基于单片机的脉搏检测仪设计【字数：7813】
摘 要对于有心血管慢性疾病的人群，实时的脉搏检测十分必要。但传统的检测系统使用线缆连接患者采集信息，使患者不能自由行动。基于此，本项目是设计一款模块化、便携式、实时监护、使用方便、通过蓝牙进行数据传输至手机APP的脉搏检测仪。文中以MAX30100传感器作为脉搏传感器采集脉搏信号，STM32为微处理器，使用KEIL软件编写C语言源程序的系统设计方案，最终实现了设计目标。
目录
1. 绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2研究内容及论文结构 3
2．系统总体设计 4
2.1系统功能分析 4
2.2系统设计要求 4
2.3系统总体方案 5
3. 硬件设计 6
3.1 硬件电路总体设计 6
3.2电源模块 7
3.2主控芯片 7
3.2.1主控芯片选择 7
3.2.2 STM32引脚分配 8
3.3脉搏传感器 9
3.3.1 脉搏传感器选取 9
3.3.2 MAX30100功能框图 9
3.3.3 MAX30100硬件连接 10
3.3.4 MAX30100工作原理 11
3.4液晶显示 12
3.5蓝牙模块 13
4. 软件设计 14
4.1程序流程图 14
4.2数据读取 15
4.2心率计算 16
4.3 OLED显示 17
4.3蓝牙发送 19
5. 系统调试 20
6. 总结 24
参考文献 25
致谢 26
1. 绪论
1.1课题研究背景
在我国传统中医学探究病因时，“望、闻、问、切”是最基本的。在这四种手法中，切，即脉诊，必不可少。脉诊之后，患者的身体状况就可以被医生大体掌握。医生可以再进一步检查，从而对症下药。脉搏能够反映心脏和全身脉络的健康状况，我国传统医学认为，患者脏腑气血都可以通过脉诊探查大概，从而进一步探究病因，探查病位，预测疗效等。
从现代西方医学的角度来说， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
人体心脏器官和血液循环系统的生理变化都可以通过脉搏反映出来。脉搏是在人体中重要的动力学信号。脉搏的变化情况与心血管疾病病理信息有着紧密的关系。脉搏，即临床科学中的心率，对人体心血管病理探索有着十分重要的作用，并且对它的认知仍在不断地扩充。例如高血压患者24 h动态血压值与其对应的心率呈正相关[1]。无论是中医切脉或是西医心血管疾病检查,都试图从脉搏波的压力与波形变化中提取各种生理病理信息[2]。脉搏在临床中的重要性毋庸置疑，它的许多机理亟待研究。鉴于此，人们对于脉搏测量一直非常关注。
脉搏波也就是脉搏的波形，在中医学中可以辅助脉象分析[3]。脉搏波压力及波形特征变化是评价人体心血管系统生理病理状态的重要依据[4]。目前其检测被应用在诸如心脏病的检查与治疗、老年人群的康复与保健、心理状态评估等诸多领域。
在生活中，有许多慢性或久治不愈的疾病困扰着患者。慢性病虽然不像某些急性突发病症会使患者突然难以行动或极为痛苦，慢性病患者平常可以正常生活，但也会时常感觉感觉到身体的不适。因此，家用的脉搏检测设备越来越被重视。
由此可见简单、快速的脉搏信号采集与分析系统的设计已显更加重要，这对全面研究人体脉搏特征、预防、诊断及治疗疾病都有非常重要的意义[5]。各种各样不同功能和定位的脉搏测量设备在不断地被研制出来。这些年，电子技术在不断地进步，脉搏测量仪器也在不断地发展，开始向体积小，操作简便方面变化。当前，用于检测脉搏的医用仪器都是大型仪器，操作复杂，需要很高的学习成本。
当下，越来越多的医疗监护设备被研发出来，并投入临床使用。脉搏测量仪便是一种专门用于监护脉搏信号以及采集脉搏信号的设备。目前市场上已经出现了种类十分繁多的相关设备。综合来看，脉搏测量仪开始向以下方向发展：
自动测量心率，自动对脉搏波分析。
集成度更高，更加小型化，心率测量精度更准确，对脉搏波的分析更加智能化。
添加更多的其他附加功能，例如：测试血氧，心电图等。
传统的脉搏检测仪器，体积大，操作复杂，需要使用线缆连接病人采集脉搏数据，极为不便。本文设计的脉搏检测仪器与之相比，能够极大地方便患者自由活动，有着良好的应用前景与研究价值。
1.2研究内容及论文结构
本文目标是设计一款实时采集脉搏信号并计算脉率，脉搏检测仪。该装置需要实现对脉搏信号的采集、调理，并最终显示在OLED屏或手机APP上。被测者可以在不受约束的情况下了解自己的脉搏状况。
本文总共 6 个章节，首先系统分析了脉搏检测仪的研究背景，随后详细分析了所需功能、对系统软硬件设计进行详细的讲解。
第一章，绪论部分，论述了对课题提出的意义及研究背景，对课题实现有了清晰的认识，并对论文结构做了大体规划。
第二章，总体设计，分析本设计所要实现的功能，简要介绍了基于单片机的脉搏检测仪的系统组成。
第三章，硬件设计的具体方案，介绍主控制器、脉搏信号采集模块、OLED显示模块、蓝牙模块。
第四章，软件设计思路，使用KEIL作为开发软件，C语言编写程序，实现系统所需的功能。
第五章，方案论证，进行了实物展示与实验，验证需要实现的功能并且进行了结果分析。
第六章，总结，对本课题所做的工作进行总结，论述在设计中遇到的困难，以及本设计存在的缺点，思考如何进一步优化该脉搏测量仪。
2．系统总体设计
2.1系统功能分析
使用该脉搏检测仪的被监护者，可以实时检测自身的脉搏数据。具体来说，系统需要具有如下功能。
脉博信息实时采集；
能够实时采集脉搏波，并据此算出脉率。
近距离蓝牙监护及屏幕显示；
目录
1. 绪论 1
1.1课题研究背景 1
1.2研究内容及论文结构 3
2．系统总体设计 4
2.1系统功能分析 4
2.2系统设计要求 4
2.3系统总体方案 5
3. 硬件设计 6
3.1 硬件电路总体设计 6
3.2电源模块 7
3.2主控芯片 7
3.2.1主控芯片选择 7
3.2.2 STM32引脚分配 8
3.3脉搏传感器 9
3.3.1 脉搏传感器选取 9
3.3.2 MAX30100功能框图 9
3.3.3 MAX30100硬件连接 10
3.3.4 MAX30100工作原理 11
3.4液晶显示 12
3.5蓝牙模块 13
4. 软件设计 14
4.1程序流程图 14
4.2数据读取 15
4.2心率计算 16
4.3 OLED显示 17
4.3蓝牙发送 19
5. 系统调试 20
6. 总结 24
参考文献 25
致谢 26
1. 绪论
1.1课题研究背景
在我国传统中医学探究病因时，“望、闻、问、切”是最基本的。在这四种手法中，切，即脉诊，必不可少。脉诊之后，患者的身体状况就可以被医生大体掌握。医生可以再进一步检查，从而对症下药。脉搏能够反映心脏和全身脉络的健康状况，我国传统医学认为，患者脏腑气血都可以通过脉诊探查大概，从而进一步探究病因，探查病位，预测疗效等。
从现代西方医学的角度来说， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
人体心脏器官和血液循环系统的生理变化都可以通过脉搏反映出来。脉搏是在人体中重要的动力学信号。脉搏的变化情况与心血管疾病病理信息有着紧密的关系。脉搏，即临床科学中的心率，对人体心血管病理探索有着十分重要的作用，并且对它的认知仍在不断地扩充。例如高血压患者24 h动态血压值与其对应的心率呈正相关[1]。无论是中医切脉或是西医心血管疾病检查,都试图从脉搏波的压力与波形变化中提取各种生理病理信息[2]。脉搏在临床中的重要性毋庸置疑，它的许多机理亟待研究。鉴于此，人们对于脉搏测量一直非常关注。
脉搏波也就是脉搏的波形，在中医学中可以辅助脉象分析[3]。脉搏波压力及波形特征变化是评价人体心血管系统生理病理状态的重要依据[4]。目前其检测被应用在诸如心脏病的检查与治疗、老年人群的康复与保健、心理状态评估等诸多领域。
在生活中，有许多慢性或久治不愈的疾病困扰着患者。慢性病虽然不像某些急性突发病症会使患者突然难以行动或极为痛苦，慢性病患者平常可以正常生活，但也会时常感觉感觉到身体的不适。因此，家用的脉搏检测设备越来越被重视。
由此可见简单、快速的脉搏信号采集与分析系统的设计已显更加重要，这对全面研究人体脉搏特征、预防、诊断及治疗疾病都有非常重要的意义[5]。各种各样不同功能和定位的脉搏测量设备在不断地被研制出来。这些年，电子技术在不断地进步，脉搏测量仪器也在不断地发展，开始向体积小，操作简便方面变化。当前，用于检测脉搏的医用仪器都是大型仪器，操作复杂，需要很高的学习成本。
当下，越来越多的医疗监护设备被研发出来，并投入临床使用。脉搏测量仪便是一种专门用于监护脉搏信号以及采集脉搏信号的设备。目前市场上已经出现了种类十分繁多的相关设备。综合来看，脉搏测量仪开始向以下方向发展：
自动测量心率，自动对脉搏波分析。
集成度更高，更加小型化，心率测量精度更准确，对脉搏波的分析更加智能化。
添加更多的其他附加功能，例如：测试血氧，心电图等。
传统的脉搏检测仪器，体积大，操作复杂，需要使用线缆连接病人采集脉搏数据，极为不便。本文设计的脉搏检测仪器与之相比，能够极大地方便患者自由活动，有着良好的应用前景与研究价值。
1.2研究内容及论文结构
本文目标是设计一款实时采集脉搏信号并计算脉率，脉搏检测仪。该装置需要实现对脉搏信号的采集、调理，并最终显示在OLED屏或手机APP上。被测者可以在不受约束的情况下了解自己的脉搏状况。
本文总共 6 个章节，首先系统分析了脉搏检测仪的研究背景，随后详细分析了所需功能、对系统软硬件设计进行详细的讲解。
第一章，绪论部分，论述了对课题提出的意义及研究背景，对课题实现有了清晰的认识，并对论文结构做了大体规划。
第二章，总体设计，分析本设计所要实现的功能，简要介绍了基于单片机的脉搏检测仪的系统组成。
第三章，硬件设计的具体方案，介绍主控制器、脉搏信号采集模块、OLED显示模块、蓝牙模块。
第四章，软件设计思路，使用KEIL作为开发软件，C语言编写程序，实现系统所需的功能。
第五章，方案论证，进行了实物展示与实验，验证需要实现的功能并且进行了结果分析。
第六章，总结，对本课题所做的工作进行总结，论述在设计中遇到的困难，以及本设计存在的缺点，思考如何进一步优化该脉搏测量仪。
2．系统总体设计
2.1系统功能分析
使用该脉搏检测仪的被监护者，可以实时检测自身的脉搏数据。具体来说，系统需要具有如下功能。
脉博信息实时采集；
能够实时采集脉搏波，并据此算出脉率。
近距离蓝牙监护及屏幕显示；
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzdq/120.html
