基于STM32人体脉搏无线监测系统的设计论文

　　摘要：
　　随着生活水平的提高，人们尤其是老年人对自己的健康也越来越重视。脉搏的波形及频率能够反应人心血管的生理信息。所以本文是以ARM STM32为主控模块，设计一种便携式，操作方便的脉搏检测器。
　　本系统由脉搏采集、液晶显示、无线发送三个模块组成。脉搏采集是采集人的脉搏数，液晶用的是12232，显示一分钟被测脉搏数，无线发送就是利用GSM模块实现短信的发送，发送到监测人员起到远程监控的效果。
　　关键词：STM32 脉搏检测 液晶显示 GSM
　　一、系统的整理框架。
　　以ARM STM32芯片为处理器，主要的模块主要包括脉搏采集模块，LCD显示模块，GSM数据传输模块。脉搏采集模块采集到脉搏信号经信号放大及模数转换后传输到处理器中，经过定时器一分钟的计时，在液晶屏上显示一分钟的脉搏数，STM32 控制脉搏数据经由SIM300A GSM 模块以GPRS 形式发送给监测人员。通过脉搏数的显示，医生可以获知用户的身体状况，节约了大量的时间。
　　二、系统硬件以及电路构成。
　　1、脉搏监测电路。
　　传感器由光敏二级管发射红外和光敏三极管接受红外组成的分别是电路中的D6和Q3。采用发光二极管作为光源时，可基本抑制由呼吸运动造成的脉搏波曲线的漂移。红外接收三极管在红外光的照射下能产生电能，它的特性是将光信号转换为电信号。脉搏也即跟心跳同步，每心跳一次血液浓度变化一次，所以通过对手指的血液浓度的变化检测脉搏信号。脉搏是微弱信号，信号需要放大，并且先通过低频滤波器进行滤波，在进行放大，最后在经过比较器得到脉冲波，输入到STM32里。
　　2、STM32处理器及主要接口电路。
　　STM32F103微控制器是使用Cortem-M3内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器，具有一个USB和一个CAN，7 个定时器、2 个ADC、9 个通信接口，其工作电压常见为3.3v。ARM STM32F103 控制模块主要完成对脉搏波波形数据的采集，脉搏信号模数转换以及数据的分析和数据的无线收发，与LCD的显示。 ARM 的＂Cortex-M3是采用哈佛结构的32位处理器内核，拥有独立的指令总线和数据总线，两者共享同一个4GB存储器空间。它的内部还包含一个系统滴答定时器SysTick。SysTick的核心是1个24位递减计数器，使用时根据需要设置初值，启动后在系统时钟的作用下递减，减到0时置计数标志位并重装初值。系统可以查询计数标志位，也可以在中断允许时产生SysTick中断。其丰富的优点决定了它适合应用于诸多方面，例如医疗和手持设备。
　　3、GSM/GPRS 模块。
　　随着无线通信技术的飞速发展，中国移动GPRS技术不断完善，为数据的无线传输提供了理想的解决方案。本系统采用GSM/GP，模块为SIMCom 公司的SIM300A 模块，它的体积小巧携带方便，功耗比较低，内嵌TCP /IP 协议。STM32F103 通过串口发指令控制SIM300A的拨号上网，再通过PPP 协议建立与中国移动内部服务器的点对点连接，然后由中国移动GPRS 服务节点( GSN) 通过TCP /IP 协议与医疗监护中心的目标服务器建立Socks 连接，实现数据的无线传输。本系统的软件设计主要包括: ARM STM32 程序设计、GSM/GPRS 模块程序设计。ARM程序设计的的开发和调试采用keil编写，可以直接调用库函数对数据进行处理使用起来方便。 相关初始化操作：
　　第一，时钟初始化-72Mhz。
　　第二，时基函数初始化-1ms。
　　第三，串口1初始化-波特率115200，数据位8，停止位1，无校验位(用于调试口)。
　　第四，串口2初始化-波特率9600，数据位8，停止位1，无奇偶校验。(用于GPRS接口)。
　　第五，LED指示灯初始化-低电平点亮。
　　第六，按键初始化-低电平触发中断;第七，TIM3初始化-1/10K s(0.1ms) 。
　　第八，液晶LCD初始化-12232。
　　第九，GSM模块初始化-使用AT指令进行初始化配置，配置短消息中心号码。
　　三、结语。
　　本次设计以STM32为核心，采用GSM做为发射模块，对脉搏数据进行无线传输，此测量仪系统实现简单、功能稳定、使用方便，应用广泛，便于被测人携带，突破了测量空间的限制， 摆脱传统有线监测仪的束缚，能够实时监测心血管患者病况，防止病情的突发，具有实际意义。随着我国正逐步进入＂老年型＂社会，人口老龄化进程的加快促使心血管疾病的发生率及死亡率日趋增加。此设计对于家庭的医疗监护有着一定的市场前景。
　　参考文献：
　　[1]Weeg, Stephen. Home health and home monitoring in rural and frontier counties human factors in implementation, EMBC, 2004:3264-3265.
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　　[3]刘迎春,叶湘滨.传感器原理设计与应用[M].长沙:国防科技大学出版社,2004.