségével

Először is meg kell szereznünk annak az alkatrésznek a címét, amely megjeleníti a pulzusszámot és a vér oxigén adatait a STONE kijelzőjén:

A projektemben a cím a következő: Pulzusszám kijelző komponens címe: 0x0001 Vér oxigén kijelző modul címe: 0x0005 Érzékelő csatlakozási állapot címe: 0x0008 Ha módosítani kell a kijelző tartalmát a megfelelő területen, akkor módosíthatja a megjelenített tartalmat az adatok elküldésével a kijelző megfelelő címére az Arduino soros portján keresztül.

30. lépés: A módosított kód a következő:

/* Arduino-MAX30100 oximetria /szívritmus integrált érzékelő könyvtár Copyright (C) 2016 OXullo Intersecans Ez a program ingyenes szoftver: újraterjesztheti és /vagy módosíthatja a Free Software Foundation által közzétett GNU General Public License feltételei szerint, vagy a Licenc 3. verziója, vagy (tetszés szerint) bármely későbbi verzió. Ezt a programot abban a reményben terjesztjük, hogy hasznos lesz, de GARANCIA NÉLKÜL; még a KERESHETŐSÉG vagy a KÜLÖNLEGES CÉLRA VONATKOZÓ ALKALMAZÁS garanciája nélkül. További részletekért lásd a GNU General Public License -t. Ezzel a programmal együtt meg kellett volna kapnia a GNU General Public License másolatát. Ha nem, lásd. */ #include #include "MAX30100_PulseOximeter.h" #define REPORTING_PERIOD_MS 1000 #define Heart_dis_addr 0x01 #define Sop2_dis_addr 0x05 #define connect_sta_addr 0x08 unsigned char heart_rate_sx0, 0], 0 = 0, 0x00}; unsigned char Sop2_send [8] = {0xA5, 0x5A, 0x05, 0x82, 0x00, / Sop2_dis_addr, 0x00, 0x00}; unsigned char connect_sta_send [8] = {0xA5, 0x5A, 0x05, 0x82, 0x00, / connect_sta_addr, 0x00, 0x00}; // A PulseOximeter a magasabb szintű interfész az érzékelőhöz // kínál: // * ütésérzékelő jelentést // * pulzusszámítást // // SpO2 (oxidációs szint) számítást PulseOximeter pox; uint32_t tsLastReport = 0; // Visszahívás (az alábbiakban regisztrálva) aktiválódik, ha impulzust észlel void onBeatDetected () {// Serial.println ("Beat!"); } void setup () {Serial.begin (115200); // Serial.print ("Inicializáló impulzus -oximéter.."); // A PulseOximeter példány inicializálása // A meghibásodások általában a nem megfelelő I2C vezetékek, a hiányzó tápegység // vagy a rossz célchip következményei, ha (! Pox.begin ()) {// Serial.println ("FAILED"); // connect_sta_send [7] = 0x00; // Soros.írás (connect_sta_send, 8); a (;;); } else {connect_sta_send [7] = 0x01; Serial.write (connect_sta_send, 8); // Serial.println ("SIKER"); } // Az IR LED alapértelmezett árama 50mA, és ez megváltoztatható // a következő sor megjegyzésének megszüntetésével. Ellenőrizze a MAX30100_Registers.h oldalt az // elérhető lehetőségek között.pox.setIRLedCurrent (MAX30100_LED_CURR_7_6MA); // Visszahívás regisztrálása az ütésészlelési pox.setOnBeatDetectedCallback (onBeatDetected); } void loop () {// Győződjön meg róla, hogy a frissítést a lehető leggyorsabban hívja. pox.update (); // A szívfrekvencia és az oxidációs szintek aszinkron módon történő sorba állítása // Mindkettőnél a 0 érték azt jelenti, hogy "érvénytelen", ha (millis () - tsLastReport> REPORTING_PERIOD_MS) {// Serial.print ("Pulzusszám:"); // Serial.print (pox.getHeartRate ()); // Sorozat.print ("bpm / SpO2:"); // Sorozatnyomat (pox.getSpO2 ()); // Serial.println ("%"); heart_rate_send [7] = (uint32_t) pox.getHeartRate (); Soros.írás (szív_ráta_küldés, 8); Sop2_küldés [7] = pox.getSpO2 (); Soros.írás (Sop2_send, 8); tsLastReport = millis (); }}

31. lépés: A pulzusszám megjelenítése az LCD -n Arduino segítségével

Fordítsa össze a kódot, töltse le az Arduino fejlesztői táblájára, és készen áll a tesztelés megkezdésére.

Láthatjuk, hogy amikor az ujjak elhagyják a MAX30100 készüléket, a pulzusszám és a vér oxigén kijelzése 0. Tegye az ujját a MAX30100 kollektorra, hogy valós időben láthassa pulzusát és vér oxigénszintjét.

A hatás az alábbi képen látható: