简易生命体征监测仪的设计与制作
本论文主要设计了一款以STM32F103VC为主控的简易生命体征监测仪。该设计主要由供电系统、按键控制模块、内部AD/DA转换模块、AD8232心电图模块、WIFI通信模块、MAX30102血氧饱和度模块、LWP5003GD动脉血压传感器模块、MPS1100静脉血压传感器模块、PT100温度传感器模块等构成。通过按键切换实时显示人体心率、血氧饱和度、动脉血压、静脉血压及体温的相关数据，同时达到存储、调用、设置参数等功能。解决了中老年一代的健康问题，大力改善了人类被动医疗的局面，为健康生活提供了便捷。 3
目录
一、引言 1
（一）项目的研究目的和意义 1
（二）项目研究目标及主要内容 1
二、系统方案的总体设计 2
三、硬件电路设计 2
（一）STM32F103VC最小系统电路 2
（二）按键控制模块 3
（三）心电图AD8232模块 3
（四）血氧饱和度MAX30102模块 4
（五）动脉血压传感器LWP5003GD模块 4
（六）静脉血压传感器MPS1100模块 5
（七）温度传感器PT100模块 5
（八）EEPROM模块与报警模块 6
（九）5V3.3V供电系统模块 6
（十）USB通信模块 6
（十一）OLED液晶屏 7
（十二）WIFI通信模块 7
四、系统软件程序设计 8
（一）软件系统总体设计框图 8
（二）主程序设计 9
（三）按键控制子程序设计 10
（四）数据处理子程序设计 11
五、系统调试 12
六、总结 15
致 谢 17
参考文献 18
附录 19
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 21
附录三 元器件清单 22
附录四 源程序 23
附录五 实物图 26
一、引言
（一）项目的研究目的和意义
随着我国社会老龄化趋势的加 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
速，健康医疗服务的需求不断增长，人们对诊疗保健的需求也开始发生了质的变化，从被动、应对性的就医诊疗，逐渐转向主动、常态性的预防保健，自 2014 年开始，中央及地方政府就围绕智慧医疗、医药行业，密集出台了一系列深化改革的政策，为智慧医疗的建设奠定了相关政策基础。本项目以预防疾病为出发点，着重研究于有效提供实时便捷医疗就诊。
本项目制作主要用于实时采集、存储、显示和上传病人体温、血氧饱和度、动脉血压、静脉血压等相关数据到电脑客户端，并通过简易生命体征监测仪能够实时预测感知、报警及提示功能，达到智慧医疗走入家庭，让更多中老年者实时监测得知身体状况并及时就诊。
该项目已具备的理论知识包括：C51单片机技术、数字信号处理、虚拟仪器技术、嵌入式技术等，所具备的环境条件有：网络测控实验室、嵌入式创新实验室、传感器实验室等，为项目的制作与设计提供了便利的条件。
（二）项目研究目标及主要内容
1．对本课题的总体介绍
本项目旨在以STM32F103VC为核心，通过心电图AD8232，血氧饱和度MAX30102，动脉血压压力传感器LWP5003GD和静脉血压压力传感器MPS1100，温度传感器等医疗用传感器模块采集人体健康体征参数，计算分析后在触摸屏上实时显示五个生命体征的相关数据，通过屏幕菜单可以达到存储，调用，设置参数等功能。生命体征数据在开始测试后一小时内，任意可以调取时间片段，查询并且打印。预期的监控检测系统触摸屏界面，血氧饱和度、动脉血压、温度和静脉血压可以直接以数值的形式体现，最后以手机上的界面呈现各种类型数值。所有体征数据还可以通过WiFi或USB转串口传输到电脑上的客户端程序存储调用。
2．工作内容
分析所需功能，提出方案，落实具体可行的计划。
选择符合要求的32位单片机，并设计以单片机为核心的控制模块。
设计硬件原理图，开发软件驱动。
选择不同的传感器模块用来采集人体的生命体征参数。
编写系统软件，并对硬件各个子系统进行联调、实地测试、改板。
整理文字资料，使系统应具备便携性、可靠性及经济性。
3. 预期成果
触摸屏上可实时显示五个生命体征的数据。
利用按键控制的形式，具备调用、设置参数等功能。
数据可通过WiFi或USB转串口传输到电脑上的客户端程序存储调用。
生命体征数据在开始测试后一小时内，任意可以调取时间片段，查询并且打印。
二、系统方案的总体设计
简易生命体征监测仪以STM32F103VC单片机为核心，主要由供电系统、按键控制模块、内部AD/DA转换模块、WIFI通信模块、心电图AD8232模块、血氧饱和度MAX30102模块、动脉血压传感器LWP5003GD模块、静脉血压传感器MPS1100模块、温度传感器PT100模块等构成。简易生命体征监测仪总体设计框图如图21所示。
图21 简易生命体征监测仪总体设计框图
三、硬件电路设计
（一）STM32F103VC最小系统电路
STM32最小系统电路由四部分组成：STM32F103VC芯片、电源电路、复位电路和晶振电路。晶振电路用于计时，与两个电容并联使用，电容大小由单片机时钟周期决定，复位电路用于复位。为降低整体功耗，本系统采用3.3V作为工作电压。STM32最小系统电路如图31所示。
图31 STM32最小系统电路图
（二）按键控制模块
独立按键电路主要由7枚按键和7个上拉电阻组成，图中分别与单片机的PE8、PE9、PE10、PE11、PE12、PE13、PE14端口相连。其特点是按键独占一个输入输出口，互不干扰，电路配置灵活，总体结构简单。其中上拉电阻主要用于避免按键一直处于低电平的工作状态。按键控制模块如图32所示。
目录
一、引言 1
（一）项目的研究目的和意义 1
（二）项目研究目标及主要内容 1
二、系统方案的总体设计 2
三、硬件电路设计 2
（一）STM32F103VC最小系统电路 2
（二）按键控制模块 3
（三）心电图AD8232模块 3
（四）血氧饱和度MAX30102模块 4
（五）动脉血压传感器LWP5003GD模块 4
（六）静脉血压传感器MPS1100模块 5
（七）温度传感器PT100模块 5
（八）EEPROM模块与报警模块 6
（九）5V3.3V供电系统模块 6
（十）USB通信模块 6
（十一）OLED液晶屏 7
（十二）WIFI通信模块 7
四、系统软件程序设计 8
（一）软件系统总体设计框图 8
（二）主程序设计 9
（三）按键控制子程序设计 10
（四）数据处理子程序设计 11
五、系统调试 12
六、总结 15
致 谢 17
参考文献 18
附录 19
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 21
附录三 元器件清单 22
附录四 源程序 23
附录五 实物图 26
一、引言
（一）项目的研究目的和意义
随着我国社会老龄化趋势的加 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
速，健康医疗服务的需求不断增长，人们对诊疗保健的需求也开始发生了质的变化，从被动、应对性的就医诊疗，逐渐转向主动、常态性的预防保健，自 2014 年开始，中央及地方政府就围绕智慧医疗、医药行业，密集出台了一系列深化改革的政策，为智慧医疗的建设奠定了相关政策基础。本项目以预防疾病为出发点，着重研究于有效提供实时便捷医疗就诊。
本项目制作主要用于实时采集、存储、显示和上传病人体温、血氧饱和度、动脉血压、静脉血压等相关数据到电脑客户端，并通过简易生命体征监测仪能够实时预测感知、报警及提示功能，达到智慧医疗走入家庭，让更多中老年者实时监测得知身体状况并及时就诊。
该项目已具备的理论知识包括：C51单片机技术、数字信号处理、虚拟仪器技术、嵌入式技术等，所具备的环境条件有：网络测控实验室、嵌入式创新实验室、传感器实验室等，为项目的制作与设计提供了便利的条件。
（二）项目研究目标及主要内容
1．对本课题的总体介绍
本项目旨在以STM32F103VC为核心，通过心电图AD8232，血氧饱和度MAX30102，动脉血压压力传感器LWP5003GD和静脉血压压力传感器MPS1100，温度传感器等医疗用传感器模块采集人体健康体征参数，计算分析后在触摸屏上实时显示五个生命体征的相关数据，通过屏幕菜单可以达到存储，调用，设置参数等功能。生命体征数据在开始测试后一小时内，任意可以调取时间片段，查询并且打印。预期的监控检测系统触摸屏界面，血氧饱和度、动脉血压、温度和静脉血压可以直接以数值的形式体现，最后以手机上的界面呈现各种类型数值。所有体征数据还可以通过WiFi或USB转串口传输到电脑上的客户端程序存储调用。
2．工作内容
分析所需功能，提出方案，落实具体可行的计划。
选择符合要求的32位单片机，并设计以单片机为核心的控制模块。
设计硬件原理图，开发软件驱动。
选择不同的传感器模块用来采集人体的生命体征参数。
编写系统软件，并对硬件各个子系统进行联调、实地测试、改板。
整理文字资料，使系统应具备便携性、可靠性及经济性。
3. 预期成果
触摸屏上可实时显示五个生命体征的数据。
利用按键控制的形式，具备调用、设置参数等功能。
数据可通过WiFi或USB转串口传输到电脑上的客户端程序存储调用。
生命体征数据在开始测试后一小时内，任意可以调取时间片段，查询并且打印。
二、系统方案的总体设计
简易生命体征监测仪以STM32F103VC单片机为核心，主要由供电系统、按键控制模块、内部AD/DA转换模块、WIFI通信模块、心电图AD8232模块、血氧饱和度MAX30102模块、动脉血压传感器LWP5003GD模块、静脉血压传感器MPS1100模块、温度传感器PT100模块等构成。简易生命体征监测仪总体设计框图如图21所示。
图21 简易生命体征监测仪总体设计框图
三、硬件电路设计
（一）STM32F103VC最小系统电路
STM32最小系统电路由四部分组成：STM32F103VC芯片、电源电路、复位电路和晶振电路。晶振电路用于计时，与两个电容并联使用，电容大小由单片机时钟周期决定，复位电路用于复位。为降低整体功耗，本系统采用3.3V作为工作电压。STM32最小系统电路如图31所示。
图31 STM32最小系统电路图
（二）按键控制模块
独立按键电路主要由7枚按键和7个上拉电阻组成，图中分别与单片机的PE8、PE9、PE10、PE11、PE12、PE13、PE14端口相连。其特点是按键独占一个输入输出口，互不干扰，电路配置灵活，总体结构简单。其中上拉电阻主要用于避免按键一直处于低电平的工作状态。按键控制模块如图32所示。
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