Stone LCD дисплейінде жүрек соғу жиілігін қалай көрсетуге болады: 31 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:22

қысқаша кіріспе

Біраз уақыт бұрын мен интернеттен сатып алу кезінде MAX30100 пульсінің сенсорлық модулін таптым. Бұл модуль қандағы оттегі мен пайдаланушылардың жүрек соғу жиілігі туралы мәліметтерді жинай алады, бұл да қарапайым және қолдануға ыңғайлы. Деректерге сәйкес, Arduino кітапхана файлдарында MAX30100 кітапханалары бар екенін білдім. Яғни, егер мен Arduino мен MAX30100 арасындағы байланысты қолдансам, драйвер файлдарын қайта жазбай -ақ Arduino кітапхана файлдарына тікелей қоңырау шалуға болады. Бұл жақсы нәрсе, сондықтан мен MAX30100 модулін сатып алдым.

1 -қадам: MAX30100 -дің жүрек соғу жиілігін және қанға оттегі жинау функциясын тексеру үшін Arduino -ны қолдануды шештім

Ескерту: бұл модуль әдепкі бойынша тек 3,3 В деңгейлі MCU байланыстарымен жұмыс істейді, себебі ол әдепкі бойынша IIC түйреуішінің қарсылығын 4,7 К -ден 1,8 В дейін көтереді, сондықтан Arduino -мен байланысқыңыз келсе, әдепкі бойынша Arduino -мен байланыс жоқ. және VIN түйреуішіне қосылған IIC түйреуіш тартқышының 4,7 К екі екі резисторы қажет, бұл мазмұн тараудың артында енгізіледі.

2 -қадам: Функционалдық тапсырмалар

Бұл жобаны бастамас бұрын мен бірнеше қарапайым мүмкіндіктер туралы ойладым:

• Жүрек соғу жиілігі мен қандағы оттегі туралы мәліметтер жиналды
• Жүрек соғу жиілігі мен қандағы оттегі туралы мәліметтер СКД экраны арқылы көрсетіледі

Бұл тек екі ерекшелігі, бірақ егер біз оны іске асырғымыз келсе, бізге көбірек ойлау керек:

• Қандай негізгі MCU қолданылады?
• LCD дисплейі қандай?

Жоғарыда айтқанымыздай, біз MCU үшін Arduino қолданамыз, бірақ бұл Arduino СКД дисплейінің жобасы, сондықтан біз СКД дисплейінің сәйкес модулін таңдауымыз керек. Менде STONE STVI070WT-01 дисплейі бар, бірақ егер Arduino онымен байланысуды қажет етсе, MAX3232 деңгейлік түрлендіру үшін қажет. Содан кейін негізгі электронды материалдар келесідей анықталады:

1. Arduino Mini Pro әзірлеу тақтасы

2. MAX30100 жүрек соғу жиілігі мен қанның оттегі сенсоры модулі

3. STONE STVI070WT-01 СКД сериялық портты көрсету модулі

4. MAX3232 модулі

3 -қадам: аппараттық құралға кіріспе

MAX30100

MAX30100 - бұл импульсті оксиметрия мен жүрек соғу жиілігін бақылайтын сенсорлық шешім. Ол импульстік оксиметрия мен жүрек соғу жиілігін анықтау үшін екі жарықдиодты, фотодетекторды, оңтайландырылған оптика мен төмен шуылды аналогты сигналды біріктіреді.

MAX30100 1,8 В және 3,3 В қуат көздерінен жұмыс істейді және ток көзінің шамалы болуын қамтамасыз ететін бағдарламалық қамтамасыз ету арқылы өшірілуі мүмкін, бұл қуат көзінің үнемі қосылып тұруына мүмкіндік береді.

4 -қадам: қосымшалар

● Киюге болатын құрылғылар

● Фитнес көмекшісінің құрылғылары

● Медициналық бақылау құрылғылары

5 -қадам: артықшылықтары мен ерекшеліктері

1 、 Толық импульсті оксиметр мен жүрек соғу сенсорының шешімі дизайнды жеңілдетеді

• Кіріктірілген жарық диодтары, фото сенсор және жоғары өнімділік аналогты алдыңғы -соңы
• Кішкентай 5,6 мм x 2,8 мм х 1,2 мм 14 түйреуішпен оптикалық жетілдірілген жүйе жиынтығы

2 、 Ультра төмен қуатты жұмыс киюге болатын құрылғылар үшін батареяның қызмет ету мерзімін арттырады

• Бағдарламаланатын үлгі жылдамдығы мен қуатты үнемдеуге арналған жарықдиодты ток
• Өте төмен өшіру тогы (0,7 мкА, тип)

3 、 Жетілдірілген функция өлшеу өнімділігін жақсартады

• Жоғары SNR қозғалыс артефактінің беріктігін қамтамасыз етеді
• Біріктірілген қоршаған ортаны жарықтандырудан бас тарту
• Үлгі жылдамдығының жоғары мүмкіндігі
• Деректерді жылдам шығару мүмкіндігі

6 -қадам: анықтау принципі

Оттегінің оттегінің қанықтылығын (SpO2) және импульсті (жүрек соғуына барабар) бағалау үшін саусағыңызды сенсорға қарсы басыңыз.

Пульсоксиметр (оксиметр)-бұл қанның оттегімен қанықтылығын талдау үшін эритроциттердің әр түрлі сіңіру спектрінің принциптерін қолданатын мини-спектрометр. Бұл нақты және жылдам өлшеу әдісі көптеген клиникалық анықтамаларда кеңінен қолданылады. Мен MAX30100 -ді көп енгізбеймін, себебі бұл материалдар Интернетте бар. Қызығушылық танытқан достар интернеттен жүрек соғу жиілігін тексеретін модуль туралы ақпаратты іздей алады және оны анықтау принципін тереңірек түсінеді.

7-қадам: STONE STVI070WT-01

Дисплейге кіріспе

Бұл жобада мен STONE STVI070WT-01 көмегімен жүрек соғу жиілігі мен қандағы оттегі туралы мәліметтерді көрсетемін. Драйвер чипі дисплей экранында біріктірілген және пайдаланушыларға қолдануға болатын бағдарламалық жасақтама бар. Пайдаланушыларға тек UI суреттері арқылы түймелер, мәтін ұяшықтары және басқа логика қосу керек, содан кейін конфигурация файлдарын жасап, оларды дисплей экранына жүктеп алу керек. STVI070WT-01 дисплейі MCU-мен uart-rs232 сигналы арқылы байланысады, яғни RS232 сигналын TTL сигналына түрлендіру үшін MAX3232 чипін қосу керек, осылайша біз Arduino MCU-мен байланыс жасай аламыз.

8 -қадам: Егер MAX3232 қалай қолданылатынын білмесеңіз, келесі суреттерді қараңыз:

Егер сіз деңгейдің өзгеруі тым қиын деп ойласаңыз, STONE дисплейлерінің басқа түрлерін таңдауға болады, олардың кейбіреулері uart-ttl сигналын тікелей шығара алады.

Ресми веб -сайтта толық ақпарат пен кіріспе бар:

9 -қадам: Егер сізге бейне оқу құралдары мен оқулықтар қажет болса, оны ресми сайттан да таба аласыз

10 -қадам: Даму қадамдары

STONE дисплей экранын дамытудың үш қадамы:

• STONE TOOL бағдарламалық жасақтамасының көмегімен дисплей логикасы мен түймелер логикасын жасаңыз және дизайн файлын дисплей модуліне жүктеңіз.
• MCU STONE LCD дисплей модулімен сериялық порт арқылы байланысады.
• 2 -қадамда алынған мәліметтермен MCU басқа әрекеттерді орындайды.

11 -қадам: STONE TOOL бағдарламалық жасақтамасын орнату

STONE TOOL бағдарламалық жасақтамасының соңғы нұсқасын (қазіргі TOOL2019) веб -сайттан жүктеп алып, орнатыңыз.

Бағдарлама орнатылғаннан кейін келесі интерфейс ашылады:

Жаңа жоба жасау үшін жоғарғы сол жақ бұрыштағы «Файл» түймесін басыңыз, біз оны кейінірек талқылаймыз.

12 -қадам: Arduino

Arduino - бұл ашық және электронды прототип платформасы, оны пайдалану оңай және қолдануға оңай. Ол аппараттық бөлікті (Arduino спецификациясына сәйкес келетін әр түрлі даму тақталары) және бағдарламалық қамтамасыз ету бөлігін (Arduino IDE және соған байланысты әзірлеу жинақтары) қамтиды.

Аппараттық бөлік (немесе даму тақтасы) микроконтроллерден (MCU), флэш -жадтан (Flash) және әмбебап кіріс/шығыс интерфейстерінің жиынтығынан (GPIO) тұрады, оларды микрокомпьютердің аналық платасы деп ойлауға болады. Бағдарламалық қамтамасыз ету бөлігі негізінен компьютердегі Arduino IDE-ден, тиісті деңгейдегі қолдау пакетінен (BSP) және үшінші тараптың бай кітапханасынан тұрады. бағдарламаларды жазу үшін. Arduino - бұл ашық бастапқы платформа. Осы уақытқа дейін Arduino Uno, Arduino Nano, ArduinoYun және басқа да көптеген модельдер мен көптеген туынды контроллерлер болды. Сонымен қатар, Arduino IDE қазір тек Arduino сериясының даму тақталарын қолдайды, сонымен қатар танымал даму тақталарына қолдау көрсетеді. BSP енгізу арқылы Intel Galileo және NodeMCU ретінде.

Arduino қоршаған ортаны тамақтандыратын және әсер ететін түрлі сенсорлар, басқару шамдары, қозғалтқыштар және басқа құрылғылар арқылы қоршаған ортаны сезеді. Борттағы микроконтроллер Arduino бағдарламалау тілімен бағдарламалануы мүмкін, екілік файлдарға жинақталып, микроконтроллерге жазылуы мүмкін. Arduino үшін Arduino бағдарламалау тілі (сымға негізделген) және Arduino әзірлеу ортасы (өңдеуге негізделген) енгізілген. басқалары (мысалы, Flash, Processing, MaxMSP).

13 -қадам: Даму ортасы

Arduino даму ортасы - Arduino IDE, оны Интернеттен жүктеуге болады.

Arduino ресми сайтына кіріңіз және бағдарламалық жасақтаманы жүктеңіз https://www.arduino.cc/kz/Main/Software?setlang=c… Arduino IDE орнатқаннан кейін бағдарламалық жасақтаманы ашқан кезде келесі интерфейс пайда болады:

Arduino IDE әдепкі бойынша екі функцияны жасайды: орнату функциясы және цикл функциясы. Интернетте көптеген Arduino таныстырылымдары бар. Егер сіз бір нәрсені түсінбесеңіз, оны табу үшін Интернетке кіруге болады.

14 -қадам: Arduino СКД жобасын енгізу процесі

аппараттық байланыс

Кодты жазудағы келесі қадамның біркелкі өтуін қамтамасыз ету үшін алдымен аппараттық қосылыстың сенімділігін анықтау керек.

Бұл жобада тек төрт аппараттық құрал пайдаланылды:

1. Arduino Mini pro дамыту тақтасы

2. STONE STVI070WT-01 tft-lcd дисплей экраны

3. MAX30100 жүрек соғу жиілігі мен қандағы оттегі сенсоры

4. MAX3232 (rs232-> TTL) Arduino Mini Pro даму тақтасы мен STVI070WT-01 TFT-LCD дисплейінің экраны UART арқылы қосылады, ол MAX3232 арқылы деңгейлік түрлендіруді қажет етеді, содан кейін Arduino Mini Pro әзірлеу тақтасы мен MAX30100 модулі арқылы қосылады. IIC интерфейсі. Нақты ойланып болған соң, біз келесі сымдық суретті сала аламыз:

15 -қадам:

Аппараттық қосылымда қателер жоқ екеніне көз жеткізіңіз және келесі қадамға өтіңіз.

16 -қадам: TFT LCD пайдаланушы интерфейсінің дизайны

Ең алдымен, бізге PhotoShop немесе кескінді безендірудің басқа құралдары арқылы жасалатын UI дисплей суретін жобалау қажет. UI дисплейінің кескінін жасағаннан кейін, суретті-j.webp

STONE TOOL2019 бағдарламалық жасақтамасын ашып, жаңа жоба жасаңыз:

17 -қадам: Жаңа жобада әдепкі бойынша жүктелген кескінді алып тастаңыз және біз жасаған UI кескінін қосыңыз

18 -қадам: Мәтінді көрсету компонентін қосыңыз

Мәтінді көрсету компонентін қосыңыз, дисплейдің цифры мен ондық нүктесін жасаңыз, дисплейде мәтінді көрсету компонентінің сақтау орнын алыңыз.

Әсері келесідей:

19 -қадам:

Мәтінді көрсету компонентінің адресі:

• Қосылу орны: 0x0008
• Жүрек соғу жиілігі: 0x0001

Қандағы оттегі: 0x0005 UI интерфейсінің негізгі мазмұны келесідей:

• Байланыс күйі
• Жүрек соғу жиілігін көрсету
• Қан оттегі көрсетті

20 -қадам: конфигурация файлын жасаңыз

UI дизайны аяқталғаннан кейін конфигурация файлын STVI070WT-01 дисплейіне құруға және жүктеуге болады.

Алдымен 1 -қадамды орындаңыз, содан кейін USB флэш -дискісін компьютерге салыңыз, сонда дискі белгісі шығады. Содан кейін конфигурация файлын USB флэш-жадына жүктеу үшін «U-дискіге жүктеу» түймесін басыңыз, содан кейін жаңартуды аяқтау үшін USB флэш-жадын STVI070WT-01-ге салыңыз.

21 -қадам: MAX30100

MAX30100 IIC арқылы байланысады. Оның жұмыс принципі - жүрек соғу жылдамдығының ADC мәнін инфрақызыл сәулелендіру арқылы алуға болады, MAX30100 регистрін бес категорияға бөлуге болады: мемлекеттік реестр, ФИФО, бақылау регистрі, температура регистрі және ID регистрі. Температураның ауытқуын түзету үшін чиптің температуралық мәнін оқиды. ID регистрі чиптің ID нөмірін оқи алады.

MAX30100 Arduino Mini Pro даму тақтасына IIC байланыс интерфейсі арқылы қосылған. MAX30100 кітапханасының дайын файлдары Arduino IDE-де болғандықтан, MAX30100 регистрлерін зерттемей-ақ, жүрек соғу жиілігі мен қанның оттегі туралы мәліметтерін оқи аламыз.

22-қадам: MAX30100 IIC тартқыш резисторын өзгертіңіз

Айта кету керек, MAX30100 модулінің IIC түйреуішінің 4,7к тартылу кедергісі 1,8в-қа қосылған, бұл теорияда проблема емес. Дегенмен, Arduino IIC түйреуішінің логикалық деңгейі 5В құрайды, сондықтан MAX30100 модулінің аппараттық құралын өзгертпестен Arduino -мен байланыса алмайды, егер MCU STM32 немесе басқа 3.3v логикалық деңгейдегі MCU болса, тікелей байланыс мүмкін.

Сондықтан келесі өзгерістерді енгізу қажет:

Электрлік дәнекерлеу үтігімен суретте белгіленген 4,7к үш резисторды алып тастаңыз, содан кейін SDU мен SCL түйреуіштерінде 4,7к екі резисторды VIN -ге дәнекерлеңіз, осылайша біз Arduino -мен байланыс жасай аламыз.

23 -қадам: Arduino

Arduino IDE ашыңыз және келесі түймелерді табыңыз:

24 -қадам: MAX30100 үшін екі кітапхананы табу үшін «MAX30100» іздеңіз, содан кейін Жүктеу және Орнату түймешігін басыңыз

25 -қадам: Орнатқаннан кейін Arduino LIB кітапханасының қалтасынан MAX30100 демонстрациясын таба аласыз:

26-қадам: Файлды ашу үшін оны екі рет нұқыңыз

27 -қадам: Толық код келесідей:

Бұл демонстрацияны тікелей тексеруге болады. Егер аппараттық қосылым дұрыс болса, сіз кодты құрастыруды Arduibo даму тақтасына жүктей аласыз және MAX30100 деректерін сериялық отладтау құралында көре аласыз.

Толық код келесідей:

/* Arduino-MAX30100 оксиметрия /жүрек соғу жиілігінің сенсорлық кітапханасы Copyright (C) 2016 OXullo Intersecans Бұл бағдарлама-ақысыз бағдарламалық қамтамасыз ету: сіз оны еркін тарату қоры жариялаған GNU General Public License шарттары бойынша қайта таратуға және /немесе өзгертуге болады., не Лицензияның 3 нұсқасы, немесе (сіздің қалауыңыз бойынша) кез келген кейінгі нұсқа. Бұл бағдарлама пайдалы болады деген үмітпен таратылады, бірақ КЕПІЛДІКСІЗ; тіпті САУАТТЫЛЫҚ немесе белгілі бір мақсатқа сәйкестіктің кепілдіксіз. Қосымша ақпарат алу үшін GNU General Public License қараңыз. Сіз бұл бағдарламамен бірге GNU General Public License көшірмесін алуыңыз керек еді. Егер жоқ болса, қараңыз. */ #include #include «MAX30100_PulseOximeter.h» #REPORING_PERIOD_MS 1000 анықтаңыз // PulseOximeter - бұл сенсордың жоғары деңгейлі интерфейсі // ол ұсынады: // * соққыларды анықтау туралы есеп // * жүрек соғу жылдамдығын есептеу // * SpO2 (тотығу деңгейі)) PulseOximeter pox есептеу; uint32_t tsLastReport = 0; // Қайта қоңырау шалу (төменде тіркелген) импульс анықталған кезде іске қосылады void onBeatDetected () {Serial.println («Beat!»); } void setup () {Serial.begin (115200); Serial.print («Импульсті оксиметрді инициализациялау..»); // PulseOximeter данасын инициализациялау // Ақаулар әдетте дұрыс емес I2C сымынан, қуат көзінің жоқтығынан // немесе дұрыс емес мақсатты чиптен, егер (! Pox.begin ()) {Serial.println («FAILED»); үшін(;;); } else {Serial.println («SUCCESS»); } // IR светодиод үшін әдепкі ток 50мА құрайды және оны келесі жолды түсіндіру арқылы өзгертуге болады. Барлық // қол жетімді опциялар үшін MAX30100_Registers.h тексеріңіз. // pox.setIRLedCurrent (MAX30100_LED_CURR_7_6MA); // соққыларды анықтау үшін кері шақыруды тіркеу pox.setOnBeatDetectedCallback (onBeatDetected); } void loop () {// pox.update () мүмкіндігінше тез жаңартуға қоңырау шалыңыз; // Жүрек соғу жиілігі мен тотығу деңгейлерін асинхронды түрде серияға тастаңыз // Екеуі үшін де 0 мәні «жарамсыз» дегенді білдіреді, егер (millis () - tsLastReport> REPORTING_PERIOD_MS) {Serial.print («Жүрек соғу жиілігі:»); Serial.print (pox.getHeartRate ()); Serial.print («bpm / SpO2:»); Serial.print (pox.getSpO2 ()); Serial.println («%»); tsLastReport = millis (); }}

28 -қадам:

Бұл код өте қарапайым, менің ойымша, сіз оны бірден түсінесіз. Айта кету керек, Arduino модульдік бағдарламалау өте ыңғайлы, мен Uart пен IIC драйвер коды қалай енгізілгенін түсінудің қажеті жоқ.

Әрине, жоғарыда көрсетілген код ресми демо болып табылады және мен STONE дисплейінде деректерді көрсету үшін әлі де кейбір өзгерістер енгізуім керек.

29 -қадам: Arduino арқылы STONE дисплейіне деректерді көрсету

Біріншіден, біз STONE дисплейінде жүрек соғу жиілігі мен қандағы оттегі деректерін көрсететін компоненттің адресін алуымыз керек:

Менің жобамда адрес келесідей: Жүрек соғу жиілігін көрсететін компоненттің мекенжайы: 0x0001 Қанның оттегінің дисплей модулінің мекенжайы: 0x0005 Сенсордың қосылу күйінің мекенжайы: 0x0008 Егер дисплей мазмұнын сәйкес кеңістікте өзгерту қажет болса, дисплей мазмұнын өзгертуге болады. деректерді дисплей экранының сәйкес мекенжайына Arduino сериялық порты арқылы жіберу арқылы.

