Sykkeen näyttäminen STONE -nestekidenäytössä Ar: 31 askelta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 08:59

lyhyt johdanto

Jokin aika sitten löysin verkkokaupasta sykesensorimoduulin MAX30100. Tämä moduuli voi kerätä käyttäjien veren happea ja syketietoja, mikä on myös yksinkertaista ja kätevää käyttää. Tietojen mukaan huomasin, että Arduino -kirjastotiedostoissa on MAX30100 -kirjastoja. Toisin sanoen, jos käytän Arduinon ja MAX30100: n välistä tiedonsiirtoa, voin soittaa suoraan Arduino -kirjaston tiedostoihin ilman, että joudun kirjoittamaan uudelleen ohjaintiedostoja. Tämä on hyvä asia, joten ostin MAX30100 -moduulin.

Vaihe 1: Päätin käyttää Arduinoa MAX30100: n sykkeen ja veren hapenkeräystoiminnon tarkistamiseen

Huomaa: tämä moduuli käyttää oletusarvoisesti vain 3,3 V: n tason MCU -tietoliikennettä, koska se käyttää oletuksena IIC -nastan vetovoimaa 4,7 K - 1,8 V, joten Arduino ei ole oletusarvoisesti yhteydessä, jos haluat kommunikoida Arduinon kanssa ja tarvitset kaksi 4,7 K IIC-nastan vetovastusta, jotka on liitetty VIN-nastaan, nämä sisällöt esitetään luvun lopussa.

Vaihe 2: Toiminnalliset tehtävät

Ennen tämän projektin aloittamista ajattelin joitain yksinkertaisia ominaisuuksia:

• Syke- ja veren happitiedot kerättiin
• Sykkeen ja veren happitiedot näytetään nestekidenäytössä

Nämä ovat ainoat kaksi ominaisuutta, mutta jos haluamme toteuttaa sen, meidän on harkittava enemmän:

• Mitä master -MCU: ta käytetään?
• Millainen lcd -näyttö?

Kuten aiemmin mainitsimme, käytämme Arduinoa MCU: ssa, mutta tämä on Arduino LCD -näyttöprojekti, joten meidän on valittava sopiva LCD -näyttömoduuli. Minulla on täällä STONE STVI070WT-01 -näyttö, mutta jos Arduino tarvitsee kommunikoida sen kanssa, MAX3232 tarvitaan tasomuunnoksen tekemiseksi. Sitten elektroniset perusmateriaalit määritetään seuraavasti:

1. Arduino Mini Pro -kehityskortti

2. MAX30100 -syke- ja verenhapen anturimoduuli

3. STONE STVI070WT-01 LCD-sarjaportin näyttömoduuli

4. MAX3232 -moduuli

Vaihe 3: Laitteiston esittely

MAX30100

MAX30100 on integroitu pulssioksimetria- ja sykemittarianturiratkaisu. Se yhdistää kaksi LEDiä, valonilmaisimen, optimoidun optiikan ja hiljaisen analogisen signaalinkäsittelyn pulssioksimetrian ja sykesignaalien havaitsemiseksi.

MAX30100 toimii 1,8 V: n ja 3,3 V: n virtalähteistä, ja sen virta voidaan katkaista ohjelmistolla, jonka valmiusvirta on vähäinen, joten virtalähde voi pysyä kytkettynä koko ajan.

Vaihe 4: Sovellukset

● Puettavat laitteet

● Fitness Assistant -laitteet

● Lääketieteelliset valvontalaitteet

Vaihe 5: Edut ja ominaisuudet

1, täydellinen pulssioksimetri ja sykesensoriratkaisu yksinkertaistavat suunnittelua

• Sisäänrakennetut LEDit, valokuva -anturi ja suorituskykyinen analoginen etupää
• Pieni 5,6 mm x 2,8 mm x 1,2 mm 14-nastainen optisesti parannettu järjestelmäpaketti

2, Erittäin pienitehoinen käyttö pidentää akun käyttöikää kannettaville laitteille

• Ohjelmoitava näytteenottotaajuus ja LED -virta virransäästöä varten
• Erittäin pieni sammutusvirta (0,7 µA, tyyp.)

3, Kehittyneet toiminnot parantavat mittausten suorituskykyä

• Korkea SNR tarjoaa vankan liikeartefaktin kestävyyden
• Integroitu ympäristön valonpoisto
• Suuri näytteenottotaito
• Nopea tiedonsiirto

Vaihe 6: Tunnistusperiaate

Paina vain sormeasi anturia vasten arvioidaksesi pulssin happisaturaation (SpO2) ja pulssin (vastaa sykettä).

Pulssioksimetri (oksimetri) on minispektrometri, joka käyttää erilaisten punasolujen absorptiospektrien periaatteita veren happikylläisyyden analysoimiseksi. Tätä reaaliaikaista ja nopeaa mittausmenetelmää käytetään myös laajalti monissa kliinisissä viitteissä. En esittele MAX30100 -laitetta liikaa, koska nämä materiaalit ovat saatavilla Internetissä. Kiinnostuneet ystävät voivat etsiä tämän syketestimoduulin tietoja Internetistä ja ymmärtää syvemmin sen havaitsemisperiaatteen.

Vaihe 7: STONE STVI070WT-01

Näytön esittely

Tässä projektissa käytän STONE STVI070WT-01: tä näyttämään syke- ja veren happitiedot. Ohjainsiru on integroitu näytön sisään, ja käyttäjille on ohjelmisto. Käyttäjien tarvitsee vain lisätä painikkeita, tekstiruutuja ja muuta logiikkaa suunniteltujen käyttöliittymäkuvien kautta ja luoda sitten kokoonpanotiedostot ja ladata ne näyttöön. STVI070WT-01: n näyttö kommunikoi MCU: n kanssa uart-rs232-signaalin kautta, mikä tarkoittaa, että meidän on lisättävä MAX3232-siru, jotta RS232-signaali voidaan muuntaa TTL-signaaliksi, jotta voimme kommunikoida Arduino MCU: n kanssa.

Vaihe 8: Jos et ole varma MAX3232: n käytöstä, katso seuraavat kuvat:

Jos tason muuntaminen on mielestäsi liian hankalaa, voit valita muun tyyppisiä STONE-näyttöjä, joista osa voi lähettää suoraan uart-ttl-signaalia.

Virallisilla verkkosivuilla on yksityiskohtaisia tietoja ja esittely:

Vaihe 9: Jos tarvitset video -opetusohjelmia ja opetusohjelmia käytettäväksi, löydät ne myös viralliselta verkkosivustolta

Vaihe 10: Kehitysvaiheet

Kolme STONE -näyttöruudun kehittämisvaihetta:

• Suunnittele näyttölogiikka ja painikelogiikka STONE TOOL -ohjelmistolla ja lataa suunnittelutiedosto näyttömoduuliin.
• MCU kommunikoi STONE LCD -näyttömoduulin kanssa sarjaportin kautta.
• Vaiheessa 2 kerättyjen tietojen avulla MCU suorittaa muita toimintoja.

Vaihe 11: STONE TOOL -ohjelmiston asennus

Lataa STONE TOOL -ohjelmiston uusin versio (tällä hetkellä TOOL2019) verkkosivustolta ja asenna se.

Kun ohjelmisto on asennettu, seuraava käyttöliittymä avataan:

Luo uusi projekti napsauttamalla vasemmassa yläkulmassa olevaa "Tiedosto" -painiketta, josta keskustelemme myöhemmin.

Vaihe 12: Arduino

Arduino on avoimen lähdekoodin elektroninen prototyyppialusta, joka on helppokäyttöinen ja helppokäyttöinen. Se sisältää laitteisto -osan (erilaisia Arduinon määritysten mukaisia kehityskortteja) ja ohjelmisto -osan (Arduino IDE ja siihen liittyvät kehityssarjat).

Laitteisto -osa (tai kehityskortti) koostuu mikro -ohjaimesta (MCU), flash -muistista (Flash) ja joukosta yleisiä tulo-/lähtöliitäntöjä (GPIO), joita voit ajatella mikrotietokoneen emolevynä. Ohjelmisto-osa koostuu pääasiassa PC: n Arduino IDE: stä, siihen liittyvästä levytason tukipaketista (BSP) ja runsaasta kolmannen osapuolen toimintokirjastosta. Arduino IDE: n avulla voit helposti ladata kehityskorttiin ja tarvitsemiisi kirjastoihin liittyvän BSP: n. ohjelmien kirjoittamiseen. Arduino on avoimen lähdekoodin alusta. Toistaiseksi on ollut monia malleja ja monia johdettuja ohjaimia, kuten Arduino Uno, Arduino Nano, ArduinoYun ja niin edelleen. kuten Intel Galileo ja NodeMCU ottamalla käyttöön BSP.

Arduino tunnistaa ympäristön erilaisten antureiden, valojen, moottoreiden ja muiden laitteiden avulla, jotka antavat palautetta ja vaikuttavat ympäristöön. Taululla oleva mikro -ohjain voidaan ohjelmoida Arduino -ohjelmointikielellä, koota binaaritiedostoiksi ja polttaa mikrokontrolleriin. for Arduino toteutetaan Arduino-ohjelmointikielellä (perustuu johdotukseen) ja Arduino-kehitysympäristöön (perustuu käsittelyyn). Arduino-pohjaiset projektit voivat sisältää vain Arduinoa sekä Arduinoa ja muita tietokoneella toimivia ohjelmistoja, ja ne kommunikoivat jokaisen kanssa muut (kuten Flash, Processing, MaxMSP).

Vaihe 13: Kehitysympäristö

Arduinon kehitysympäristö on Arduino IDE, jonka voi ladata Internetistä.

Kirjaudu Arduinon viralliselle verkkosivustolle ja lataa ohjelmisto https://www.arduino.cc/en/Main/Software?setlang=c… Arduino IDE: n asentamisen jälkeen seuraava käyttöliittymä tulee näkyviin, kun avaat ohjelmiston:

Arduino IDE luo oletuksena kaksi toimintoa: asennus- ja silmukkatoiminto. Internetissä on monia Arduino -esittelyjä. Jos et ymmärrä jotain, voit etsiä sen Internetistä.

Vaihe 14: Arduino LCD -projektin toteutusprosessi

laitteistoyhteys

Varmistaaksemme, että seuraava vaihe koodin kirjoittamisessa sujuu, meidän on ensin määritettävä laitteistoyhteyden luotettavuus.

Tässä projektissa käytettiin vain neljää laitteistoa:

1. Arduino Mini pro -kehityskortti

2. STONE STVI070WT-01 tft-lcd -näyttö

3. MAX30100 syke- ja veren happianturi

4. MAX3232 (rs232-> TTL) Arduino Mini Pro -kehityskortti ja STVI070WT-01 TFT-LCD-näyttö yhdistetään UART-liitännän kautta, mikä vaatii tasomuunnoksen MAX3232-liitännän kautta, ja sitten Arduino Mini Pro -kehityskortti ja MAX30100-moduuli IIC -liitäntä. Tarkan ajattelun jälkeen voimme piirtää seuraavan kytkentäkuvan:

Vaihe 15:

Varmista, ettei laitteistoyhteydessä ole virheitä, ja jatka seuraavaan vaiheeseen.

Vaihe 16: TFT LCD -käyttöliittymän suunnittelu

Ensinnäkin meidän on suunniteltava käyttöliittymän näyttökuva, joka voidaan suunnitella PhotoShopin tai muiden kuvasuunnittelutyökalujen avulla. Kun olet suunnitellut käyttöliittymän näyttökuvan, tallenna kuva-j.webp

Avaa ohjelmisto STONE TOOL2019 ja luo uusi projekti:

Vaihe 17: Poista oletusarvoisesti ladattu kuva uudessa projektissa ja lisää suunnittelemamme käyttöliittymäkuva

Vaihe 18: Lisää tekstinäyttökomponentti

Lisää tekstinäyttökomponentti, suunnittele näytön numero ja desimaalipiste, hanki tekstinäyttökomponentin tallennuspaikka näytössä.

Vaikutus on seuraava:

Vaihe 19:

Tekstinäytön komponentin osoite:

• Liitäntä: 0x0008
• Syke: 0x0001

Veren happi: 0x0005 Käyttöliittymän pääsisältö on seuraava:

• Yhteyden tila
• Sykenäyttö
• Veren happi näytti

Vaihe 20: Luo määritystiedosto

Kun käyttöliittymän suunnittelu on valmis, määritystiedosto voidaan luoda ja ladata STVI070WT-01-näyttöön.

Suorita ensin vaihe 1 ja aseta sitten USB -muistitikku tietokoneeseen, ja levyn symboli tulee näkyviin. Napsauta sitten "Lataa u-levylle" ladataksesi määritystiedoston USB-muistitikulle ja aseta sitten USB-muistitikku STVI070WT-01: een päivityksen suorittamiseksi.

Vaihe 21: MAX30100

MAX30100 kommunikoi IIC: n kautta ja sen toimintaperiaate on, että sykkeen ADC -arvo voidaan saada infrapuna -led -säteilyllä. MAX30100 -rekisteri voidaan jakaa viiteen luokkaan: tilarekisteri, FIFO, ohjausrekisteri, lämpötilarekisteri ja ID -rekisteri. lukee sirun lämpötila -arvon korjatakseen lämpötilan aiheuttaman poikkeaman. ID -rekisteri voi lukea sirun tunnusnumeron.

MAX30100 on liitetty Arduino Mini Pro -kehityskorttiin IIC -kommunikaatioliitännän kautta. Koska Arduino IDE: ssä on valmiita MAX30100-kirjastotiedostoja, voimme lukea syke- ja veren happitiedot tutkimatta MAX30100-rekisteriä. Jos haluat tutustua MAX30100-rekisteriin, katso MAX30100-tietolomake.

Vaihe 22: Muuta MAX30100 IIC -vetovastus

On huomattava, että MAX30100-moduulin IIC-tapin 4,7 k: n vetovoima on kytketty 1,8 volttiin, mikä ei ole teoriassa ongelma. Arduino IIC -tapin tiedonsiirtologiikan taso on kuitenkin 5 V, joten se ei voi kommunikoida Arduinon kanssa muuttamatta MAX30100 -moduulin laitteistoa.

Siksi seuraavat muutokset on tehtävä:

Irrota kolme kuvassa merkittyä 4.7k vastusta sähköisellä juotosraudalla ja hitsaa sitten kaksi 4,7k: n vastusta SDA: n ja SCL: n nastoista VIN: ään, jotta voimme kommunikoida Arduinon kanssa.

Vaihe 23: Arduino

Avaa Arduino IDE ja etsi seuraavat painikkeet:

Vaihe 24: Etsi "MAX30100" löytääksesi kaksi kirjastoa MAX30100: lle ja napsauta sitten Lataa ja asenna

Vaihe 25: Asennuksen jälkeen löydät MAX30100: n esittelyn Arduinon LIB -kirjaston kansiosta:

Vaihe 26: Avaa tiedosto kaksoisnapsauttamalla sitä

Vaihe 27: Koko koodi on seuraava:

Tämä demo voidaan testata suoraan. Jos laitteistoyhteys on kunnossa, voit ladata koodikokoelman Arduibo -kehityskortille ja nähdä MAX30100: n tiedot sarjan virheenkorjaustyökalussa.

Koko koodi on seuraava:

/* Arduino-MAX30100 oksimetria /sykkeeseen integroitu anturikirjasto Copyright (C) 2016 OXullo Intersecans Tämä ohjelma on ilmainen ohjelmisto: voit jakaa sen uudelleen ja /tai muokata sitä Free Software Foundationin julkaiseman GNU General Public License -ehdon mukaisesti, joko lisenssin versio 3 tai (valintasi mukaan) mikä tahansa myöhempi versio. Tämä ohjelma jaetaan toivossa, että siitä on hyötyä, mutta ILMAN MITÄÄN TAKUUA; ilman edes epäsuoraa takuuta kaupallisuudesta tai sopivuudesta tiettyyn tarkoitukseen. Katso lisätietoja GNU General Public License -lisenssistä. Sinun olisi pitänyt saada kopio GNU General Public License -ohjelmasta tämän ohjelman mukana. Jos ei, katso. */ #include #include "MAX30100_PulseOximeter.h" #define REPORTING_PERIOD_MS 1000 // PulseOximeter on ylemmän tason liitäntä anturiin // se tarjoaa: // * sykkeen havaitsemisraportointi // * sykelaskenta // * SpO2 (hapetustaso) laskeminen PulseOximeter pox; uint32_t tsLastReport = 0; // Takaisinsoitto (rekisteröity alla) laukaistiin, kun pulssi havaittiin mitätön onBeatDetected () {Serial.println ("Beat!"); } void setup () {Serial.begin (115200); Serial.print ("Alustava pulssioksimetri.."); // Alusta PulseOximeter -esiintymä // Virheet johtuvat yleensä väärästä I2C -johdotuksesta, puuttuvasta virtalähteestä // tai väärästä kohdesirusta, jos (! Pox.begin ()) {Serial.println ("FAILED"); (;;); } else {Serial.println ("SUCCESS"); } // IR -LEDin oletusvirta on 50 mA, ja sitä voidaan muuttaa // poistamalla seuraavan rivin kommentit. Tarkista MAX30100_Registers.h kaikista // käytettävissä olevista vaihtoehdoista. // pox.setIRLedCurrent (MAX30100_LED_CURR_7_6MA); // Rekisteröi takaisinkutsu lyönnintunnistukselle pox.setOnBeatDetectedCallback (onBeatDetected); } void loop () {// Varmista, että soitat päivitykseen mahdollisimman nopeasti pox.update (); // Synkronoitu sykkeen ja hapetustasojen laskeminen sarjaan // Molemmille 0 tarkoittaa "virheellistä", jos (millis () - tsLastReport> REPORTING_PERIOD_MS) {Serial.print ("Heart rate:"); Serial.print (pox.getHeartRate ()); Serial.print ("bpm / SpO2:"); Sarjajälki (pox.getSpO2 ()); Serial.println ("%"); tsLastReport = millis (); }}

Vaihe 28:

Tämä koodi on hyvin yksinkertainen, uskon, että ymmärrät sen yhdellä silmäyksellä. Minun on sanottava, että Arduinon modulaarinen ohjelmointi on erittäin kätevää, eikä minun tarvitse edes ymmärtää, miten Uart- ja IIC -ajurikoodi on toteutettu.

Yllä oleva koodi on tietysti virallinen esittely, ja minun on vielä tehtävä joitain muutoksia näyttääkseni tiedot STONEn näyttölaitteeseen.

Vaihe 29: Näytä tiedot STONE -näytölle Arduinon kautta

Ensinnäkin meidän on saatava sen komponentin osoite, joka näyttää sykkeen ja veren happitiedot STONEn näytössä:

Projektissani osoite on seuraava: Sykenäytön komponentin osoite: 0x0001 Veren happi -näyttömoduulin osoite: 0x0005 Anturin liitännän tilaosoite: 0x0008 Jos haluat muuttaa näytön sisältöä vastaavassa tilassa, voit muuttaa näytön sisältöä lähettämällä tietoja näytön vastaavaan osoitteeseen Arduinon sarjaportin kautta.

Vaihe 30: Muutettu koodi on seuraavanlainen:

/* Arduino-MAX30100 oksimetria /sykkeeseen integroitu anturikirjasto Copyright (C) 2016 OXullo Intersecans Tämä ohjelma on ilmainen ohjelmisto: voit jakaa sen uudelleen ja /tai muokata sitä Free Software Foundationin julkaiseman GNU General Public License -ehdon mukaisesti, joko lisenssin versio 3 tai (valintasi mukaan) mikä tahansa myöhempi versio. Tämä ohjelma jaetaan toivossa, että siitä on hyötyä, mutta ILMAN MITÄÄN TAKUUA; ilman edes epäsuoraa takuuta kaupallisuudesta tai sopivuudesta tiettyyn tarkoitukseen. Katso lisätietoja GNU General Public License -lisenssistä. Sinun olisi pitänyt saada kopio GNU General Public License -ohjelmasta tämän ohjelman mukana. Jos ei, katso. */ #Sisällytä "MAX30100_PulseOximeter. 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 on ylemmän tason liitäntä anturiin // se tarjoaa: // * sykkeen havaitsemisraportoinnin // * sykkeen laskennan // * SpO2 (hapetustaso) laskennan PulseOximeter pox; uint32_t tsLastReport = 0; // Takaisinsoitto (rekisteröity alla) laukaistiin, kun pulssi havaittiin mitätön onBeatDetected () {// Serial.println ("Beat!"); } void setup () {Serial.begin (115200); // Serial.print ("Alustava pulssioksimetri.."); // Alusta PulseOximeter -ilmentymä // Virheet johtuvat yleensä väärästä I2C -johdotuksesta, puuttuvasta virtalähteestä // tai väärästä kohdesirusta, jos (! Pox.begin ()) {// Serial.println ("FAILED"); // connect_sta_send [7] = 0x00; // Serial.write (connect_sta_send, 8); (;;); } else {connect_sta_send [7] = 0x01; Serial.write (connect_sta_send, 8); // Serial.println ("SUCCESS"); } // IR -LEDin oletusvirta on 50 mA, ja sitä voidaan muuttaa // poistamalla seuraavan rivin kommentit. Tarkista MAX30100_Registers.h kaikista // käytettävissä olevista vaihtoehdoista.pox.setIRLedCurrent (MAX30100_LED_CURR_7_6MA); // Rekisteröi takaisinkutsu lyönnintunnistukselle pox.setOnBeatDetectedCallback (onBeatDetected); } void loop () {// Varmista, että soitat päivitykseen mahdollisimman nopeasti pox.update (); // Synkronoitu sykkeen ja hapetustasojen laskeminen sarjaan // Molemmille arvo 0 tarkoittaa "virheellistä", jos (millis () - tsLastReport> REPORTING_PERIOD_MS) {// Serial.print ("Heart rate:"); // Serial.print (pox.getHeartRate ()); // Serial.print ("bpm / SpO2:"); // Sarjanjälki (pox.getSpO2 ()); // Serial.println ("%"); heart_rate_send [7] = (uint32_t) pox.getHeartRate (); Sarja.kirjoita (sydän_lataa_lähetys, 8); Sop2_lähetys [7] = pox.getSpO2 (); Serial.write (Sop2_send, 8); tsLastReport = millis (); }}

Vaihe 31: Näytä syke nestekidenäytössä Arduinon avulla

Kokoa koodi, lataa se Arduinon kehityskortille ja olet valmis aloittamaan testauksen.

Voimme nähdä, että kun sormet poistuvat MAX30100-laitteesta, syke- ja verenhapenäyttö 0. Aseta sormesi MAX30100-keräimen päälle nähdäksesi sykkeesi ja veren happitasot reaaliajassa.

Vaikutus näkyy seuraavassa kuvassa: