21世纪社会人们对身心健康的渴望越来越强烈，在大部分人中都会每年定时期去医院检查身体健康情况，而这检查途中花费大量的时间精力，而这一些检查中占最大的比重的还是心率问题，因为心率不齐会引发很多健康问题，如心绞痛，心肌梗塞，头晕等。对于高工作质量时间的人群要更注意这一方面的问题，每年都有一些工作者熬夜后出现猝死在家中，这些就是因为心脏得不得休息而产生的心率问题。现代医学器械的不断发展，在对一些便携式的心率检测传输仪器还存在一些不足的问题，如对老年人心率血氧检测仪器的研究发明对市场还存在很大的发展趋势，本课题研究的是一款便携式的心率检测仪器，专门为在家庭护理而去研究和开发。本设计体积小、重量轻、抗干扰强，便携检测。本文主要介绍了短距离传输心率监测系统，基于Arduino开发板平台设计的一套心率监测与传输系统。本系统是用Android端APP接收软件、主从蓝牙的通信协议、MAX30102心率检测、OLED 显示四个系统部分组成。其MAX30102心率检测为主要模块，负责采集指尖脉动血管容积。Arduino开发板对MAX30102所采集到的数据进行运算与包装，通过HC-05主从蓝牙传输到Android端APP进行实时监测当前心率值。
目 录
引言 6
（一）心率监测系统的设计背景 6
（二）心率监测系统的发展现状与意义 6
一、总体设计方案 8
（一）系统总体框架 8
二、硬件选择 9
（一）UNO R3核心板控制开发板 9
（二）UNO R3开发板的特性 9
（三）MAX30102传感器 10
（四）0.96寸OLED显示屏 10
（五）HC05主从蓝牙 11
三、硬件系统设计 12
（一）单片机控制系统设计 12
（二）主从蓝牙通信系统设计 13
（三）OLED显示电路系统设计 14
（四）MAX30102传感器检测系统设计 15
（五）FT232RL程序下载系统设计 17
四、软件系统设计 18
（一）主程序总体框架 18
（二）软件控制蓝牙接收子程序设计 20
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（三）心率测量子程序设计 21
（四）OLED显示子程序设计 22
五、心率检测系统安装与调试 23
（一）安装 23
（二）实物调试 23
六、软件APP设计 26
结束语 28
致谢 29
参考文献资料： 30
附件一、电路原理图设计 31
附件二、心率监测实物 32
附件三、PCB图 33
附件四、底层程序设计 34
引言
（一）心率监测系统的设计背景
心率检测仪器来自于1949年的美国来自一位Holter首次创造出来，在当时推广是以Holter心电图的名字为品牌名称，国外在当时大量使用在临床医学上。能记录人体心脏在不同条件下跳动的过程情况，如休息、活动、进餐、工作、学习与睡眠等不同条件下的心跳情况。医生通过这些在不同情况下心脏跳动的规律进行对患者病情的分析与发现其存在的问题，如心律失常、心肌缺血等病情。心率资料成为判断医学的有效重要的客观依据。在此设备出现后的半个世纪，人们对其进行了不断的更新与创造有光电式，被医学界应用在不同的方面，如血压、脑电、睡眠呼吸检测等临床医学。
（二）心率监测系统的发展现状与意义
随着社会的不断发展，基于光电式心率检测设备应用在了不得领域与设备上，如电子手环、智能手表、智能护理设备等仪器上。当即应用最多的在智能手表上，只要你携带在手腕上并进行数据的校验，便可以进行记录你每天在任何情况下的心脏跳动的速度与变化。还可以进行数据的传输进行储存到设定连接的APP上，这心脏资料能在特殊医学情况下能提供参考。
国内最先应用在便捷式携带心率设备的有小米、华为等上市公司，发展的趋势还很大，市场宽广。其主要是以光电式心率检测模块中的LED光束透过人体表皮后对血管通透性折射，通过不同的折射光度进行科学计算，得到相对可靠的科学数据。
本设计主要采用于Arduino进行开发设计，通过对模块间的连接与组件来实现心率监测，也相当于对积木的拼接实现通信。这样的拼接在不同医学上也有不同应用，其中有指尖心率监测仪、腕式心率监测仪、胸贴式心率监测仪等，其原理都和光电式心率监测模块的组件大致相似。通过数据传输到特定的软件上进行对数据的显示与记录并对特殊就医时提供了有效的科学依据来预防判断临床症状的病因，如预防中风、心肌梗塞、突发性心力衰竭等风险。
总体设计方案
（一）系统总体框架
基于Arduino心率监测系统设计采用短距离传输项目架构进行设计，总设计分为四个层次架构进行说明。系统总体设计框架如图一所示。
感知层：MAX30102传感器模块实现，采集和控制由Arduino单片机进行。
网络层：是通过APP连接HC05主从蓝牙模块无线通信方式实现，随后进行数据传输。
应用层：应用层分为OLED显示与手机APP，主要是以手机端APP连接的无线通信网络进行人机交互等操作，如图1所示。


图1、系统总体设计框图
硬件选择
（一）UNO R3核心板控制开发板
本设计选用的是现在流行的开发板Arduino UNO R3是基于直插式ATmega328p为核心芯片的Arduino开发板。它有具有着14个数字输入端与输出端的引脚口（其中有6个为可用于PWM输出口）、有6个模拟输入引脚口、一个16MHz的两脚晶振、一个方孔USB口、一个DC接口、一个ICSP接口、一个贴片式四复位按键。它包含了微型控制器所需要运行的一切，你只需要简单的用下载线把它连接到PC端的USB接口，或使用ACDC适配器，再或者用5V干电池、锂电池，就可以驱动开发板、如图2所示。


图2、Arduino UNO R3
（二）UNO R3开发板的特性
（1）通信
Arduino UNO拥有一对通信接口，能通过计算机（PC端）或其他的类型Arduino、控制器等进行连接通信。ATmega328p芯片它提供了UART TTL(5V)的串口通信进行通信交流，唯一一个串口通信位于板面上的0（RX）和1（TX）两个引脚。R3上的ATmega32816U2通过FT232RL芯片与计算机上的UBS串口进行通信。
（2）电路保护装置
UNO R3上自带了一个自我恢复的保险丝，这是防止当电源电压过大或电路出现短路时进行自动断开供电，从而保护了计算机的USB口和Arduino上的ATmega328p芯片等元器件防止烧坏。
（3）资源

原文链接：http://www.jxszl.com/jsj/wlw/607506.html