Kā parādīt sirdsdarbības ātrumu STONE LCD ar Ar: 31 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:51

īss ievads

Pirms kāda laika iepirkšanās internetā atradu sirdsdarbības sensora moduli MAX30100. Šis modulis var apkopot lietotāju skābekļa un sirdsdarbības datus, kas ir arī vienkārši un ērti lietojams. Saskaņā ar datiem es atklāju, ka Arduino bibliotēkas failos ir MAX30100 bibliotēkas. Proti, ja es izmantoju saziņu starp Arduino un MAX30100, es varu tieši piezvanīt Arduino bibliotēkas failiem, nepārrakstot draivera failus. Tā ir laba lieta, tāpēc es nopirku moduli MAX30100.

1. darbība. Es nolēmu izmantot Arduino, lai pārbaudītu MAX30100 sirdsdarbības ātrumu un asins skābekļa savākšanas funkciju

Piezīme: šis modulis pēc noklusējuma ir tikai ar 3,3 V līmeņa MCU sakariem, jo pēc noklusējuma tiek izmantota IIC tapas pievilkšanas pretestība no 4,7 K līdz 1,8 V, tāpēc pēc noklusējuma nav saziņas ar Arduino, ja vēlaties sazināties ar Arduino un ir nepieciešami divi 4,7 K IIC tapas pievilkšanas rezistors, kas savienots ar VIN tapu, šis saturs tiks ievietots nodaļas aizmugurē.

2. darbība. Funkcionālie uzdevumi

Pirms šī projekta uzsākšanas es domāju par dažām vienkāršām funkcijām:

• Tika apkopoti sirdsdarbības dati un asins skābekļa dati
• Sirdsdarbības un asins skābekļa dati tiek parādīti caur LCD ekrānu

Šīs ir vienīgās divas funkcijas, taču, ja mēs vēlamies to ieviest, mums ir vairāk jādomā:

• Kāds galvenais MCU tiek izmantots?
• Kāda veida LCD displejs?

Kā jau minējām iepriekš, mēs izmantojam Arduino MCU, bet tas ir Arduino LCD displeja projekts, tāpēc mums jāizvēlas atbilstošais LCD displeja modulis. Es plānoju izmantot LCD displeja ekrānu ar seriālo portu. Man šeit ir STONE STVI070WT-01 displejs, bet, ja Arduino ir nepieciešams ar to sazināties, līmeņa pārveidošanai ir nepieciešams MAX3232. Tad pamata elektroniskos materiālus nosaka šādi:

1. Arduino Mini Pro izstrādes dēlis

2. MAX30100 sirdsdarbības un asins skābekļa sensora modulis

3. STONE STVI070WT-01 LCD seriālā porta displeja modulis

4. MAX3232 modulis

3. darbība. Ievads par aparatūru

MAX30100

MAX30100 ir integrēts pulsa oksimetrijas un sirdsdarbības monitora sensoru risinājums. Tas apvieno divas gaismas diodes, fotodetektoru, optimizētu optiku un zema trokšņa analogo signālu apstrādi, lai noteiktu pulsa oksimetriju un sirdsdarbības signālus.

MAX30100 darbojas no 1,8 V un 3,3 V barošanas avotiem, un to var izslēgt, izmantojot programmatūru ar nenozīmīgu gaidstāves strāvu, ļaujot strāvas padevei vienmēr būt savienotai.

4. solis: lietojumprogrammas

● Valkājamas ierīces

● Fitnesa palīga ierīces

● Medicīniskās uzraudzības ierīces

5. darbība: priekšrocības un funkcijas

1, pabeigts pulsa oksimetrs un sirdsdarbības sensora risinājums vienkāršo dizainu

• Integrētas gaismas diodes, foto sensors un augstas veiktspējas analogs priekšējais gals
• Mazs 5,6 mm x 2,8 mm x 1,2 mm 14 kontaktu optiski uzlabots iepakojums

2 、 Ultra-Low-Power darbība palielina valkājamu ierīču akumulatora darbības laiku

• Programmējams parauga ātrums un LED strāva enerģijas taupīšanai
• Īpaši zema izslēgšanas strāva (0,7µA, tip)

3, uzlabota funkcionalitāte uzlabo mērījumu veiktspēju

• Augsts SNR nodrošina izturīgu kustību artefaktu noturību
• Integrēta apkārtējās gaismas atcelšana
• Augsta izlases ātruma iespēja
• Ātra datu izvades iespēja

6. darbība: noteikšanas princips

Vienkārši nospiediet pirkstu pret sensoru, lai novērtētu pulsa piesātinājumu ar skābekli (SpO2) un pulsu (līdzvērtīgu sirdsdarbībai).

Pulsa oksimetrs (oksimetrs) ir minispektrometrs, kas izmanto dažādu sarkano šūnu absorbcijas spektru principus, lai analizētu asiņu piesātinājumu ar skābekli. Šo reālā laika un ātrās mērīšanas metodi plaši izmanto arī daudzās klīniskās atsaucēs. Es pārāk daudz neieviesīšu MAX30100, jo šie materiāli ir pieejami internetā. Ieinteresētie draugi var internetā meklēt šī sirdsdarbības testa moduļa informāciju un padziļināti izprast tā noteikšanas principu.

7. solis: AKMENS STVI070WT-01

Ievads displejā

Šajā projektā es izmantošu STONE STVI070WT-01, lai parādītu sirdsdarbības un asins skābekļa datus. Draivera mikroshēma ir integrēta displeja ekrānā, un lietotājiem ir pieejama programmatūra. Lietotājiem ir tikai jāpievieno pogas, tekstlodziņi un cita loģika, izmantojot izstrādātos lietotāja saskarnes attēlus, un pēc tam jāveido konfigurācijas faili un jālejupielādē displeja ekrānā, lai tie darbotos. STVI070WT-01 displejs sazinās ar MCU, izmantojot uart-rs232 signālu, kas nozīmē, ka mums ir jāpievieno MAX3232 mikroshēma, lai RS232 signālu pārvērstu TTL signālā, lai mēs varētu sazināties ar Arduino MCU.

8. solis: ja neesat pārliecināts, kā lietot MAX3232, lūdzu, skatiet šādus attēlus:

Ja uzskatāt, ka līmeņa pārveidošana ir pārāk apgrūtinoša, varat izvēlēties cita veida STONE displejus, no kuriem daži var tieši izvadīt uart-ttl signālu.

Oficiālajā vietnē ir detalizēta informācija un ievads:

9. darbība. Ja jums ir nepieciešamas video pamācības un apmācības, varat to atrast arī oficiālajā vietnē

10. solis: attīstības soļi

Trīs STONE displeja ekrāna izstrādes soļi:

• Izstrādājiet displeja loģiku un pogu loģiku, izmantojot programmatūru STONE TOOL, un lejupielādējiet dizaina failu displeja modulī.
• MCU sazinās ar STONE LCD displeja moduli, izmantojot seriālo portu.
• Izmantojot 2. darbībā iegūtos datus, MCU veic citas darbības.

11. solis: STONE TOOL programmatūras instalēšana

Lejupielādējiet STONE TOOL programmatūras jaunāko versiju (pašlaik TOOL2019) no vietnes un instalējiet to.

Pēc programmatūras instalēšanas tiks atvērts šāds interfeiss:

Noklikšķiniet uz pogas "Fails" augšējā kreisajā stūrī, lai izveidotu jaunu projektu, kuru mēs apspriedīsim vēlāk.

12. solis: Arduino

Arduino ir atvērtā koda elektroniskā prototipa platforma, kas ir viegli lietojama un viegli lietojama. Tajā ietilpst aparatūras daļa (dažādas izstrādes plates, kas atbilst Arduino specifikācijai) un programmatūras daļa (Arduino IDE un saistītie izstrādes komplekti).

Aparatūras daļa (vai izstrādes plate) sastāv no mikrokontrollera (MCU), zibatmiņas (Flash) un universālu ievades/izvades saskarņu komplekta (GPIO), ko varat uzskatīt par mikrodatora mātesplati. Programmatūras daļa galvenokārt sastāv no Arduino IDE personālajā datorā, saistītās plates līmeņa atbalsta pakotnes (BSP) un bagātīgas trešo pušu funkciju bibliotēkas. Izmantojot Arduino IDE, jūs varat viegli lejupielādēt BSP, kas saistīts ar jūsu attīstības paneli un nepieciešamajām bibliotēkām. lai rakstītu savas programmas. Arduino ir atvērtā koda platforma. Līdz šim ir bijuši daudzi modeļi un daudzi atvasināti kontrolieri, tostarp Arduino Uno, Arduino Nano, ArduinoYun un tā tālāk. Turklāt Arduino IDE tagad ne tikai atbalsta Arduino sērijas izstrādes plates, bet arī atbalsta populāras izstrādes plates kā Intel Galileo un NodeMCU, ieviešot BSP.

Arduino uztver vidi, izmantojot dažādus sensorus, kontrolējot gaismas, motorus un citas ierīces, lai atgrieztos un ietekmētu vidi. Uz tāfeles esošo mikrokontrolleru var ieprogrammēt ar Arduino programmēšanas valodu, apkopot binārajos failos un ierakstīt mikrokontrollerī. Arduino tiek ieviesta ar Arduino programmēšanas valodu (pamatojoties uz vadu) un Arduino izstrādes vidi (pamatojoties uz apstrādi). Projektos, kuru pamatā ir Arduino, var būt tikai Arduino, kā arī Arduino un cita programmatūra, kas darbojas datorā, un tie sazinās ar katru citi (piemēram, Flash, Processing, MaxMSP).

13. solis: Attīstības vide

Arduino izstrādes vide ir Arduino IDE, kuru var lejupielādēt no interneta.

Piesakieties Arduino oficiālajā vietnē un lejupielādējiet programmatūru https://www.arduino.cc/en/Main/Software?setlang=c… Pēc Arduino IDE instalēšanas, atverot programmatūru, parādīsies šāds interfeiss:

Arduino IDE pēc noklusējuma izveido divas funkcijas: iestatīšanas funkciju un cilpas funkciju. Internetā ir daudz Arduino ievadu. Ja kaut ko nesaprotat, varat doties uz internetu, lai to atrastu.

14. solis: Arduino LCD projekta ieviešanas process

aparatūras savienojums

Lai nodrošinātu, ka nākamais koda rakstīšanas solis norit raiti, vispirms jānosaka aparatūras savienojuma uzticamība.

Šajā projektā tika izmantotas tikai četras aparatūras daļas:

1. Arduino Mini pro izstrādes dēlis

2. STONE STVI070WT-01 tft-lcd displeja ekrāns

3. MAX30100 sirdsdarbības un asins skābekļa sensors

4. MAX3232 (rs232-> TTL) Arduino Mini Pro izstrādes plate un STVI070WT-01 TFT-LCD displeja ekrāns ir savienoti caur UART, kam nepieciešama līmeņa pārveidošana, izmantojot MAX3232, un pēc tam Arduino Mini Pro izstrādes plate un MAX30100 modulis ir savienoti, izmantojot IIC saskarne. Pēc skaidras domāšanas mēs varam uzzīmēt šādu elektroinstalācijas attēlu:

15. darbība:

Pārliecinieties, vai aparatūras savienojumā nav kļūdu, un pārejiet pie nākamās darbības.

16. solis: TFT LCD lietotāja interfeisa dizains

Pirmkārt, mums ir jāizstrādā UI displeja attēls, kuru var noformēt, izmantojot PhotoShop vai citus attēlu dizaina rīkus. Pēc UI displeja attēla izstrādes saglabājiet attēlu-j.webp

Atveriet programmatūru STONE TOOL2019 un izveidojiet jaunu projektu:

17. darbība. Noņemiet jauno projektu pēc noklusējuma ielādēto attēlu un pievienojiet mūsu izstrādāto lietotāja interfeisa attēlu

18. darbība: pievienojiet teksta displeja komponentu

Pievienojiet teksta displeja komponentu, izveidojiet displeja ciparu un decimāldaļu, iegūstiet teksta displeja komponenta glabāšanas vietu displejā.

Efekts ir šāds:

19. darbība:

Teksta displeja komponenta adrese:

• Savienojuma sta: 0x0008
• Sirdsdarbības ātrums: 0x0001

Asins skābeklis: 0x0005 UI saskarnes galvenais saturs ir šāds:

• Savienojuma statuss
• Sirdsdarbības displejs
• Asins skābeklis parādīja

20. darbība: ģenerējiet konfigurācijas failu

Kad lietotāja interfeisa dizains ir pabeigts, konfigurācijas failu var ģenerēt un lejupielādēt displejā STVI070WT-01.

Vispirms veiciet 1. darbību, pēc tam ievietojiet USB zibatmiņas disku datorā, un tiks parādīts diska simbols. Pēc tam noklikšķiniet uz "Lejupielādēt u-diskā", lai lejupielādētu konfigurācijas failu USB zibatmiņas diskā, un pēc tam ievietojiet USB zibatmiņas disku STVI070WT-01, lai pabeigtu jaunināšanu.

21. darbība: MAX30100

MAX30100 sazinās, izmantojot IIC. Tās darbības princips ir tāds, ka sirdsdarbības ātruma ADC vērtību var iegūt, izmantojot infrasarkano starojumu. MAX30100 reģistru var iedalīt piecās kategorijās: valsts reģistrs, FIFO, kontroles reģistrs, temperatūras reģistrs un ID reģistrs. nolasa mikroshēmas temperatūras vērtību, lai labotu temperatūras radīto novirzi. ID reģistrs var nolasīt mikroshēmas ID numuru.

MAX30100 ir savienots ar Arduino Mini Pro izstrādes paneli, izmantojot IIC sakaru saskarni. Tā kā Arduino IDE ir gatavi MAX30100 bibliotēkas faili, mēs varam nolasīt sirdsdarbības un asins skābekļa datus, neizpētot MAX30100 reģistrus. Tiem, kas vēlas izpētīt MAX30100 reģistru, skatiet MAX30100 datu lapu.

22. darbība: pārveidojiet MAX30100 IIC uzvilkšanas rezistoru

Jāatzīmē, ka MAX30100 moduļa IIC tapas 4.7k pievilkšanas pretestība ir savienota ar 1.8v, kas teorētiski nav problēma. Tomēr Arduino IIC tapas saziņas loģikas līmenis ir 5V, tāpēc tas nevar sazināties ar Arduino, nemainot MAX30100 moduļa aparatūru. Tieša saziņa ir iespējama, ja MCU ir STM32 vai cits 3.3v loģikas līmeņa MCU.

Tāpēc ir jāveic šādas izmaiņas:

Noņemiet trīs 4.7k rezistorus, kas atzīmēti attēlā, ar elektrisko lodāmuru. Pēc tam metiniet divus 4,7 k rezistorus pie SDA un SCL tapām ar VIN, lai mēs varētu sazināties ar Arduino.

23. solis: Arduino

Atveriet Arduino IDE un atrodiet šādas pogas:

24. darbība. Meklējiet “MAX30100”, lai atrastu divas MAX30100 bibliotēkas, pēc tam noklikšķiniet uz Lejupielādēt un instalēt

25. solis: Pēc instalēšanas MAX30100 demonstrāciju varat atrast Arduino LIB bibliotēkas mapē:

26. darbība. Veiciet dubultklikšķi uz faila, lai to atvērtu

27. darbība. Pilns kods ir šāds:

Šo demonstrāciju var tieši pārbaudīt. Ja aparatūras savienojums ir kārtībā, varat lejupielādēt koda apkopojumu Arduibo izstrādes panelī un sērijas atkļūdošanas rīkā skatīt MAX30100 datus.