30 -қадам: Өзгертілген код келесідей:

/* Arduino-MAX30100 оксиметрия /жүрек соғу жиілігінің сенсорлық кітапханасы Copyright (C) 2016 OXullo Intersecans Бұл бағдарлама-ақысыз бағдарламалық қамтамасыз ету: сіз оны еркін тарату қоры жариялаған GNU General Public License шарттары бойынша қайта таратуға және /немесе өзгертуге болады., не Лицензияның 3 нұсқасы, немесе (сіздің қалауыңыз бойынша) кез келген кейінгі нұсқа. Бұл бағдарлама пайдалы болады деген үмітпен таратылады, бірақ КЕПІЛДІКСІЗ; тіпті САУАТТЫЛЫҚ немесе белгілі бір мақсатқа сәйкестіктің кепілдіксіз. Қосымша ақпарат алу үшін GNU General Public License қараңыз. Сіз бұл бағдарламамен бірге GNU General Public License көшірмесін алуыңыз керек еді. Егер жоқ болса, қараңыз. */ #include #include «MAX30100_PulseOximeter.h» #REPORTING_PERIOD_MS 1000 #define Heart_dis_addr 0x01 #define Sop2_dis_addr 0x05 #define connect_sta_addr 0x08, 0xx, 0xx, 0x8, 0 0x00}; белгісіз char Sop2_send [8] = {0xA5, 0x5A, 0x05, 0x82, 0x00, / Sop2_dis_addr, 0x00, 0x00}; белгісіз char connect_sta_send [8] = {0xA5, 0x5A, 0x05, 0x82, 0x00, / connect_sta_addr, 0x00, 0x00}; // PulseOximeter - бұл сенсордың жоғары деңгейлі интерфейсі // ол ұсынады: // * соққыларды анықтау туралы есептер // * жүрек соғу жиілігін есептеу // * SpO2 (тотығу деңгейі) есептеу PulseOximeter pox; uint32_t tsLastReport = 0; // Импульсті анықтаған кезде кері қоңырау шалу (төменде тіркелген) onBeatDetected () {// Serial.println («Beat!»); } void setup () {Serial.begin (115200); // Serial.print («Импульсті оксиметрді инициализациялау..»); // PulseOximeter данасын инициализациялау // Ақаулар әдетте дұрыс емес I2C сымынан, қуат көзінің жоқтығынан // немесе дұрыс емес мақсатты чиптен, егер (! Pox.begin ()) {// Serial.println («FAILED»); // connect_sta_send [7] = 0x00; // Serial.write (connect_sta_send, 8); үшін(;;); } басқа {connect_sta_send [7] = 0x01; Serial.write (connect_sta_send, 8); // Serial.println («ТАБЫС»); } // IR светодиод үшін әдепкі ток 50мА құрайды және оны келесі жолды түсіндіру арқылы өзгертуге болады. Барлық // қол жетімді опциялар үшін MAX30100_Registers.h тексеріңіз.pox.setIRLedCurrent (MAX30100_LED_CURR_7_6MA); // соққыларды анықтау үшін кері шақыруды тіркеу pox.setOnBeatDetectedCallback (onBeatDetected); } void loop () {// pox.update () мүмкіндігінше тез жаңартуға қоңырау шалыңыз; // Жүрек соғу жиілігі мен тотығу деңгейін асинхронды түрде сериялыққа тастайды // Екеуі үшін де 0 мәні «жарамсыз» дегенді білдіреді, егер (millis () - tsLastReport> REPORTING_PERIOD_MS) {// Serial.print («Жүрек соғу жиілігі:»); // Serial.print (pox.getHeartRate ()); // Serial.print («bpm / SpO2:»); // Serial.print (pox.getSpO2 ()); // Serial.println («%»); heart_rate_send [7] = (uint32_t) pox.getHeartRate (); Serial.write (heart_rate_send, 8); Sop2_send [7] = pox.getSpO2 (); Serial.write (Sop2_send, 8); tsLastReport = millis (); }}

31 -қадам: Arduino көмегімен СКД -де жүрек соғу жиілігін көрсетіңіз

Кодты құрастырыңыз, Arduino даму тақтасына жүктеңіз, сіз тестілеуді бастауға дайынсыз.

Саусақтар MAX30100-ден шыққанда, жүрек соғу жиілігі мен қандағы оттегінің көрсеткіші 0. Саусағыңызды MAX30100 коллекторына қойып, жүрек соғу жиілігін және қандағы оттегі деңгейін нақты уақытта көріңіз.

Бұл әсерді келесі суретте көруге болады: