健康一体机

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    健康一体机芯片蓝牙模块控制系统设计

    设计与实现了一种基于芯片、用于居家环境下的健康一体机控制系统。该系统由电源管理模块、蓝牙模块、SD卡模块、OLED显示模块等几部分组成,可以用于控制与处理多生理参数模块采集到的心电、血氧饱和浓度、血压、脉搏率、呼吸率、体温等人体生理信息数据,并且可以对数据解析进行OLED屏显示以及通过蓝牙或串口发送给外界显示设备进行显示。系统利用模块化设计理念,可以适应不同多生理参数采集模块,具有多功能、健康一体机扩展性能好、可移植性高等特点。同时,系统利用OLED屏进行显示,区别于传统的医用大型设备,有效地减小了设备体积,降低了设备使用功耗,便于居家环境下使用。

健康一体机芯片蓝牙模块控制系统设计


    人体各项生理参数反映着人体健康方面的信息,近年来,人们的医疗观念逐渐从传统的疾病治疗向早期预防和保健护理方面转变,希望能够在家中方便及时地了解病人、老年人和儿童等家庭成员的身体状况,甚至希望在无人看管的情况下能够随时监护病人的健康状态,实现对亚健康、潜伏性疾病人群的常见疾病、健康一体机突发疾病的早期发现和预测[1]。因此,一款便于携带、操作简便、适宜家庭用户使用的并且可以用于健康信息监测的智能化、个性化的健康采集和管理终端——基于STM32控制系统的健康一体机成为了市场的迫切需求。

    本控制系统可以控制多生理参数模块检测人体某些重要的生理参数,如心电(ECG)、血氧饱和度(SPO2)、呼吸(RESP)、无创血压(NBP(收缩压、平均压和舒张压))、体温(Temp)以及脉搏(Pulse),能够在居家环境下通过OLED屏幕实时显示测量结果,通过电视机顶盒与电视机连接实时显示测量结果,健康一体机也可以连接电脑、智能手持终端显示测量结果。该系统通过有线和无线传输方式实现与计算机通信,可以把测量到的数据发送到数据库中,同时也可以储存到MicroSD卡中,以便日后医生诊断用户病情时作为一定的参考。由控制系统组成的健康一体机的使用环境为居家环境,如家中客厅的沙发茶几以及卧室中的床头柜均可以摆放该设备。

健康一体机芯片蓝牙模块控制系统设计


    对于家庭用户来说,该设备连接方式简单,健康一体机便于操作且易于摆放,从而区别于传统的参数单一、功能简单、体积较大而又仅限于在医院使用的大型医用设备。

    1控制系统的总体设计

    健康一体机控制系统以STM32芯片为控制核心,由电源管理模块、蓝牙模块、RS232通信模块、SD卡模块、OLED显示模块等组成,其整体架构如图1所示。控制系统与外部显示设备的连接分为有线和无线方式,有线方式下使用RS232串口,无线方式下使用蓝牙方式。数据实时显示分为独立屏和外接设备显示,独立显示采用了OLED屏,外界显示为PC、电视机连接机顶盒、智能手持终端等方式。

    2控制系统的硬件电路设计与软件设计

    2.1芯片选择

    本系统选用意法半导体STM32F103VCT6芯片为主控芯片,该芯片以ARMCortex-M3为内核,是32bit芯片,时钟频率为72MHz,从而区别于功能简单的8bit单片机。专门应用于对性能要求较高、成本要求较低以及低功耗的场合,是一款在医疗设备里比较常用的芯片。

    2.2控制系统的硬件设计

健康一体机芯片蓝牙模块控制系统设计


    控制系统的硬件设计本系统通过控制与接收多生理参数采集模块采集到的生理信号数据,通过串行通信2口传送到主控芯片,主控芯片对数据进行解析,然后通过控制OLED显示屏进行测量结果显示,或通过有线、无线方式传送到显示终端。同时,将采集到的数据通过SD卡电路部分保存到MicroSD卡中,方便用户数据的拷贝和查看。模块程序下载同时设计JTAG下载和串口下载两种方式,通过BOOT位进行设定。模块装有3V备份电池,为RTC时钟提供备份电源,能保障系统断电后时钟数据恢复正常。图2所示为控制及数据处理模块的部分硬件电路。


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