Pilns kods ir šāds:

/* Arduino-MAX30100 oksimetrija /sirdsdarbības ātruma integrēta sensoru bibliotēka Autortiesības (C) 2016 OXullo Intersecans Šī programma ir bezmaksas programmatūra: varat to izplatīt un /vai modificēt saskaņā ar GNU General Public License noteikumiem, ko publicējis Free Software Foundation, vai nu licences 3. versija, vai (pēc jūsu izvēles) jebkura jaunāka versija. Šī programma tiek izplatīta cerībā, ka tā būs noderīga, bet BEZ JEBKURAS GARANTIJAS; pat bez netiešās TIRDZNIECĪBAS vai PIEMĒROTĪBAS garantijas konkrētam mērķim. Sīkāku informāciju skatiet GNU General Public License. Jums kopā ar šo programmu bija jāsaņem GNU vispārējās publiskās licences kopija. Ja nē, skat. */ #include #include "MAX30100_PulseOximeter.h" #define REPORTING_PERIOD_MS 1000 // PulseOximeter ir augstākā līmeņa saskarne ar sensoru // tas piedāvā: // * sitienu noteikšanas ziņojumus // * sirdsdarbības aprēķinu // * SpO2 (oksidācijas līmenis) aprēķins PulseOximeter pox; uint32_t tsLastReport = 0; // Atzvanīšana (reģistrēta zemāk) tiek aktivizēta, kad tiek atklāts impulss void onBeatDetected () {Serial.println ("Beat!"); } void setup () {Serial.begin (115200); Serial.print ("Initsializing pulse oximeter.."); // Inicializēt PulseOximeter instanci // Kļūdas parasti izraisa nepareiza I2C elektroinstalācija, trūkst barošanas avota // vai nepareiza mērķa mikroshēma, ja (! Pox.begin ()) {Serial.println ("FAILED"); priekš(;;); } cits {Serial.println ("SUCCESS"); } // IR gaismas diodes noklusējuma strāva ir 50 mA, un to var mainīt //, nekomentējot šādu rindu. Skatiet MAX30100_Registers.h, lai uzzinātu visas // pieejamās iespējas. // pox.setIRLedCurrent (MAX30100_LED_CURR_7_6MA); // reģistrēt atzvanu sitienu noteikšanas pox.setOnBeatDetectedCallback (onBeatDetected); } void loop () {// Noteikti zvaniet uz atjauninājumu pēc iespējas ātrāk pox.update (); // Asinhroni izgāzt sirdsdarbības ātrumu un oksidācijas līmeņus uz sērijveida // Abiem 0 vērtība nozīmē "nederīgs", ja (milis () - tsLastReport> REPORTING_PERIOD_MS) {Serial.print ("Sirdsdarbības ātrums:"); Sērijas nospiedums (pox.getHeartRate ()); Sērijas nospiedums ("bpm / SpO2:"); Sērijas nospiedums (pox.getSpO2 ()); Serial.println ("%"); tsLastReport = milis (); }}

28. darbība:

Šis kods ir ļoti vienkāršs, es uzskatu, ka jūs to varat saprast no pirmā acu uzmetiena. Man jāsaka, ka Arduino modulārā programmēšana ir ļoti ērta, un man pat nav jāsaprot, kā tiek ieviests Uart un IIC draivera kods.

Protams, iepriekš minētais kods ir oficiāla demonstrācija, un man joprojām ir jāveic dažas izmaiņas, lai dati tiktu parādīti STONE displejā.

29. darbība: parādiet datus STONE displejā, izmantojot Arduino

Pirmkārt, mums ir jāiegūst tā komponenta adrese, kas STONE displejā parāda sirdsdarbības ātrumu un asins skābekļa datus:

Manā projektā adrese ir šāda: Sirdsdarbības displeja komponenta adrese: 0x0001 Asins skābekļa displeja moduļa adrese: 0x0005 Sensora savienojuma statusa adrese: 0x0008 Ja nepieciešams mainīt displeja saturu attiecīgajā vietā, varat mainīt displeja saturu nosūtot datus uz atbilstošo displeja ekrāna adresi, izmantojot Arduino seriālo portu.

30. darbība. Modificētais kods ir šāds:

/* Arduino-MAX30100 oksimetrija /sirdsdarbības ātruma integrēta sensoru bibliotēka Autortiesības (C) 2016 OXullo Intersecans Šī programma ir bezmaksas programmatūra: varat to izplatīt un /vai modificēt saskaņā ar GNU General Public License noteikumiem, ko publicējis Free Software Foundation, vai nu licences 3. versija, vai (pēc jūsu izvēles) jebkura jaunāka versija. Šī programma tiek izplatīta cerībā, ka tā būs noderīga, bet BEZ JEBKURAS GARANTIJAS; pat bez netiešās TIRDZNIECĪBAS vai PIEMĒROTĪBAS garantijas konkrētam mērķim. Sīkāku informāciju skatiet GNU General Public License. Jums kopā ar šo programmu bija jāsaņem GNU vispārējās publiskās licences kopija. Ja nē, skat. */ #include #include "MAX30100_PulseOximeter.h" #define REPORTING_PERIOD_MS 1000 #define Heart_dis_addr 0x01 #define Sop2_dis_addr 0x05 #define connect_sta_addr 0x08 neparakstīts char heart_rate_xx0, 0], 0 = 0, 0 0x00}; unsigned char Sop2_send [8] = {0xA5, 0x5A, 0x05, 0x82, 0x00, / Sop2_dis_addr, 0x00, 0x00}; unsigned char connect_sta_send [8] = {0xA5, 0x5A, 0x05, 0x82, 0x00, / connect_sta_addr, 0x00, 0x00}; // PulseOximeter ir augstākā līmeņa saskarne ar sensoru // tas piedāvā: // * atskaites noteikšanas ziņojumus // * sirdsdarbības aprēķinu // * SpO2 (oksidācijas līmeņa) aprēķinu PulseOximeter pox; uint32_t tsLastReport = 0; // Atzvanīšana (reģistrēta zemāk) tiek aktivizēta, kad tiek atklāts impulss void onBeatDetected () {// Serial.println ("Beat!"); } void setup () {Serial.begin (115200); // Serial.print ("Initsializing pulse oximeter.."); // Inicializēt PulseOximeter instanci // Kļūdas parasti izraisa nepareiza I2C elektroinstalācija, trūkst barošanas avota // vai nepareiza mērķa mikroshēma, ja (! Pox.begin ()) {// Serial.println ("FAILED"); // connect_sta_send [7] = 0x00; // Serial.write (connect_sta_send, 8); priekš(;;); } cits {connect_sta_send [7] = 0x01; Serial.write (connect_sta_send, 8); // Serial.println ("SUCCESS"); } // IR gaismas diodes noklusējuma strāva ir 50 mA, un to var mainīt //, nekomentējot šādu rindu. Skatiet MAX30100_Registers.h, lai uzzinātu visas // pieejamās iespējas.pox.setIRLedCurrent (MAX30100_LED_CURR_7_6MA); // reģistrēt atzvanu sitienu noteikšanas pox.setOnBeatDetectedCallback (onBeatDetected); } void loop () {// Noteikti zvaniet uz atjauninājumu pēc iespējas ātrāk pox.update (); // Asinhroni izgāzt sirdsdarbības ātrumu un oksidācijas līmeņus uz seriālajiem // Abiem 0 vērtība nozīmē "nederīgs", ja (milis () - tsLastReport> REPORTING_PERIOD_MS) {// Serial.print ("Sirdsdarbības ātrums:"); // Serial.print (pox.getHeartRate ()); // Serial.print ("bpm / SpO2:"); // Sērijas nospiedums (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 = milis (); }}

31. solis: parādiet sirdsdarbības ātrumu LCD ekrānā, izmantojot Arduino

Apkopojiet kodu, lejupielādējiet to Arduino izstrādes panelī un esat gatavs sākt testēšanu.

Mēs redzam, ka tad, kad pirksti pamet MAX30100, sirdsdarbības ātrums un skābekļa līmenis asinīs tiek rādīts 0. Novietojiet pirkstu uz MAX30100 kolektora, lai reālā laikā redzētu savu sirdsdarbības ātrumu un skābekļa līmeni asinīs.

Efektu var redzēt šādā attēlā: