基于STM32和物联网开发平台的心率监测仪设计

刘昱鑫 佟维妍 李淼 黄蒙召 付龙续

沈阳工业大学 化工过程自动化学院 辽宁 辽阳 111003

引言

当前社会老龄化发展趋势日益严重，从关注老年人身体健康的实际要求出发，需要实时监测老人的身体数据。本文利用心率传感器将被监测人的心率实时上传至云端，实现远程云监测。当监测到心率异常时，及时发出警报，减少了安全隐患、提高报警效率。

1 系统总体设计

系统以STM32F103C8T6单片机作为核心控制器，通过心率传感器采集数据送入STM32F103C8T6单片机进行数据的处理和转换。采用串口通信方式将计算结果显示在OLED屏幕上，并通过WiFi模块根据EDP协议将数据传输到OneNET云平台，实现了移动端实时接收监测数据。当心率出现异常，STM32发出报警信息，警示使用者。移动端也会接收到来自云平台的警报。这样在出现危险的第一时间做到最高效的通知。系统组成如图1所示[1]。

图1 系统组成示意图

2 系统硬件电路设计

2.1 传感器电路

心率传感器MAX30102是一个集成的脉搏血氧仪和心率监测仪生物传感器的模块。采用1.8V电源和标准的I2C兼容的通信接口。将STM32单片机的PB8、PB9这两个端口重映射作为软件I2C与MAX30102心率传感器进行通信。MAX30102的电路与连接方式如图2所示。

图2 MAX30102接线图

2.2 显示电路

系统选用0.96寸的OLED屏显示HR(心率)、SP02(血氧饱和度)数值和波形图。OLED是一种利用多层有机薄膜结构产生电致发光的器件，只需要低电压驱动，其比LCD更轻薄、亮度高、功耗低、清晰度高。将PB6、PB7这两个端口作为硬件I2C与OLED通信。0.96寸OLED显示屏与连接方式如图3所示。

图3 OLED接线图

2.3 无线通信电路

使用安信可开发的集成了ESP8266的ESP-12F Wi-Fi模块与STM32的UART2(PA2、PA3)进行串口通信。ESP-12F的管脚图与连接方式如图4所示[2]。

图4 Wi-Fi模块接线图

3 物联网平台介绍

本设计云端搭建在OneNET-中国移动物联网开发平台上。OneNET是由中国移动打造的PaaS物联网开放平台。平台能够帮助开发者轻松实现设备接入与设备连接，快速完成产品开发部署，为智能硬件、智能家居产品提供完善的物联网解决方案。

将STM32计算得出的数据传输给ESP-12F，通过EDP协议以5s为周期循环发送数据到OneNET云平台，通过OneNET云平台实时监测心率数据。若检测到心率异常时平台将会及时发出警报。Onenet平台监测数据如图5所示。

图5 基于OneNET平台的监测数据界面

4 结束语

通过以上研究发现 ，基于物联网设计的心率监测仪，有利于对心率的远程监测以及有效的预警。在此基础上，优化系统软硬件设计有利于提高心率测量的精确度与警报的准确度。基于物联网平台下设计远程医疗监护系统，可以借鉴和应用上述方法。