معدل ضربات القلب على شاشة STONE LCD: 7 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

منذ بعض الوقت ، وجدت وحدة استشعار معدل ضربات القلب MAX30100 في التسوق عبر الإنترنت. يمكن لهذه الوحدة جمع بيانات الأكسجين في الدم ومعدل ضربات القلب للمستخدمين ، وهي أيضًا بسيطة وسهلة الاستخدام.

وفقًا للبيانات ، وجدت أن هناك مكتبات MAX30100 في ملفات مكتبة Arduino. وهذا يعني ، إذا استخدمت الاتصال بين Arduino و MAX30100 ، فيمكنني الاتصال مباشرة بملفات مكتبة Arduino دون الحاجة إلى إعادة كتابة ملفات برنامج التشغيل. هذا شيء جيد ، لذلك اشتريت وحدة MAX30100. قررت استخدام Arduino للتحقق من معدل ضربات القلب ووظيفة جمع الأكسجين في الدم لـ MAX30100.

الخطوة 1: الوظيفة

رابط شراء الوحدة النمطية MAX30100:

item.taobao.com/item.htm؟spm=a230r.1.14.69.c0c56556o8wH44&id=559690766124&ns=1&abbucket=2#detail

ملاحظة: هذه الوحدة بشكل افتراضي فقط مع اتصالات MCU على مستوى 3.3 فولت ، لأنها تستخدم بشكل افتراضي باستخدام IIC pin ، تسحب المقاومة من 4.7 K إلى 1.8 V ، لذلك لا يوجد اتصال مع Arduino افتراضيًا ، إذا كنت تريد التواصل مع Arduino وتحتاج إلى اثنين من 4.7 K من المقاوم لسحب الدبوس IIC متصل بدبوس VIN ، سيتم تقديم هذه المحتويات في الجزء الخلفي من الفصل.

المهام الوظيفية

قبل البدء في هذا المشروع ، فكرت في بعض الميزات البسيطة: تم جمع بيانات معدل ضربات القلب وبيانات الأكسجين في الدم

يتم عرض بيانات معدل ضربات القلب والأكسجين في الدم من خلال شاشة LCD

هاتان السمتان الوحيدتان ، ولكن إذا أردنا تنفيذهما ، فعلينا فعل المزيد

التفكير:

ما سيد MCU المستخدمة؟

أي نوع من أجهزة عرض LCD؟

كما ذكرنا سابقًا ، نستخدم Arduino لـ MCU ، لكن هذا مشروع شاشة Arduino LCD ، لذلك نحتاج إلى اختيار وحدة شاشة LCD المناسبة. أخطط لاستخدام شاشة عرض LCD بمنفذ تسلسلي. لديّ جهاز عرض STONE STVI070WT هنا ، ولكن إذا احتاج Arduino إلى التواصل معه ، فإن MAX3232 مطلوب لإجراء تحويل المستوى. ثم يتم تحديد المواد الإلكترونية الأساسية على النحو التالي:

1. مجلس التنمية اردوينو ميني برو

2. MAX30100 معدل ضربات القلب ووحدة استشعار الأكسجين في الدم

3. STONE STVI070WT LCD وحدة عرض المنفذ التسلسلي

4. وحدة MAX3232

الخطوة 2: مقدمة عن الأجهزة

ماكس 30100

MAX30100 عبارة عن حل مستشعر متكامل لقياس تأكسج النبض ومراقب لمعدل ضربات القلب. فهو يجمع بين اثنين من مصابيح LED ، وكاشف ضوئي ، وبصريات محسّنة ، ومعالجة إشارات تناظرية منخفضة الضوضاء لاكتشاف قياس التأكسج النبضي وإشارات معدل ضربات القلب. يعمل MAX30100 من مصادر طاقة 1.8 فولت و 3.3 فولت ويمكن إيقاف تشغيله من خلال برامج ذات تيار احتياطي ضئيل ، مما يسمح لمصدر الطاقة بالبقاء متصلاً في جميع الأوقات. التطبيقات

● الأجهزة القابلة للارتداء

● أجهزة مساعد اللياقة البدنية

● أجهزة المراقبة الطبية

الفوائد والميزات

1 ، مقياس تأكسج النبض الكامل ومستشعر معدل ضربات القلب ، الحل يبسط التصميم

مصابيح LED مدمجة ومستشعر صور ونهاية أمامية تناظرية عالية الأداء

صغيرة 5.6 مم × 2.8 مم × 1.2 مم 14 سنًا بصريًا نظام محسن في العبوة

2 ، تشغيل منخفض الطاقة للغاية يزيد من عمر البطارية للأجهزة القابلة للارتداء

معدل العينة القابل للبرمجة وتيار LED لتوفير الطاقة

تيار اغلاق منخفض للغاية (0.7µA ، نوع)

3 ، وظائف متقدمة تعمل على تحسين أداء القياس

توفر نسبة الإشارة إلى الضوضاء العالية (SNR) مرونة قوية في الحركة الأثرية

نظام إلغاء الضوء المحيط المتكامل

قدرة عالية على معدل العينة

القدرة على إخراج البيانات بسرعة

الخطوة الثالثة: مبدأ الكشف

فقط اضغط بإصبعك على المستشعر لتقدير تشبع الأكسجين النبضي (SpO2) والنبض (ما يعادل ضربات القلب).

مقياس التأكسج النبضي (مقياس التأكسج) هو مقياس طيف صغير يستخدم مبادئ أطياف امتصاص الخلايا الحمراء المختلفة لتحليل تشبع الدم بالأكسجين. تُستخدم طريقة القياس السريعة والوقت الفعلي هذه أيضًا على نطاق واسع في العديد من المراجع السريرية. لن أقدم MAX30100 كثيرًا ، لأن هذه المواد متوفرة على الإنترنت. يمكن للأصدقاء المهتمين البحث عن معلومات وحدة اختبار معدل ضربات القلب هذه على الإنترنت ، والحصول على فهم أعمق لمبدأ الكشف عنها.

الحجر STVI070WT-01

مقدمة لجهاز العرض

في هذا المشروع ، سأستخدم STONE STVI070WT لعرض بيانات معدل ضربات القلب والأكسجين في الدم. تم دمج شريحة برنامج التشغيل داخل شاشة العرض ، وهناك برنامج يمكن للمستخدمين استخدامه. يحتاج المستخدمون فقط إلى إضافة الأزرار ومربعات النص والمنطق الآخر من خلال صور واجهة المستخدم المصممة ، ثم إنشاء ملفات التكوين وتنزيلها في شاشة العرض للتشغيل. تتواصل شاشة STVI070WT مع MCU من خلال إشارة uart-rs232 ، مما يعني أننا بحاجة إلى إضافة شريحة MAX3232 لتحويل إشارة RS232 إلى إشارة TTL حتى نتمكن من التواصل مع Arduino MCU.

إذا لم تكن متأكدًا من كيفية استخدام MAX3232 ، فيرجى الرجوع إلى الصور التالية:

إذا كنت تعتقد أن تحويل المستوى مزعج للغاية ، فيمكنك اختيار أنواع أخرى من أجهزة عرض STONE ، والتي يمكن لبعضها إخراج إشارة uart-ttl مباشرة. يحتوي الموقع الرسمي على معلومات مفصلة ومقدمة: https://www.stoneitech.com/ إذا كنت بحاجة إلى مقاطع فيديو تعليمية ودروس تعليمية لاستخدامها ، فيمكنك أيضًا العثور عليها على الموقع الرسمي.

الخطوة الرابعة: خطوات التطوير

ثلاث خطوات لتطوير شاشة عرض STONE:

صمم منطق العرض ومنطق الأزرار باستخدام برنامج STONE TOOL ، وقم بتنزيل ملف التصميم على وحدة العرض.

تتواصل MCU مع وحدة عرض STONE LCD من خلال المنفذ التسلسلي.

مع البيانات التي تم الحصول عليها في الخطوة 2 ، تقوم MCU بإجراءات أخرى.

تثبيت برنامج STONE TOOL

قم بتنزيل أحدث إصدار من برنامج STONE TOOL (حاليًا TOOL2019) من موقع الويب وقم بتثبيته. بعد تثبيت البرنامج ، سيتم فتح الواجهة التالية:

انقر فوق الزر "ملف" في الزاوية اليسرى العليا لإنشاء مشروع جديد ، والذي سنناقشه لاحقًا.

ArduinoArduino عبارة عن منصة نموذجية إلكترونية مفتوحة المصدر سهلة الاستخدام وسهلة الاستخدام. يتضمن جزء الأجهزة (لوحات التطوير المختلفة التي تتوافق مع مواصفات Arduino) وجزء البرنامج (Arduino IDE ومجموعات التطوير ذات الصلة). يتكون جزء الجهاز (أو لوحة التطوير) من متحكم دقيق (MCU) ، وذاكرة فلاش (فلاش) ، ومجموعة من واجهات الإدخال / الإخراج العالمية (GPIO) ، والتي يمكنك اعتبارها لوحة أم للكمبيوتر الصغير. يتكون جزء البرنامج بشكل أساسي من Arduino IDE على جهاز الكمبيوتر ، وحزمة دعم ذات صلة على مستوى اللوحة (BSP) ومكتبة غنية بوظائف الطرف الثالث. باستخدام Arduino IDE ، يمكنك بسهولة تنزيل BSP المرتبط بلوحة التطوير الخاصة بك والمكتبات التي تحتاجها لكتابة برامجك. Arduino هي منصة مفتوحة المصدر. حتى الآن ، كان هناك العديد من النماذج والعديد من وحدات التحكم المشتقة ، بما في ذلك Arduino Uno و Arduino Nano و ArduinoYun وما إلى ذلك ، بالإضافة إلى ذلك ، لا يدعم Arduino IDE الآن لوحات تطوير سلسلة Arduino فحسب ، بل يضيف أيضًا دعمًا للوحات التطوير الشائعة مثل مثل Intel Galileo و NodeMCU من خلال تقديم BSP. يستشعر Arduino البيئة من خلال مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار والتحكم في الأضواء والمحركات والأجهزة الأخرى للتغذية والتأثير على البيئة ، ويمكن برمجة وحدة التحكم الدقيقة الموجودة على اللوحة باستخدام لغة برمجة Arduino ، وتجميعها في ثنائيات ، وحرقها في وحدة التحكم الدقيقة. يتم تنفيذ Arduino باستخدام لغة برمجة Arduino (استنادًا إلى Wiring) وبيئة تطوير Arduino (استنادًا إلى المعالجة). يمكن أن تحتوي المشروعات القائمة على Arduino على Arduino فقط ، بالإضافة إلى Arduino والبرامج الأخرى التي تعمل على جهاز الكمبيوتر ، ويتواصلون مع كل منهم أخرى (مثل فلاش ، معالجة ، MaxMSP).

بيئة التطوير بيئة تطوير Arduino هي Arduino IDE ، والتي يمكن تنزيلها من الإنترنت. قم بتسجيل الدخول إلى الموقع الرسمي لـ Arduino وقم بتنزيل البرنامج https://www.arduino.cc/en/Main/Software؟setlang=cn بعد تثبيت Arduino IDE ، ستظهر الواجهة التالية عند فتح البرنامج:

ينشئ Arduino IDE وظيفتين افتراضيًا: وظيفة الإعداد ووظيفة الحلقة. هناك العديد من مقدمات Arduino على الإنترنت. إذا كنت لا تفهم شيئًا ما ، فيمكنك الانتقال إلى الإنترنت للعثور عليه.

الخطوة 5: عملية تنفيذ مشروع Arduino LCD

اتصال الأجهزة

للتأكد من أن الخطوة التالية في كتابة التعليمات البرمجية تسير بسلاسة ، يجب علينا أولاً تحديد موثوقية اتصال الأجهزة. تم استخدام أربع قطع فقط من الأجهزة في هذا المشروع:

1. مجلس التنمية اردوينو ميني برو

2. STONE STVI070WT شاشة TFT-LCD

3. معدل ضربات القلب MAX30100 ومستشعر الأكسجين في الدم

4. MAX3232 (rs232-> TTL) يتم توصيل لوحة تطوير Arduino Mini Pro وشاشة STVI070WT tft-lcd عبر UART ، الأمر الذي يتطلب تحويل المستوى من خلال MAX3232 ، ثم يتم توصيل لوحة تطوير Arduino Mini Pro ووحدة MAX30100 من خلال واجهة IIC بعد التفكير بوضوح يمكننا رسم صورة الأسلاك التالية:

تأكد من عدم وجود أخطاء في اتصال الأجهزة وانتقل إلى الخطوة التالية.

تصميم واجهة مستخدم LCD-TFT أولاً وقبل كل شيء ، نحتاج إلى تصميم صورة عرض واجهة المستخدم ، والتي يمكن تصميمها بواسطة PhotoShop أو أدوات تصميم الصور الأخرى. بعد تصميم صورة عرض واجهة المستخدم ، احفظ الصورة بتنسيق JPG. افتح البرنامج STONE TOOL2019 وأنشئ مشروعًا جديدًا:

قم بإزالة الصورة التي تم تحميلها افتراضيًا في المشروع الجديد ، وأضف صورة واجهة المستخدم التي صممناها ، وأضف مكون عرض النص ، وصمم رقم العرض والعلامة العشرية ، واحصل على موقع تخزين مكون عرض النص في جهاز العرض. التأثير كما يلي:

عنوان مكون عرض النص: وحدة الاتصال: 0x0008

معدل ضربات القلب: 0x0001

الأكسجين في الدم: 0x0005

المحتويات الرئيسية لواجهة UI هي كما يلي:

حالة الإتصال

عرض معدل ضربات القلب

أظهر الأكسجين في الدم

الخطوة 6: إنشاء ملف التكوين

بمجرد اكتمال تصميم واجهة المستخدم ، يمكن إنشاء ملف التكوين وتنزيله على شاشة STVI070WT.

أولاً ، قم بتنفيذ الخطوة 1 ، ثم أدخل محرك أقراص فلاش USB في الكمبيوتر ، وسيتم عرض رمز القرص. ثم انقر فوق "تنزيل إلى u-disk" لتنزيل ملف التكوين على محرك أقراص فلاش USB ، ثم أدخل محرك أقراص فلاش USB في STVI070WT لإكمال الترقية.

MAX30100MAX30100 يتواصل عبر IIC ، مبدأ عمله هو أنه يمكن الحصول على قيمة ADC لمعدل ضربات القلب من خلال الأشعة تحت الحمراء ، ويمكن تقسيم سجل MAX30100 إلى خمس فئات: سجل الحالة ، FIFO ، سجل التحكم ، سجل درجة الحرارة وسجل الهوية. يقرأ قيمة درجة حرارة الشريحة لتصحيح الانحراف الناتج عن درجة الحرارة ، ويمكن لسجل المعرف قراءة رقم معرف الشريحة.

يتم توصيل MAX30100 بلوحة تطوير Arduino Mini Pro من خلال واجهة اتصالات IIC. نظرًا لوجود ملفات مكتبة MAX30100 الجاهزة في Arduino IDE ، يمكننا قراءة بيانات معدل ضربات القلب وبيانات الأكسجين في الدم دون دراسة سجلات MAX30100.

قم بتعديل مقاومة السحب MAX30100 IIC

وتجدر الإشارة إلى أن مقاومة السحب 4.7 كيلو لدبوس IIC لوحدة MAX30100 متصلة بـ 1.8 فولت ، وهي ليست مشكلة من الناحية النظرية. ومع ذلك ، فإن مستوى منطق الاتصال لدبوس Arduino IIC هو 5 فولت ، لذلك لا يمكن الاتصال بـ Arduino دون تغيير أجهزة الوحدة النمطية MAX30100 ، يكون الاتصال المباشر ممكنًا إذا كانت MCU هي STM32 أو MCU أخرى ذات مستوى منطق 3.3 فولت. يجب إجراء التغييرات:

قم بإزالة المقاومات الثلاثة التي يبلغ حجمها 4.7 كيلو والمشار إليها في الصورة باستخدام مكواة لحام كهربائية ، ثم قم بلحام مقاومين 4.7 كيلو في دبابيس SDA و SCL إلى VIN ، حتى نتمكن من التواصل مع Arduino. أزرار:

ابحث عن "MAX30100" للعثور على مكتبتين لـ MAX30100 ، ثم انقر فوق تنزيل وتثبيت.

بعد التثبيت ، يمكنك العثور على العرض التوضيحي لـ MAX30100 في مجلد مكتبة LIB في Arduino:

انقر نقرًا مزدوجًا فوق الملف لفتحه.

يمكن اختبار هذا العرض التوضيحي مباشرة. إذا كان اتصال الأجهزة على ما يرام ، فيمكنك تنزيل تجميع الكود في لوحة تطوير Arduibo والاطلاع على بيانات MAX30100 في أداة التصحيح التسلسلي.

الخطوة 7: يمكن رؤية التأثير في الصورة التالية:

لمعرفة المزيد عن المشروع انقر هنا.

يرجى الاتصال بنا إذا كنت بحاجة إلى رمز كامل:

سأرد عليك في غضون 12 ساعة.