基于STM32和物聯網開發平臺的心率監測儀設計

劉昱鑫 佟維妍 李淼 黃蒙召 付龍續

沈陽工業大學 化工過程自動化學院 遼寧 遼陽 111003

引言

當前社會老齡化發展趨勢日益嚴重，從關注老年人身體健康的實際要求出發，需要實時監測老人的身體數據。本文利用心率傳感器將被監測人的心率實時上傳至云端，實現遠程云監測。當監測到心率異常時，及時發出警報，減少了安全隱患、提高報警效率。

1 系統總體設計

系統以STM32F103C8T6單片機作為核心控制器，通過心率傳感器采集數據送入STM32F103C8T6單片機進行數據的處理和轉換。采用串口通信方式將計算結果顯示在OLED屏幕上，并通過WiFi模塊根據EDP協議將數據傳輸到OneNET云平臺，實現了移動端實時接收監測數據。當心率出現異常，STM32發出報警信息，警示使用者。移動端也會接收到來自云平臺的警報。這樣在出現危險的第一時間做到最高效的通知。系統組成如圖1所示[1]。

圖1 系統組成示意圖

2 系統硬件電路設計

2.1 傳感器電路

心率傳感器MAX30102是一個集成的脈搏血氧儀和心率監測儀生物傳感器的模塊。采用1.8V電源和標準的I2C兼容的通信接口。將STM32單片機的PB8、PB9這兩個端口重映射作為軟件I2C與MAX30102心率傳感器進行通信。MAX30102的電路與連接方式如圖2所示。

圖2 MAX30102接線圖

2.2 顯示電路

系統選用0.96寸的OLED屏顯示HR(心率)、SP02(血氧飽和度)數值和波形圖。OLED是一種利用多層有機薄膜結構產生電致發光的器件，只需要低電壓驅動，其比LCD更輕薄、亮度高、功耗低、清晰度高。將PB6、PB7這兩個端口作為硬件I2C與OLED通信。0.96寸OLED顯示屏與連接方式如圖3所示。

圖3 OLED接線圖

2.3 無線通信電路

使用安信可開發的集成了ESP8266的ESP-12F Wi-Fi模塊與STM32的UART2(PA2、PA3)進行串口通信。ESP-12F的管腳圖與連接方式如圖4所示[2]。

圖4 Wi-Fi模塊接線圖

3 物聯網平臺介紹

本設計云端搭建在OneNET-中國移動物聯網開發平臺上。OneNET是由中國移動打造的PaaS物聯網開放平臺。平臺能夠幫助開發者輕松實現設備接入與設備連接，快速完成產品開發部署，為智能硬件、智能家居產品提供完善的物聯網解決方案。

將STM32計算得出的數據傳輸給ESP-12F，通過EDP協議以5s為周期循環發送數據到OneNET云平臺，通過OneNET云平臺實時監測心率數據。若檢測到心率異常時平臺將會及時發出警報。Onenet平臺監測數據如圖5所示。

圖5 基于OneNET平臺的監測數據界面

4 結束語

通過以上研究發現 ，基于物聯網設計的心率監測儀，有利于對心率的遠程監測以及有效的預警。在此基礎上，優化系統軟硬件設計有利于提高心率測量的精確度與警報的準確度。基于物聯網平臺下設計遠程醫療監護系統，可以借鑒和應用上述方法。