一、项目介绍
智能健康监测与分析系统
基于stm32开发板的智能健康监测与分析系统。硬件部分:选取stm32l431开发板集成了32位Arm Cortex-M4微控制器,适用于蓝牙低功耗和Zigbee通信。
选取光电传感器模块、变阻器传感器、体温传感器、三轴速度计生物传感器模块、光电传感器、红外传感器、体温传感器和压力传感器等生物传感器,进行多参数的生理数据采集。使用快速模拟前端(AFE)芯片和高精度ADC模块,进行生物信号的放大、滤波和精确转换,确保准确的数据采集。通过AD转换器和UART接口连接到开发板。
为了完善系统的生物参数监测,还可以集成多参数的生理信号测量模块,如血氧饱和度、呼为了实现随时随地的数据采集和传输,系统可以引入无线传输WiFi模块,以便将生理数据传输到云端服务器或医疗机构。为了提供更精确的定位和移动监测功能,可以集成全球定位系统(GPS)模块或惯性测量单元(IMU),用于精确测量用户的位置、运动和姿态信息。
二、方案框图
本次项目方案框图的绘制使用的是DigiKey的Scheme-it
本项目框图的分享链接如下:
https://www.digikey.cn/schemeit/project/health-d8f7af10234a421ebca7f9fb4213e432
系统主要由以下几个部分组成:
1. 主控模块:使用stm32l系列作为核心控制器,兼顾性能的同时兼顾低功耗。负责采集传感器的环境参数、与云平台进行通信,控制舵机等。
2. 传感器模块:包括传感器。
3. 显示模块:采用0.96寸oled屏,显示各个传感器所采集到的环境参数。
4. 云平台:与云平台进行连接,用户可以通过上位机实现远程控制。
三、关键元器件介绍
关键元器件:
- stm32l系列
DMA:12通道DMA控制器。支持的外设:定时器,ADC,DAC,SPI,IIC和UART。
3个12位的us级的A/D转换器(16通道):A/D测量范围:0-3.6V。双采样和保持能力。片上集成一个温度传感器。
2通道12位D/A转换器:STM32F103xC,STM32F103xD,STM32F103xE独有。
最多高达112个的快速I/O端口:根据型号的不同,有26,37,51,80,和112的I/O端口,所有的端口都可以映射到16个外部中断向量。除了模拟输入,所有的都可以接受5V以内的输入。
最多多达11个定时器:4个16位定时器,每个定时器有4个IC/OC/PWM或者脉冲计数器。2个16位的6通道高级控制定时器:最多6个通道可用于PWM输出。2个看门狗定时器(独立看门狗和窗口看门狗)。Systick定时器:24位倒计数器。2个16位基本定时器用于驱动DAC。
最多多达13个通信接口:2个IIC接口(SMBus/PMBus)。5个USART接口(ISO7816接口,LIN,IrDA兼容,调试控制)。3个SPI接口(18 Mbit/s),两个和IIS复用。CAN接口(2.0B)。USB 2.0全速接口。SDIO接口。
功耗
超低功耗模式:8 nA(L1 :280nA)
超低功耗模式 + RTC:200 nA,(L1 :900nA)
超低功耗模式 + 8 KB RAM:195 nA
超低功耗模式 + 8 KB RAM + RTC:340 nA
动态运行模式:低至28 μA/MHz
唤醒时间:5 μs
- 0.96寸oled屏
0.96 寸 OLED 有黄蓝,白,蓝三种颜色可选;其中黄蓝是屏上 1/4 部分为黄光,下 3/4 为蓝;而且是固定区域显示固定颜色,颜色和显示区域均不能修改;白光则为纯白,也就是黑底白字;蓝色则为纯蓝,也就是黑底蓝字。
分辨率为 128*64
多种接口方式;OLED 裸屏总共种接口包括:6800、8080 两种并行接口方式、3 线或 4 线的串行 SPI 接口方式、 IIC 接口方式。
- DHT11
传感器具有下列优点:
(1)高阻抗,小功率,仅需很低的输入能量。
(2)可获得较大的变化量,从而具有较高的信噪比和系统稳定性。
(3)动态响应快,工作频率可达几兆赫,非接触测量,被测物是导体或半导体均可。
(4)结构简单.适应性强,可在高低温、强辐射等恶劣的环境下工作,应用较广。
四、心得体会
感谢硬禾学堂与DigiKey举办的“How2Make”设计大赛,为我提供了一个锻炼自己,提升技术,综合实践创新的平台。
通过参与本次FastBond2阶段1,智能健康监测与分析系统,使我深刻体会到了智能化监测技术在医疗健康的巨大潜力。在设计过程中,理解了监测环境的参数的重要性,让我深刻的认识到了身体机能的各个参数的重要作用。
望大家身体健康!!