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一、前言
1.1 项目介绍
【1】开发背景
【2】项目实现的功能
【3】项目硬件模块组成
1.2 设计思路
【1】整体设计思路
【2】整体构架
【3】上位机开发思路
【4】ESP8266工作模式配置
1.3 项目开发背景
【1】选题的意义
【2】可行性分析
【3】参考文献
【4】摘要
【5】项目背景
1.4 开发工具的选择
【1】设备端开发
【2】上位机开发
1.5 系统框架图
1.6 系统功能总结
1.7 设备原理图
【1】系统整体原理图
【2】AD8232生物电信号采集模块
【3】PulseSensor心率监测模块
【4】OLED显示屏
【5】ESP8266
1.8 硬件实物图
二、硬件选型
2.1 STM32开发板
2.2 USB下载线
2.3 杜邦线(2排)
2.4 OLED显示屏
2.5 PCB版
2.6 PulseSensor心率监测模块
2.7 ESP8266 WIFI
2.8 AD8232生物电信号
2.9 锂电池供电模块
三、部署华为云物联网平台
3.1 物联网平台介绍
3.2 开通物联网服务
3.3 创建产品
(1)创建产品
(2)填写产品信息
(3)产品创建成功
(4)添加自定义模型
3.4 添加设备
(1)注册设备
(2)根据自己的设备填写
(3)保存设备信息
(4) 设备创建完成
3.5 MQTT协议主题订阅与发布
(1)MQTT协议介绍
(2)华为云平台MQTT协议使用限制
(3)主题订阅格式
(4)主题发布格式
3.6 MQTT三元组
(1)MQTT服务器地址
(2)生成MQTT三元组
3.7 模拟设备登录测试
(1)填入登录信息
(2)打开网页查看
(3)MQTT登录测试参数总结
3.2 创建IAM账户
3.3 获取影子数据
3.4 修改设备属性
四、Qt开发入门与环境搭建
4.1 Qt是什么?
4.2 Qt版本介绍
4.3 Qt开发环境安装
4.4 开发第一个QT程序
4.5 调试输出
4.6 QT Creator常用的快捷键
4.7 QT帮助文档
4.8 UI设计师使用
4.9 按钮控件组
4.10 布局控件组
4.11 基本布局控件
4.12 UI设计师的布局功能
五、上位机开发
5.1 Qt开发环境安装
5.2 新建上位机工程
5.3 设计UI界面与工程配置
【1】打开UI文件
【2】开始设计界面
5.4 设计代码
【1】获取token
【2】获取影子数据
【3】解析数据更新界面
【4】判断设备是否离线
【5】获取设备最新数据上传时间
【5】界面的数据更新
【6】绘制心电图
【7】历史数据读取与保存
5.5 编译Windows上位机
5.6 运行的界面介绍
六、实物材料图
七、STM32设备端代码设计
7.1 硬件连线
7.2 取模软件使用
7.3 通信协议
7.4 心率计算算法
7.5 自动模式控制逻辑
7.6 KEIL工程
7.7 串口打印效果
八、使用STM32代码的流程以及注意事项
8.1 第1步
8.2 第2步
8.3 第3步
8.4 第4步
九、STM32完整代码
一、前言
1.1 项目介绍
【1】开发背景
在当今社会,随着科技的发展与人们对健康日益增长的关注度,便携式医疗设备和可穿戴健康监测技术正逐渐成
为健康管理的重要组成部分。基于这一趋势,本项目设计并实现一款集成化、无线化的多参数人体生理信号监测
系统,用于实时追踪个人的心血管健康状况。
该系统的核心是基于STM32F103RCT6微控制器,这是一种高性能、低功耗的嵌入式处理器,适用于各种复杂的
控制和数据处理任务。系统利用先进的传感器技术,如光电传感器PulseSensor模块来准确测量人体脉搏血氧
饱和度及心率(PPG),同时采用AD8232生物电信号采集模块捕捉并处理人体的心电图信号(ECG),从而全面
反映用户的心脏活动状态。
为了实现数据的实时传输和远程监控,系统集成了ESP8266-WIFI模块,利用高效稳定的MQTT通信协议,将收
集到的生理数据无缝上传至华为云物联网云平台。这样一来,用户的健康数据不仅能够在本地通过0.96寸SPI接
口的OLED显示屏直观呈现,还能够通过云端同步到跨平台的应用程序上。
此外,还开发了兼容Android手机和平板以及Windows桌面环境的客户端应用程序,采用Qt框架结合C语言编
程,确保界面友好且性能优异。这些应用程序可以从华为云平台获取最新上传的设备数据,并通过实时动态更新
的折线图等形式展示心率数值及心电波形,便于用户无论身处何地都能及时掌握自身的健康状况,同时也为医疗
机构和医生提供了便利的数据访问和分析手段。
该项目构建了一个融合了先进传感技术、无线通讯能力和强大云服务的综合健康监测解决方案,服务于个人健康
管理、家庭护理乃至远程医疗等多个领域,充分体现了现代科技对提升生活质量、预防和管理疾病的积极作用。
【2】项目实现的功能
(1)PPG脉搏心率监测:
利用光电传感器PulseSensor模块,通过光体积变化描记法(Photoplethysmography,PPG)原理来实
时检测人体指尖或其他适用部位的血液容积变化,从而精确计算出每分钟心跳次数(心率)。
PPG模块捕获到的原始数据经过STM32F103RCT6主控芯片处理后,可在本地OLED显示屏上实时显示当前心
率数值。
(2)ECG心电图采集:
使用AD8232生物电信号采集模块采集人体心脏产生的微弱生物电信号,实现单导联或特定配置下的心电图
记录。
AD8232具备噪声抑制、信号放大和滤波等功能,能有效捕捉并转换高质量的心电信号,经由STM32主控芯
片解析后存储和处理。
(3)无线数据传输:
系统整合了ESP8266-WIFI模块,实现了与互联网的连接能力。
数据通过MQTT协议安全、稳定地上传至华为云物联网云平台,实现数据的远程存储和访问。
(4)云平台对接与数据可视化:
设备上传的心率和心电图数据存储在华为云平台,用户可通过专属账户登录Android手机APP或Windows电
脑端程序。
应用程序通过API与华为云平台交互,实时拉取并显示最新的人体生理数据,包括实时心率值和历史心率变
化曲线。
心电图数据则被转化为可视化图形,以折线图的形式展现心电波形特征,方便用户和医疗专业人员分析心脏
活动情况。
(5)本地数据显示:
除了云端同步外,本地硬件配备了一块0.96寸SPI接口的OLED显示屏,可以实时显示当前的脉搏心率数值
以及可能的其他关键生理指标,确保即使在无网络连接的情况下也能立即获得身体状况信息。
项目成功实现了对人体心率和心电图数据的实时采集、本地显示以及远程云端同步与分析,形成了一个完整的、
便捷的移动医疗监护解决方案。
【3】项目硬件模块组成
(1)主控模块:
STM32F103RCT6微控制器:作为整个系统的主控单元,负责协调各个硬件模块的工作,处理从传感器获取
的原始数据,执行算法计算心率等生理参数,控制OLED显示屏显示,以及通过ESP8266-WIFI模块进行数
据传输。
(2)PPG心率检测模块:
光电传感器PulseSensor模块:主要用于检测人体脉搏心率。通过手指或耳垂等透光性较好的部位获取血
流容积变化引起的光强度变化信号,进而转换为心率数据。
(3)ECG心电图采集模块:
AD8232生物电信号采集器:该模块专门用来采集人体心电信号,具有高精度、低噪声的特点,能有效地过
滤干扰信号,提取出清晰的心电信号,供主控芯片进一步处理和分析。
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DS小龙哥
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