原标题：基于STM32F103C8T6的心率血压手表设计方案

基于STM32F103C8T6+MAX30102/MAX30100测量传感器的心率血压手表设计方案

1. 引言

心率和血压是人体健康的重要指标，随时随地监测这些参数对于预防心血管疾病至关重要。本文设计了一款基于STM32F103C8T6主控芯片和MAX30102/MAX30100传感器的智能手表，用于测量心率和血压。

2. 主要组件介绍

2.1 STM32F103C8T6

STM32F103C8T6 是一款基于ARM Cortex-M3内核的32位微控制器。其特点包括：

• 72 MHz的工作频率

• 64 KB的Flash存储器和20 KB的SRAM

• 多种接口（如USART、I2C、SPI、ADC等）

• 低功耗和高性能的特点使其非常适合应用于便携式设备

在本设计中，STM32F103C8T6作为主控芯片，负责数据采集、处理、显示和传输等功能。

2.2 MAX30102/MAX30100

MAX30102和MAX30100是用于心率和血氧饱和度检测的光学传感器。它们集成了红外发射器和光电二极管，通过光电容积脉搏波描记法（PPG）来测量心率和血氧饱和度。

MAX30102的特点：

• 支持心率和血氧饱和度测量

• 低功耗，适合便携式设备

• 数字输出，易于与微控制器连接

MAX30100的特点：

• 主要用于心率测量

• 功能较MAX30102稍弱，但成本更低

在本设计中，MAX30102/MAX30100负责心率和血氧数据的采集。

3. 硬件设计

3.1 硬件框图

硬件设计包括以下模块：

• 主控模块：STM32F103C8T6

• 传感器模块：MAX30102/MAX30100

• 显示模块：OLED显示屏

• 电源模块：锂电池及充电电路

• 通信模块：蓝牙模块（如HC-05）

3.2 连接方式

1. 主控芯片与传感器： MAX30102/MAX30100通过I2C接口与STM32F103C8T6连接。

2. 主控芯片与显示屏： OLED显示屏通过SPI或I2C接口与STM32F103C8T6连接。

3. 主控芯片与通信模块： 蓝牙模块通过USART接口与STM32F103C8T6连接。

3.3 电源设计

电源模块需要提供3.3V的稳定电压，可以通过锂电池供电，并配备充电电路，如TP4056芯片，实现便携和可充电功能。

4. 软件设计

4.1 系统架构

软件部分包括以下几个模块：

• 数据采集模块

• 数据处理模块

• 显示模块

• 通信模块

• 低功耗管理模块

4.2 数据采集

通过I2C接口从MAX30102/MAX30100传感器读取心率和血氧饱和度数据。传感器会周期性地采集光学信号，并将其转换为数字信号。

#include "stm32f1xx_hal.h"

#define MAX30102_ADDR 0x57

I2C_HandleTypeDef hi2c1;

uint8_t readMax30102(uint8_t reg) {
    uint8_t value;
    HAL_I2C_Mem_Read(&hi2c1, MAX30102_ADDR << 1, reg, I2C_MEMADD_SIZE_8BIT, &value, 1, 1000);
    return value;
}

4.3 数据处理

心率数据的处理包括去噪、滤波和脉搏检测算法。常用的算法有峰值检测和快速傅里叶变换（FFT）等。

#include <math.h>

void processHeartRate(uint8_t *data, int length) {
    // 假设data为从传感器读取的原始数据
    // 此处添加滤波算法和脉搏检测算法
}

4.4 数据显示

OLED显示屏用于实时显示心率和血氧数据。

#include "ssd1306.h"

void displayData(uint16_t heartRate, uint8_t spo2) {
    char buffer[16];
    sprintf(buffer, "HR: %d bpm", heartRate);
    ssd1306_SetCursor(0, 0);
    ssd1306_WriteString(buffer, Font_7x10, White);
    sprintf(buffer, "SpO2: %d %%", spo2);
    ssd1306_SetCursor(0, 20);
    ssd1306_WriteString(buffer, Font_7x10, White);
    ssd1306_UpdateScreen();
}

4.5 通信模块

通过蓝牙模块将数据传输到手机APP，实现数据的无线监测。

#include "usart.h"

void sendDataToPhone(uint16_t heartRate, uint8_t spo2) {
    char buffer[32];
    sprintf(buffer, "HR:%d,SpO2:%d
", heartRate, spo2);
    HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t *)buffer, strlen(buffer), 1000);
}

5. 低功耗设计

为了延长手表的使用时间，必须实现低功耗设计。STM32F103C8T6支持多种低功耗模式，如睡眠模式和停止模式。传感器和其他外设在不需要时也应进入低功耗状态。

void enterLowPowerMode(void) {
    HAL_SuspendTick();
    HAL_PWR_EnterSLEEPMode(PWR_MAINREGULATOR_ON, PWR_SLEEPENTRY_WFI);
}

void exitLowPowerMode(void) {
    HAL_ResumeTick();
}

6. 结论

通过本文的设计方案，可以实现一款基于STM32F103C8T6和MAX30102/MAX30100的智能手表，用于实时监测心率和血氧饱和度。该设计具有低功耗、高精度和便携性等优点，为个人健康监测提供了便捷的解决方案。未来可以进一步优化算法和硬件设计，提升测量精度和用户体验。