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基于STM32F103C8T6+MAX30102测量传感器+ADXL345的心率血压手表设计方案

来源： elecfans

2022-07-28

类别：健康医疗

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拍明芯城

原标题：基于STM32F103C8T6的心率血压手表设计方案

基于STM32F103C8T6+MAX30102+ADXL345的心率血压手表设计方案

引言

现代智能手表不仅仅是时间显示器，更是健康监测的多功能设备。它们能实时监测用户的心率、血压、运动数据等，为健康管理提供有力支持。本文详细介绍基于STM32F103C8T6微控制器、MAX30102光学心率传感器和ADXL345加速度传感器的心率血压手表设计方案，涵盖硬件设计、软件设计、数据处理及传输等方面。

系统概述

硬件组成

主控芯片：STM32F103C8T6
心率传感器：MAX30102
加速度传感器：ADXL345
显示模块：OLED屏
通信模块：蓝牙模块（如HC-05）
电源管理模块：锂电池及充电管理电路
其他：按键、振动电机、外壳等

各模块功能及作用

STM32F103C8T6

STM32F103C8T6是一款基于ARM Cortex-M3内核的32位微控制器，具有以下特性：

工作频率：72MHz
存储：64KB Flash，20KB SRAM
接口：多种I/O接口，包括USART、SPI、I2C、ADC等
功耗：低功耗特性，适合便携式设备

在本设计中，STM32F103C8T6作为主控芯片，负责以下任务：

采集传感器数据（MAX30102和ADXL345）
数据处理及心率、血压计算
显示数据到OLED屏
通过蓝牙模块与手机APP通信
管理电源及其他外设

MAX30102

MAX30102是一款集成了脉搏血氧和心率监测功能的光电传感器，具备以下特性：

双波长LED（红光和红外光）
集成的光电探测器
低功耗设计

MAX30102通过I2C接口与STM32F103C8T6通信，采集光学信号并传递给主控芯片进行处理。

ADXL345

ADXL345是一款三轴加速度传感器，具有以下特性：

高分辨率（13位）
低功耗
I2C/SPI接口

ADXL345用于监测用户的运动状态，为运动检测和数据校正提供支持。

硬件设计

硬件连接图

STM32F103C8T6与MAX30102的连接

VCC -> 3.3V
GND -> GND
SCL -> I2C1_SCL (PB6)
SDA -> I2C1_SDA (PB7)
INT -> 中断引脚（可选）

STM32F103C8T6与ADXL345的连接

VCC -> 3.3V
GND -> GND
SCL -> I2C1_SCL (PB6)
SDA -> I2C1_SDA (PB7)
CS -> GND (使用I2C接口)
INT1/INT2 -> 中断引脚（可选）

STM32F103C8T6与OLED屏的连接

VCC -> 3.3V
GND -> GND
SCL -> I2C2_SCL (PB10)
SDA -> I2C2_SDA (PB11)

STM32F103C8T6与蓝牙模块的连接

VCC -> 3.3V
GND -> GND
TX -> USART1_RX (PA10)
RX -> USART1_TX (PA9)

电源管理模块

通过锂电池和充电管理电路为系统供电

PCB设计

在设计PCB时，应注意各模块之间的干扰，尤其是MAX30102传感器的光学信号容易受到环境光的影响，因此应妥善屏蔽和布局。此外，考虑到设备的便携性，尽量减少PCB尺寸，并合理布局元器件。

软件设计

软件框架

主程序

初始化系统
定时采集传感器数据
调用数据处理算法
更新显示
处理用户输入及蓝牙通信

传感器数据采集

MAX30102数据采集
ADXL345数据采集

数据处理

信号滤波及降噪
心率计算
血压估算（需要结合具体算法）

显示及通信

OLED屏显示更新
蓝牙通信协议及数据传输

关键代码示例

初始化及主循环

#include "stm32f1xx.h"
#include "max30102.h"
#include "adxl345.h"
#include "oled.h"
#include "bluetooth.h"

int main(void) {
    SystemInit();
    MAX30102_Init();
    ADXL345_Init();
    OLED_Init();
    Bluetooth_Init();

    while (1) {
        MAX30102_ReadData();
        ADXL345_ReadData();
        ProcessSensorData();
        UpdateDisplay();
        HandleBluetoothCommunication();
        Delay(100); // 延时100ms
    }
}

蓝牙通信

void HandleBluetoothCommunication(void) {
    if (Bluetooth_DataAvailable()) {
        char cmd = Bluetooth_ReadData();
        switch (cmd) {
            case 'H': // 发送心率数据
                Bluetooth_SendData(heart_rate);
                break;
            case 'A': // 发送加速度数据
                Bluetooth_SendData(x);
                Bluetooth_SendData(y);
                Bluetooth_SendData(z);
                break;
            // 其他命令处理
        }
    }
}