基于STM32的无线蓝牙心电监护仪系统设计

笔墨苍炎

**单片机设计介绍，基于STM32的无线蓝牙心电监护仪系统设计

   
  一 概要

  基于STM32的无线蓝牙心电监护仪系统设计是一个融合了硬件设计、软件编程和无线通信技术的心电监测解决方案。以下是该设计的一个概要：
一、系统概述
本系统以STM32微控制器为核心，结合心电信号采集模块、蓝牙通信模块以及显示模块，实现对患者心电信号的实时采集、处理、显示和无线传输。通过蓝牙技术，系统能够将心电数据实时传输到手机或其他蓝牙设备，方便医生或患者随时查看和分析心电数据。
二、硬件设计
STM32微控制器：作为整个系统的控制核心，负责接收和处理来自心电信号采集模块的数据，并通过蓝牙模块发送数据。
心电信号采集模块：采用高性能的心电传感器，如AD8232，实现对患者心电信号的实时采集和放大。同时，通过外围电路进行滤波和调理，确保采集到的心电信号质量。
蓝牙通信模块：选用稳定的蓝牙芯片，实现与手机或其他蓝牙设备的无线连接和数据传输。该模块支持高速、低延迟的数据传输，确保心电数据的实时性和准确性。
显示模块：采用OLED或TFT液晶显示屏，实时显示患者的心电波形、心率数据以及系统状态等信息，方便医生或患者直观地了解心电情况。
三、软件设计
心电信号处理算法：通过STM32微控制器的强大计算能力，实现对采集到的心电信号进行数字滤波、特征提取和心率计算等处理。确保提取的心电数据准确可靠。
蓝牙通信协议：设计稳定、高效的蓝牙通信协议，确保心电数据的实时、可靠传输。同时，考虑数据的加密和安全性，保护患者的隐私。
用户界面设计：开发简洁、易用的用户界面，方便医生或患者查看心电波形、心率数据等信息。同时，提供设置功能，允许用户调整参数、设置报警阈值等。
四、系统特点与优势
实时性：通过蓝牙技术实现心电数据的实时传输和显示，方便医生或患者随时了解心电情况。
便携性：整个系统采用小型化设计，方便携带和使用，适用于家庭、社区、医院等多种场合。
智能性：系统具备自动分析、报警等功能，能够根据心电数据判断患者的心电状态，并在异常情况下及时发出警报。
五、测试与优化
在系统设计完成后，需要进行充分的测试和优化工作。通过实际测试验证系统的性能和稳定性，并根据测试结果对硬件和软件进行优化和改进，以提高系统的整体性能和用户体验。
综上所述，基于STM32的无线蓝牙心电监护仪系统设计是一个集硬件设计、软件编程和无线通信技术于一体的综合性项目。通过该系统的实施，可以实现对患者心电信号的实时采集、处理、显示和无线传输，为心电监测提供更加便捷、高效的解决方案。
二、功能设计

在本设计中，心电信号的采集系统主要分为模拟前端对数据的采集，微处理器对信号进行采样滤波上传，上位机部分对心率、心电波形的计算以及存储。在本设计中模拟前端采用ADI公司的一款用于心电以及其它生物电测量的集成信号调理芯片AD8232，该芯片集成了仪表放大器、增益放大器、右腿驱动电路还具有导联脱落检测功能可实现高共模抑制能力。本设计采用AD8232芯片作为信号采集模块的模拟前端，用于对人体心电信号的采集。
在考虑到本设计需要较强的信号处理能力因此微处理器采用的是STM32F103VET6，使用该芯片的原因是应为该处理器兼具了较强性能以及便宜的价格，该芯片主要用于对数据采样，并且进行IIR滤波将处理好的数据通过串口上传到上位机，同时还可以将波形数据通过显示模块显示出来。本设计最后一部分为上位机，上位机使用C#语言编写，主要实现串口读取、数据显示、数据处理保存等功能。基于以上的分析本设计采用AD8232与STM32F103VET6的搭配设是符合设计要求的。
设计思路

设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；
调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；
比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；
软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。
三、 软件设计

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。
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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。
Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图

                               
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五、 程序

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。

                               
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六、 文章目录

目 录
摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25