STM32單片機生理監(jiān)控心率脈搏設(shè)計

1、 （一）系統(tǒng)功能設(shè)計STM32 單片機生理監(jiān)控心率脈搏 TFT 彩屏波形曲線 65本系統(tǒng)由 STM32F103C8T6 單片機核心板、心率傳感器、TFT 屏顯示、按鍵、蜂鳴器組成。1、TFT 液晶實時顯示心率值。2、TFT 液晶實時顯示采集到的的模擬信號的曲線圖，直接顯示心率變化曲線。3、通過按鍵可以設(shè)置心率報警閾值，按鍵有設(shè)置按鍵、設(shè)置+、設(shè)置-，在設(shè)置情況下可以對設(shè)置值進行加減。4、當前心率值超過設(shè)置閾值，蜂鳴器報警，同時顯示心率值為紅色；否則蜂鳴器不報警，心率值顯示藍色。（二）系統(tǒng)硬件系統(tǒng)分析設(shè)計1、STM32 單片機核心電路設(shè)計STM32 系列處理器是意法半導體 ST 公司生產(chǎn)的一種基

2、于 ARM 7 架構(gòu)的 32 位、支持實時仿真和跟蹤的微控制器。選擇此款控制芯片是因為本系統(tǒng)設(shè)計并非追求成本的最低或更小的功耗，而是在實現(xiàn)本設(shè)計功能的前提下能夠提供更豐富的接口和功能以便于設(shè)計實驗系統(tǒng)各實驗項目所需的外圍擴展電路。此款控制芯片在完成單片機課程的學習后上手較為容易，在醫(yī)療器械中應(yīng)用廣泛，具有很好的學習、實驗研究價值。一、STM32 的主要優(yōu)點：（1）使用 ARM 最新的、先進架構(gòu)的 Cortex-M3 內(nèi)核（2） 優(yōu)異的實時性能（3） 杰出的功耗控制（4） 出眾及創(chuàng)新的外設(shè)（5） 最大程度的集成整合（6） 易于開發(fā)，可使產(chǎn)品快速將進入市場二、STM32最佳的平臺選項對于使用同一平

3、臺進行多個項目開發(fā)而言，STM32 是最 （2） 從苛求性能的應(yīng)用到電池供電的應(yīng)用（3） 從簡單而成本敏感的應(yīng)用到高端應(yīng)用（4） 全系列腳對腳、外設(shè)及軟件的高度兼容性，給您帶來全方位的靈活性。STM32 單片機核心板接口原理圖STM32 單片機實物圖如下圖所示。 STM32 單片機核心板實物圖 按鍵電路原理圖3、Pulsesensor 脈搏心率傳感器模塊電路設(shè)計 Pulsesensor 脈搏心率傳感器實物圖此脈搏心率傳感器理論上輸出的波形如下： 心率脈搏傳感器經(jīng)比較器濾波后輸出的波形圖LM393 比較器模塊對 Pulsesensor 脈搏心率傳感器模塊濾波的電路原理圖如下圖所示。 濾波電路原理

4、圖（4）輸入失調(diào)電壓小， VIO=2mV。（7）輸出可以用開路集電極連接“或”門。二、模塊參數(shù) （4）大電流能力，輸出可以帶動繼電器、LED 等設(shè)備。LM393 比較器模塊實物圖 蜂鳴器報警電路原理圖 分壓電路原理圖TFT（Thin Film Transistor）即薄膜場效應(yīng)晶體管，屬于有源矩陣液晶顯示器中的一種。TFT-LCD 液晶顯示屏是薄膜晶體管型液晶顯示屏，也就是“真彩”(TFT)。TFT 液晶為每個像素都設(shè)有一個半導體開關(guān)，每個像素都可以通過點脈沖直接控制，因而每個節(jié)點都相對獨立，并可以連續(xù)控制，不僅提高了顯示屏的反應(yīng)速度，同時可以精確控制顯示色階，所以 TFT 液晶的色彩更真。T

5、FT 液晶顯示屏的特點是亮度好、對比度高、層次感強、顏色鮮艷，但也存在著比較耗電和成本較高的不足。TFT 液晶技術(shù)加快了手機彩屏的發(fā)展。彩屏手機中基本上都支持 65536 色，還有 26 萬.130 萬顯示，有的甚至支持 1600 萬色顯示，這時 TFT的高對比度，色彩豐富的優(yōu)勢就非常重要了。 傳感器接口電路原理圖三、模塊實物圖如下圖所示。模塊實物圖（三）STM32 單片機系統(tǒng)軟件設(shè)計 1、編程語言選擇由于整個程序比較復雜，且計算量較大，用到了較多的浮點數(shù)計算，所以程序的編寫采用了 C 語言。對于大多數(shù)單片機，使用 C 語言這樣的高級語言與使用匯編語言相比具有如下優(yōu)點:（1）不需要了解處理器的

6、指令集，也不必了解存儲器結(jié)構(gòu)。（2）寄存器分配和尋址方式由編譯器進行管理，編程時不需要考慮存儲器的（3）地址和數(shù)據(jù)類型等細節(jié)。（4）指定操作的變量選擇組合提高了程序的可讀性。（5）可使用與人的思維更相近的關(guān)鍵字和操作函數(shù)。（6）與使用匯編語言相比，程序的開發(fā)和調(diào)試時間大大縮短。（7）C 語言的庫文件提供了許多標準的例程。（8）通過 C 語言可實現(xiàn)模塊化編程技術(shù)，從而可將已編制好的程序加到 新程序中。（9）C 語言可移植性好且非常普及，C 語言編譯器幾乎適用于所有的目標系統(tǒng)，己完成的項目可以很容易的轉(zhuǎn)換到其它的處理器或環(huán)境中與匯編語言相比，C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可移植性、可維護性上有

7、明顯的優(yōu)勢，易學易用。2、Keil 程序開發(fā)環(huán)境本設(shè)計中單片機開發(fā)環(huán)境是 Keil，Keil 是美國 Keil Software 公司出品的51 系列兼容單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、鏈接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（Vision）將這些部分組合在一起。運行 Keil 軟件需要 WIN98、NT、WIN2000、WINXP 等操作系統(tǒng)。如果你使用 C 語言編程，那么 Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用 C 語言而僅

8、用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。其中 Keil 有以下特點：（1）Keil 軟件同時支持 WINXP 和 WIN7 等多種操作系統(tǒng)，提供了豐富的庫 函數(shù)和功能強大的開發(fā)工具。（2）Keil 可以完成從編輯、編譯、到連接、調(diào)試的一套開發(fā)流程。Keil 軟件界面如下圖所示。Keil uVision5 開發(fā)界面圖3、FlyMcu 程序燒錄軟件介紹 （1）支持 USB1.1 或 USB2.0 通信；（3）采用 USB 口供電； （8）速度比并口編程更快更穩(wěn)定，更方便筆記本電腦用戶使用；（9）采用進口原裝芯片， 能進行高速穩(wěn)定編程；模塊如下圖所示。CH340 串口燒寫模塊二、CH340 串口燒寫模塊引腳說明（1）+5V 5V 輸出，因有 USB