基于stm32的脉搏血氧仪设计_简易脉搏血氧仪电路设计实验

目录
一、设计概述 1
二、设计方案 2
1、设计任务 2
1.对传感器输出的模拟信号进行AD转换 2
2.在屏幕显示脉搏波形 2
3.测量并显示心率与体温 2
4.可与上位机通过USB接口通信 2
5.按键与屏幕多级菜单设计进行人机交互 2
6.自动检测设备连接状态 2
7.数据通过ESP01S上传到服务器，实现远程监测 2
2、设计思路 2
三、 硬件电路设计 3
四、 系统程序设计 4
五、 传感器简介 8
1、Pulse sensor 8
图四 Pulse Sensor传感器 9
2、NTC负温度系数热敏电阻 9
图五 NTC电阻温度曲线 9
3、MAX30102血氧模块 9
图六 MAX30102模块 10
六、成果展示 10
图七 总装配图 11
图八 脉搏波测量 11
七、调试中出现问题的解决 12
1、调试遇到的问题 12
2、问题的解决 12
八、收获体会 13
九、器件明细清单 14
参 考 文 献 15
二、设计方案
1、设计任务
1.对传感器输出的模拟信号进行AD转换
2.在屏幕显示脉搏波形
3.测量并显示心率与体温
4.可与上位机通过USB接口通信
5.按键与屏幕多级菜单设计进行人机交互
按键：向上，向下，返回，确定
6.自动检测设备连接状态
7.数据通过ESP01S上传到服务器，实现远程监测

2、设计思路
1.采用stm32固件库开发
2.对脉搏传感器输出的模拟信号进行AD转换，采样频率100次每秒
3.转化结果采用DMA传输，避免频繁进入中断
4.开启两个串口，USART1用来调试，USART2用来发送HTTP报文
5.电源采用可充电电池供电
6.采用查表法与线性插值法获取温度
7.按键与LCD液晶屏多级菜单设计进行人机交互
按键采用外部中断：向上，向下，返回，确定
屏幕显示：体温，血氧浓度，脉搏波波形
四、系统程序设计
1、程序设计思想
毕业设计所需功能较为简单，无需操作系统，使用裸机编程足够应对需求。故采用裸机编程方式。
裸机系统通常分成轮询系统和前后台系统。轮询系统即是在裸机编程的时候，先初始化好相关的硬件，然后让主程序在一个死循环里面不断循环，顺序地做各种事情。轮询系统是一种非常简单的软件结构，通常只适用于那些只需要顺序执行代码且不需要外部事件来驱动 的就能完成的事情。例如只是实现 LED 翻转，串口输出，液晶显示等 这些操作，那么使用轮询系统将会非常完美。本文转载自http://www.biyezuopin.vip/onews.asp?id=14972但是，如果加入了按键操作等需要检测外部 信号的事件，用来模拟紧急报警，那么整个系统的实时响应能力就不会那么好了。故轮询系统只适合顺序执行的功能代码，当有外部事件驱动时，实时性就会降低。

1 int main(void) 
2 { 
3 		/* 硬件相关初始化 */ 
4 		HardWareInit(); 
5 
6 		/* 无限循环 */ 
7 	for (;;) { 
8 		/* 处理事情 1 */ 
9 		DoSomething1(); 
10 		/* 处理事情 2 */ 
11 		DoSomething2(); 
12 		/* 处理事情 3 */ 
13 		DoSomething3(); 
14 		} 
15 }
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相比轮询系统，前后台系统是在轮询系统的基础上加入了中断。外部事件的响应在中断里面完成，事件的处理还是回到轮询系统中完成，中断在这里我们称为前台，main 函数 里面的无限循环我们称为后台，在顺序执行后台程序的时候，如果有中断来临，那么中断会打断后台程序的正常执行流，转而去执行中断服务程序，在中断服务程序里面标记事件，如果事件要处理的事情很简短，则可在中断服务程序里面处理，如果事件要处理的事情比较多，则返回到后台程序里面处理。虽然事件的响应和处理是分开了，但是事件的处理还是在后台里面顺序执行的，但相比轮询系统，前后台系统确保了事件不会丢失，再加上中断具有可嵌套的功能，这可以大大的提高程序的实时响应能力。在大多数的中小型项目中，前后台系统运用的好，堪称有操作系统的效果。

1 int flag1 = 0; 
2 int flag2 = 0;  
3 
4 int main(void) 
5 { 
6 	/* 硬件相关初始化 */ 
7 	HardWareInit(); 
8 
9 	/* 无限循环 */ 
10 	for (;;) { 
11 		if (flag1) { 
12 		/* 处理事情 1 */ 
13 		DoSomething1(); 
14 		} 
15 
16 		if (flag2) { 
17 		/* 处理事情 2 */ 
18 		DoSomething2(); 
19 		} 
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21 	} 
22 } 
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尽管前后台系统利用中断一定程度上提升了轮询系统的实时性，但它并不完美。因为它将所有有可能要做的任务在死循环中无差别循环执行，CPU不停歇工作，而这些工作很多是不必要的。
相比前后台系统中后台顺序执行的程序主体，在多任务系统中，根据程序的功能，我 们把这个程序主体分割成一个个独立的，无限循环且不能返回的小程序，这个小程序我们 称之为任务。每个任务都是独立的，互不干扰的所以相比前后台系统，多任务系统的事件响应也是在中断中完成的，但是事件的处理是在任务中完成的。在多任务系统中，任务跟中断一样，也具有优先级，优先级高的任务会被优先执行。当一个紧急的事件在中断被标记之后，如果事件对应的任务的优先级足够高，就会立马得到响应。相比前后台系统，多任务系统的实时性又被提高了。

1 void DoSomething1(void) 
2 { 
3 		/* 无限循环，不能返回 */ 
4 		for (;;) { 
5 /		* 任务实体 */ 
6 			if (flag1) { 
7 
8 			} 
9 		} 
10 } 
11 
12 void DoSomething2(void) 
13 { 
14 		/* 无限循环，不能返回 */ 
15 		for (;;) { 
16 			/* 任务实体 */ 
17 			if (flag2) { 
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19 			} 
20 		} 
21 } 
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