基于基于STM32的微型多参数健康监护终端的设计的微型多参数健康监护终端的设计
阐述了一种基于STM32F103RE单片机的微型多参数健康监护终端的设计与实现方法。系统采用集成化的硬件设
计方案并针对各种生理信号的特点进行了算法优化,提高了使用的便捷性和监测的准确度。终端实现了人体心
电、心率、血氧饱和度和姿态信息的采集、处理、显示与存储,并且可以通过蓝牙与Android或iOS智能设备进
行数据交互,在使用者生理参数异常或跌倒时发出报警信号。
在当今的医疗现状下,由于患者连续性健康信息数据缺失,医生无法了解缓慢累积的慢性疾病的形成原因,导致诊断准确
性在一定程度上受到了影响。老年人或慢性病患者在户内外活动时,会有不慎摔倒的情况,此时若不能及时获取相关的生理参
数并通知医生和家人,将延误治疗时机。传统的监护仪器一般存在以下一些问题:(1)没有很好地把运动监护和运动状态下的
体征参数监护结合起来[1];(2)不能及时地将使用者实时监护数据呈现给医生进行分析与诊断,降低了监护数据的价值;(3)没
有考虑到监测的便捷性,给使用者的日常生活和工作带来了较大的影响。
本文提出一种基于STM32单片机的微型
1 系统硬件结构系统硬件结构
如图1所示,设计的多参数健康监护终端主要包括以STM32单片机为核心的主控单元、血氧信号采集模块、心电信号采集模
块、跌倒监测模块、蓝牙通信模块、人机交互模块、存储模块和电源管理模块等。
1.1 单片机控制单元单片机控制单元
为满足系统多参数采集和快速数据处理要求,本设计采用意法半导体公司生产的最高工作频率可达72 MHz的
STM32F103RE单片机作为主控芯片。它具有丰富的片上外设资源和18 MHz的I/O翻转速度,不仅可以实现单周期乘法和硬件
除法,还可以利用其提供的DSP库在STM32芯片上实现快速傅里叶变换算法,满足血氧饱和度等参数计算要求。
1.2 心电信号采集模块心电信号采集模块
本设计采用美国德州仪器公司专为ECG等生物电信号测量推出的单芯片解决方案
1.4 跌倒监测模块跌倒监测模块
穿戴式传感器由于其成本低、使用简便和技术先进等优点,是监测人体在跌倒时身体各部位机械变化情况的最佳选择[3]。
人体跌倒时,身体的加速度信息相比日常生活的正常动作会有很大的变化,通过分析人体加速度信息的变化,监护终端即可在
使用者跌倒时正确识别并发出求救信号。加速度的测量使用三轴加速度传感器MMA7260。由于人体躯干运动的加速度幅值范
围一般不超过±6 g[4],选取传感器的量程为±6 g。传感器输出的3个方向的加速度信号为模拟信号,分别经过
一阶无源RC低通滤波电路之后由单片机的A/D转换接口转化为数字信号,然后根据实验得到的加速度传感器标定公式[5],计
算出三轴加速度值,再由单片机进行算法分析,判断当前的人体姿态。
1.5 蓝牙通信模块蓝牙通信模块