Kuidas kuvada südame löögisagedust STONE LCD ekraanil Ar: 31 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:46

lühike sissejuhatus

Mõni aeg tagasi leidsin veebipoest ostes pulsianduri mooduli MAX30100. See moodul võib koguda kasutajate vere hapniku ja südame löögisageduse andmeid, mida on samuti lihtne ja mugav kasutada. Andmete kohaselt leidsin, et Arduino raamatukogu failides on MAX30100 raamatukogud. See tähendab, et kui kasutan Arduino ja MAX30100 vahelist suhtlust, saan helistada otse Arduino raamatukogu failidele, ilma et peaksin draiverifaile ümber kirjutama. See on hea, nii et ostsin MAX30100 mooduli.

Samm: otsustasin MAX30100 südame löögisageduse ja vere hapniku kogumise funktsiooni kontrollimiseks kasutada Arduinot

Märkus: see moodul on vaikimisi ainult 3,3 V taseme MCU -sidega, kuna see kasutab vaikimisi IIC tihvti tõmbetakistust 4,7 K kuni 1,8 V, seega ei ole Arduinoga vaikimisi sidet, kui soovite Arduinoga suhelda ja vajate kahte 4,7 K IIC tihvtõmbetakistit, mis on ühendatud VIN-tihvtiga, see sisu tutvustatakse peatüki tagaküljel.

2. etapp: funktsionaalsed ülesanded

Enne selle projektiga alustamist mõtlesin mõnele lihtsale funktsioonile:

• Koguti südame löögisageduse ja vere hapnikuandmeid
• Südame löögisageduse ja vere hapniku andmed kuvatakse LCD -ekraani kaudu

Need on ainsad kaks funktsiooni, kuid kui me tahame seda rakendada, peame rohkem mõtlema:

• Millist peamist MCU -d kasutatakse?
• Milline LCD -ekraan?

Nagu me varem mainisime, kasutame MCU jaoks Arduino, kuid see on Arduino LCD -ekraaniprojekt, seega peame valima sobiva LCD -ekraanimooduli. Kavatsen kasutada jadaportiga LCD -ekraani. Mul on siin kuvar STONE STVI070WT-01, kuid kui Arduino peab sellega suhtlema, on taseme teisendamiseks vaja MAX3232. Seejärel määratakse põhilised elektroonilised materjalid järgmiselt:

1. Arduino Mini Pro arendusplaat

2. MAX30100 südame löögisageduse ja vere hapnikuanduri moodul

3. STONE STVI070WT-01 LCD jadapordi kuvamoodul

4. MAX3232 moodul

3. samm: riistvara tutvustus

MAX30100

MAX30100 on integreeritud pulssoksümeetria ja pulsikella andurite lahendus. See ühendab kaks valgusdioodi, fotodetektori, optimeeritud optika ja madala müratasemega analoogsignaalitöötluse, et tuvastada pulssoksümeetria ja südame löögisageduse signaale.

MAX30100 töötab 1,8 V ja 3,3 V toiteallikatest ning selle saab välja lülitada tarkvara abil, mille ooterežiim on tühine, võimaldades toiteallikat kogu aeg ühendada.

4. samm: rakendused

● kantavad seadmed

● Fitness Assistant Seadmed

● Meditsiinilised jälgimisseadmed

Samm: eelised ja omadused

1, täielik pulssoksümeeter ja pulsiandurilahendus lihtsustab disaini

• Integreeritud valgusdioodid, fotoandur ja suure jõudlusega analoog -esiosa
• Pisike 5,6 mm x 2,8 mm x 1,2 mm 14-kontaktiline optiliselt täiustatud süsteem-pakendis

2, üliväikese energiatarbega töö pikendab kantavate seadmete aku kasutusaega

• Programmeeritav proovivõtu sagedus ja LED -vool säästavad energiat
• Väga madal väljalülitusvool (0,7 µA, tüüp)

3, täiustatud funktsionaalsus parandab mõõtmistulemusi

• Kõrge SNR tagab tugeva liikumisartikli vastupidavuse
• Integreeritud ümbritseva valguse kustutamine
• Kõrge proovivõtu võimalus
• Kiire andmete väljastamise võimalus

6. samm: tuvastamise põhimõte

Impulsi hapniku küllastumise (SpO2) ja pulsi (vastab südamelöökidele) hindamiseks vajutage lihtsalt sõrme anduri vastu.

Pulssoksümeeter (oksimeeter) on minispektromeeter, mis kasutab vere hapnikuga küllastumise analüüsimiseks erinevate punaste vereliblede neeldumisspektrite põhimõtteid. Seda reaalajas ja kiiret mõõtmismeetodit kasutatakse laialdaselt ka paljudes kliinilistes viidetes. Ma ei tutvusta MAX30100 liiga palju, sest need materjalid on Internetis saadaval. Huvitatud sõbrad saavad Internetist selle pulsitesti mooduli teabe otsida ja selle avastamispõhimõtet sügavamalt mõista.

7. samm: KIVI STVI070WT-01

Sissejuhatus kuvarisse

Selles projektis kasutan südame löögisageduse ja vere hapnikuandmete kuvamiseks STONE STVI070WT-01. Draiveri kiip on integreeritud ekraaniekraani ja kasutajate jaoks on olemas tarkvara. Kasutajad peavad kujundatud kasutajaliidese piltide kaudu lisama ainult nuppe, tekstikaste ja muud loogikat ning seejärel looma konfiguratsioonifailid ja laadima need ekraanile. STVI070WT-01 ekraan suhtleb MCU-ga uart-rs232 signaali kaudu, mis tähendab, et peame lisama MAX3232 kiibi, et teisendada RS232 signaal TTL-signaaliks, et saaksime suhelda Arduino MCU-ga.

Samm: kui te pole kindel, kuidas MAX3232 kasutada, vaadake järgmisi pilte:

Kui arvate, et taseme teisendamine on liiga tülikas, võite valida teist tüüpi STONE kuvarid, millest mõned võivad otseselt väljastada uart-ttl signaali.

Ametlikul veebisaidil on üksikasjalik teave ja tutvustus:

Samm: kui vajate videoõpetusi ja õpetusi kasutamiseks, leiate selle ka ametlikult veebisaidilt

10. samm: arendusetapid

STONE kuvari väljatöötamise kolm sammu:

• Kujundage kuvari loogika ja nupuloogika tarkvaraga STONE TOOL ning laadige disainifail ekraanimoodulisse alla.
• MCU suhtleb jadapordi kaudu STONE LCD -ekraanimooduliga.
• Etapis 2 saadud andmetega teeb MCU muid toiminguid.

Samm 11: KIVITÖÖRIIST tarkvara installimine

Laadige veebisaidilt alla tarkvara STONE TOOL uusim versioon (praegu TOOL2019) ja installige see.

Pärast tarkvara installimist avatakse järgmine liides:

Uue projekti loomiseks klõpsake vasakus ülanurgas nuppu "Fail", millest räägime hiljem.

12. samm: Arduino

Arduino on avatud lähtekoodiga elektrooniline prototüüpplatvorm, mida on lihtne kasutada ja lihtne kasutada. See sisaldab riistvara osa (mitmesugused arendusplaadid, mis vastavad Arduino spetsifikatsioonile) ja tarkvara osa (Arduino IDE ja sellega seotud arenduskomplektid).

Riistvaraosa (või arendusplaat) koosneb mikrokontrollerist (MCU), välkmälust (Flash) ja universaalsete sisend-/väljundliideste komplektist (GPIO), millest võite mõelda kui mikroarvuti emaplaadist. Tarkvaraosa koosneb peamiselt Arduino IDE-st arvutis, sellega seotud tahvlitasemel tugipaketist (BSP) ja rikkalikust kolmanda osapoole funktsiooniteegist. Arduino IDE abil saate hõlpsalt alla laadida oma arendusplaadi ja vajalike teekidega seotud BSP-d oma programmide kirjutamiseks. Arduino on avatud lähtekoodiga platvorm. Siiani on olnud palju mudeleid ja palju tuletatud kontrollereid, sealhulgas Arduino Uno, Arduino Nano, ArduinoYun ja nii edasi. Lisaks ei toeta Arduino IDE mitte ainult Arduino seeria arendusplaate, vaid lisab tuge ka populaarsetele arendusplaatidele, näiteks nagu Intel Galileo ja NodeMCU, tutvustades BSP -d.

Arduino tunnetab keskkonda mitmesuguste andurite, juhtvalgustite, mootorite ja muude seadmete kaudu, et tagasisidet anda ja keskkonda mõjutada. Tahvli mikrokontrollerit saab programmeerida Arduino programmeerimiskeelega, koostada kahendfailideks ja põletada mikrokontrollerisse. Arduino jaoks rakendatakse Arduino programmeerimiskeelt (põhineb juhtmestikul) ja Arduino arenduskeskkonda (põhineb töötlemisel). Arduino-põhised projektid võivad sisaldada ainult Arduino, samuti Arduino ja muud arvutis töötavat tarkvara ning nad suhtlevad igaühega muud (näiteks Flash, töötlemine, MaxMSP).

13. samm: arenduskeskkond

Arduino arenduskeskkond on Arduino IDE, mille saab Internetist alla laadida.

Logige sisse Arduino ametlikule veebisaidile ja laadige alla tarkvara https://www.arduino.cc/en/Main/Software?setlang=c… Pärast Arduino IDE installimist ilmub tarkvara avamisel järgmine liides:

Arduino IDE loob vaikimisi kaks funktsiooni: seadistusfunktsiooni ja silmusefunktsiooni. Internetis on palju Arduino tutvustusi. Kui te millestki aru ei saa, võite selle otsimiseks Internetti minna.

14. samm: Arduino LCD -projekti rakendamise protsess

riistvara ühendus

Koodi kirjutamise järgmise sammu sujuvaks tagamiseks peame esmalt kindlaks määrama riistvaraühenduse töökindluse.

Selles projektis kasutati ainult nelja riistvara:

1. Arduino Mini pro arendusplaat

2. STONE STVI070WT-01 tft-lcd ekraan

3. MAX30100 südame löögisageduse ja vere hapnikuandur

4. MAX3232 (rs232-> TTL) Arduino Mini Pro arendusplaat ja STVI070WT-01 TFT-LCD ekraan on ühendatud UART kaudu, mis nõuab taseme teisendamist MAX3232 kaudu, ning seejärel ühendatakse Arduino Mini Pro arendusplaat ja moodul MAX30100 IIC liides. Pärast selget mõtlemist võime joonistada järgmise juhtmestiku pildi:

15. samm:

Veenduge, et riistvaraühenduses pole vigu, ja jätkake järgmise sammuga.

16. samm: TFT LCD kasutajaliidese kujundus

Kõigepealt peame kujundama kasutajaliidese kuvapildi, mille saab kujundada PhotoShopi või muude kujutise kujundamise tööriistade abil. Pärast kasutajaliidese ekraanipildi kujundamist salvestage pilt-j.webp

Avage tarkvara STONE TOOL2019 ja looge uus projekt:

Samm: eemaldage uues projektis vaikimisi laaditud pilt ja lisage meie kavandatud kasutajaliidese pilt

18. toiming: lisage tekstiekraani komponent

Lisage tekstiekraanikomponent, kujundage kuvari number ja kümnendkoht, hankige kuvaris teksti kuvamise komponendi salvestuskoht.

Mõju on järgmine:

19. samm:

Teksti kuvamise komponendi aadress:

• Ühendusaste: 0x0008
• Südame löögisagedus: 0x0001

Vere hapnik: 0x0005 UI liidese põhisisu on järgmine:

• Ühenduse olek
• Südame löögisageduse näidik
• Vere hapnik näitas

Samm: looge konfiguratsioonifail

Kui kasutajaliidese kujundus on lõpule viidud, saab konfiguratsioonifaili luua ja alla laadida kuvarile STVI070WT-01.

Esmalt tehke 1. samm, seejärel sisestage USB -mälupulk arvutisse ja kuvatakse ketta sümbol. Seejärel klõpsake konfiguratsioonifaili allalaadimiseks USB-mälupulgale nuppu „Laadi alla u-kettale” ja seejärel sisestage USB-mälupulk värskenduse lõpuleviimiseks seadmesse STVI070WT-01.

21. samm: MAX30100

MAX30100 suhtleb IIC kaudu. Selle tööpõhimõte on see, et südame löögisageduse ADC väärtust saab saada infrapunakiirguse abil. MAX30100 registri võib jagada viide kategooriasse: riiklik register, FIFO, juhtregister, temperatuuriregister ja ID -register. loeb kiibi temperatuuriväärtust, et parandada temperatuurist tingitud kõrvalekaldeid. ID -register saab lugeda kiibi ID -numbrit.

MAX30100 on ühendatud Arduino Mini Pro arendusplaadiga IIC kommunikatsiooniliidese kaudu. Kuna Arduino IDE-s on valmis MAX30100 raamatukogu failid, saame lugeda südame löögisageduse ja vere hapnikuandmeid ilma MAX30100 registreid uurimata. Neile, kes on huvitatud MAX30100 registri uurimisest, vaadake MAX30100 andmelehte.

Samm 22: muutke MAX30100 IIC tõmbetakistit

Tuleb märkida, et MAX30100 mooduli IIC tihvti 4,7 k tõmbetakistus on ühendatud 1,8 V pingega, mis pole teoreetiliselt probleem. Arduino IIC tihvti suhtlusloogika tase on aga 5 V, seega ei saa see Arduinoga suhelda ilma MAX30100 mooduli riistvara muutmata. Otsene side on võimalik, kui MCU on STM32 või mõni muu 3.3v loogikataseme MCU.

