目录
- 基于STM32的心率监测系统概述
- 核心功能模块
- 报警系统设计
- 软件算法实现
- 硬件连接参考
- 低功耗设计
- 数据可视化
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基于STM32的心率监测系统概述
该系统以STM32单片机为核心，集成心率、体温、脉搏、血氧、血压等多参数检测功能，支持蓝牙数据传输与异常报警。硬件通常采用MAX30102光学传感器测量心率和血氧，DS18B20数字温度传感器监测体温，压力传感器或光电法实现血压检测，通过HC-05/06蓝牙模块与手机APP交互。
核心功能模块
心率/血氧检测
采用PPG（光电容积图）原理，MAX30102传感器发射红外光和红光，通过反射信号计算血氧饱和度（SpO2）和心率值。STM32的ADC模块采集信号，滤波算法（如FIR或移动平均）处理后提取特征波形。
体温检测
DS18B20数字传感器通过单总线协议与STM32通信，测量范围通常为-55°C至+125°C，精度±0.5°C。传感器直接输出数字信号，无需外部ADC。
蓝牙通信
HC-05模块与STM32通过UART串口通信，传输数据至手机APP。协议通常采用自定义格式或标准健康设备协议（如IEEE 11073），数据包包含时间戳、参数值和校验位。
报警系统设计
阈值触发机制：预设心率（如<60或>100bpm）、血氧（<90%）、体温（>37.3°C）等阈值，超出时触发声光报警（蜂鸣器+LED）并通过蓝牙推送通知。STM32定时器中断实现实时监控。
软件算法实现
心率计算算法
// 示例代码：心率计算（峰值检测法）uint16_tcalculate_HR(uint16_t*samples,uint32_tsize){uint16_tpeaks=0;for(uint32_ti=1;i<size-1;i++){if(samples[i]>samples[i-1]&&samples[i]>samples[i+1]){peaks++;}}return(peaks*60)/(size/SAMPLE_RATE);// 转换为bpm}血氧计算
基于红光（R）和红外光（IR）的AC/DC分量比值：
S p O 2 = 110 − 25 × ( R A C / R D C I R A C / I R D C ) SpO2 = 110 - 25 \times \left( \frac{R_{AC}/R_{DC}}{IR_{AC}/IR_{DC}} \right)SpO2=110−25×(IRAC/IRDCRAC/RDC)
硬件连接参考
- STM32的PA0接MAX30102的INT（中断引脚）
- PB6/PB7接I2C（MAX30102通信）
- PA9/PA10接HC-05的TXD/RXD
- PC13驱动报警LED和蜂鸣器
低功耗设计
采用STM32L系列单片机，传感器间歇工作模式（如每5秒采样一次），蓝牙模块在空闲时进入AT+SLEEP模式。整体待机电流可控制在10μA以下。
数据可视化
手机APP通过ECharts或MPAndroidChart库绘制实时曲线，支持历史数据存储（SQLite数据库）。报警记录包含触发时间、参数值和恢复状态。
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