Seetõttu tuleb teha järgmised muudatused:

Eemaldage joonisel märgitud kolm 4,7k takistit elektrilise jootekolbiga. Seejärel keevitage kaks 4,7k takistit SDA ja SCL tihvtide külge VIN -i külge, et saaksime Arduinoga suhelda.

Samm 23: Arduino

Avage Arduino IDE ja leidke järgmised nupud:

Samm: otsige "MAX30100", et leida kaks raamatukogu MAX30100 jaoks, seejärel klõpsake nuppu Laadi alla ja installi

Samm: pärast installimist leiate MAX30100 demo Arduino LIB raamatukogu kaustast:

Samm: topeltklõpsake faili selle avamiseks

Samm: täielik kood on järgmine:

Seda demot saab otse testida. Kui riistvaraühendus on korras, saate koodikomplekti Arduibo arendusplaadile alla laadida ja vaadata jada silumise tööriistas MAX30100 andmeid.

Kogu kood on järgmine:

/* Arduino-MAX30100 oksümeetria /südame löögisageduse integreeritud andurite kogu Autoriõigus (C) 2016 OXullo Intersecans See programm on tasuta tarkvara: saate seda levitada ja /või muuta vastavalt GNU üldise avaliku litsentsi tingimustele, mille on avaldanud Free Software Foundation, kas litsentsi versioon 3 või (teie valikul) mis tahes hilisem versioon. Seda programmi levitatakse lootuses, et sellest on kasu, kuid MITTE MINGI GARANTIITA; ilma kaudse garantiita MÜÜGILIKKUSELE VÕI SÕLMIMISEKS TEATUD EESMÄRGIL. Lisateavet leiate GNU üldisest avalikust litsentsist. Koos selle programmiga oleksite pidanud saama GNU üldise avaliku litsentsi koopia. Kui ei, siis vaadake. */ #include #include "MAX30100_PulseOximeter.h" #define REPORTING_PERIOD_MS 1000 // PulseOximeter on anduri kõrgema taseme liides // see pakub: // * löögi tuvastamise aruandlust // * südame löögisageduse arvutamist // * SpO2 (oksüdatsioonitase) arvutus PulseOximeter pox; uint32_t tsLastReport = 0; // Tagasihelistamine (registreeritud allpool) käivitatakse, kui tuvastatakse impulss void onBeatDetected () {Serial.println ("Beat!"); } void setup () {Serial.begin (115200); Serial.print ("Impulssoksümeetri initsialiseerimine.."); // PulseOximeter eksemplari initsialiseerimine // Rikkeid põhjustavad tavaliselt ebaõige I2C juhtmestik, puuduv toide // või vale sihtkiip, kui (! Pox.begin ()) {Serial.println ("FAILED"); (;;) jaoks; } else {Serial.println ("EDU"); } // IR -LED -i vaikimisi kasutatav voolutugevus on 50 mA ja seda saab muuta // järgmise rea kommenteerimata jätmisega. Vaadake MAX30100_Registers.h kõiki // saadaolevaid valikuid. // pox.setIRLedCurrent (MAX30100_LED_CURR_7_6MA); // registreerige tagasilöök löökide tuvastamiseks pox.setOnBeatDetectedCallback (onBeatDetected); } void loop () {// Veenduge, et helistate värskendusele nii kiiresti kui võimalik pox.update (); // Asünkroonselt prügikasti pulsi ja oksüdatsioonitasemete jada // Mõlema jaoks tähendab väärtus 0 "kehtetut", kui (millis () - tsLastReport> REPORTING_PERIOD_MS) {Serial.print ("Heart rate:"); Serial.print (pox.getHeartRate ()); Serial.print ("bpm / SpO2:"); Serial.print (pox.getSpO2 ()); Serial.println ("%"); tsLastReport = millis (); }}

28. samm:

See kood on väga lihtne, usun, et saate sellest lühidalt aru. Pean ütlema, et Arduino modulaarne programmeerimine on väga mugav ja ma ei pea isegi aru saama, kuidas Uarti ja IIC draiverikoodi rakendatakse.

Loomulikult on ülaltoodud kood ametlik demo ja mul on siiski vaja teha mõningaid muudatusi, et andmeid STONE kuvarile kuvada.

Samm: kuvage andmed STONE Displayerile Arduino kaudu

Esiteks peame hankima selle komponendi aadressi, mis kuvab STONE kuvaris südame löögisageduse ja vere hapnikuandmed:

Minu projektis on aadress järgmine: Südame löögisageduse näidiku komponendi aadress: 0x0001 Vere hapniku kuvamooduli aadress: 0x0005 Anduri ühenduse oleku aadress: 0x0008 Kui peate vastavas ruumis kuvatavat sisu muutma, saate kuvamise sisu muuta saates andmed kuvari vastavale aadressile Arduino jadapordi kaudu.

Samm: muudetud kood on järgmine:

/* Arduino-MAX30100 oksümeetria /südame löögisageduse integreeritud andurite kogu Autoriõigus (C) 2016 OXullo Intersecans See programm on tasuta tarkvara: saate seda levitada ja /või muuta vastavalt GNU üldise avaliku litsentsi tingimustele, mille on avaldanud Free Software Foundation, kas litsentsi versioon 3 või (teie valikul) mis tahes hilisem versioon. Seda programmi levitatakse lootuses, et sellest on kasu, kuid MITTE MINGI GARANTIITA; ilma kaudse garantiita MÜÜGILIKKUSELE VÕI SÕLMIMISEKS TEATUD EESMÄRGIL. Lisateavet leiate GNU üldisest avalikust litsentsist. Koos selle programmiga oleksite pidanud saama GNU üldise avaliku litsentsi koopia. Kui ei, siis vaadake. */ #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 unsigned char heart_rate_xx0, 0], 0 = 0, 0x00}; allkirjastamata sümbol Sop2_send [8] = {0xA5, 0x5A, 0x05, 0x82, 0x00, / Sop2_dis_addr, 0x00, 0x00}; allkirjastamata char connect_sta_send [8] = {0xA5, 0x5A, 0x05, 0x82, 0x00, / connect_sta_addr, 0x00, 0x00}; // PulseOximeter on anduri kõrgema taseme liides // see pakub: // * löögisageduse tuvastamise aruandlust // * südame löögisageduse arvutamist // * SpO2 (oksüdatsioonitaseme) arvutamist PulseOximeter pox; uint32_t tsLastReport = 0; // Tagasihelistamine (registreeritud allpool) käivitatakse, kui tuvastatakse impulss void onBeatDetected () {// Serial.println ("Beat!"); } void setup () {Serial.begin (115200); // Serial.print ("Impulssoksümeetri initsialiseerimine.."); // PulseOximeter eksemplari initsialiseerimine // Rikkeid põhjustavad tavaliselt ebaõige I2C juhtmestik, puuduv toide // või vale sihtkiip, kui (! Pox.begin ()) {// Serial.println ("FAILED"); // connect_sta_send [7] = 0x00; // Serial.write (connect_sta_send, 8); (;;) jaoks; } else {connect_sta_send [7] = 0x01; Serial.write (connect_sta_send, 8); // Serial.println ("EDU"); } // IR -LED -i vaikimisi kasutatav voolutugevus on 50 mA ja seda saab muuta // järgmise rea kommenteerimata jätmisega. Vaadake MAX30100_Registers.h kõiki // saadaolevaid valikuid.pox.setIRLedCurrent (MAX30100_LED_CURR_7_6MA); // registreerige tagasilöök löökide tuvastamiseks pox.setOnBeatDetectedCallback (onBeatDetected); } void loop () {// Veenduge, et helistate värskendusele nii kiiresti kui võimalik pox.update (); // Asünkroonselt prügikasti pulsi ja oksüdatsioonitasemete jada // Mõlema jaoks tähendab väärtus 0 "kehtetut", kui (millis () - tsLastReport> REPORTING_PERIOD_MS) {// Serial.print ("Heart rate:"); // Serial.print (pox.getHeartRate ()); // Serial.print ("bpm / SpO2:"); // Seeria.print (pox.getSpO2 ()); // Serial.println ("%"); heart_rate_send [7] = (uint32_t) pox.getHeartRate (); Serial.write (südame_hinna_saatmine, 8); Sop2_saat [7] = rõuge.getSpO2 (); Serial.write (Sop2_send, 8); tsLastReport = millis (); }}

Samm: näidake Arduino abil pulssi LCD -ekraanil

Koostage kood, laadige see alla Arduino arendusplaadile ja olete valmis katsetama.

Näeme, et kui sõrmed MAX30100-st lahkuvad, kuvab pulss ja vere hapniku näit 0. Asetage sõrm MAX30100 kollektorile, et näha oma südame löögisagedust ja vere hapnikusisaldust reaalajas.

Mõju on näha järgmisel pildil: