Cara Menampilkan Detak Jantung pada LCD BATU Dengan Ar: 31 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:53

pengantar singkat

Beberapa waktu lalu, saya menemukan modul sensor detak jantung MAX30100 di belanja online. Modul ini dapat mengumpulkan oksigen darah dan data detak jantung pengguna, yang juga sederhana dan nyaman digunakan. Menurut data, saya menemukan bahwa ada perpustakaan MAX30100 di file perpustakaan Arduino. Artinya, jika saya menggunakan komunikasi antara Arduino dan MAX30100, saya dapat langsung memanggil file perpustakaan Arduino tanpa harus menulis ulang file driver. Ini adalah hal yang baik, jadi saya membeli modul MAX30100.

Langkah 1: Saya Memutuskan untuk Menggunakan Arduino untuk Memverifikasi Detak Jantung dan Fungsi Pengumpulan Oksigen Darah MAX30100

Catatan: modul ini secara default hanya dengan komunikasi MCU level 3,3 V, karena defaultnya menggunakan resistansi pull up pin IIC sebesar 4,7 K hingga 1,8 V, jadi tidak ada komunikasi dengan Arduino secara default, jika ingin berkomunikasi dengan Arduino dan membutuhkan dua 4,7 K resistor pull-up pin IIC yang terhubung ke pin VIN, konten ini akan diperkenalkan di bagian belakang bab ini.

Langkah 2: Tugas Fungsional

Sebelum memulai proyek ini, saya memikirkan beberapa fitur sederhana:

• Data detak jantung dan data oksigen darah dikumpulkan
• Data detak jantung dan oksigen darah ditampilkan melalui layar LCD

Ini adalah dua fitur saja, tetapi jika kita ingin mengimplementasikannya, kita perlu berpikir lebih jauh:

• MCU master apa yang digunakan?
• Apa jenis layar lcd?

Seperti yang kami sebutkan sebelumnya, kami menggunakan Arduino untuk MCU, tetapi ini adalah proyek tampilan LCD Arduino, jadi kami harus memilih modul tampilan LCD yang sesuai. Saya berencana menggunakan layar tampilan LCD dengan port serial. Saya memiliki penampil STONE STVI070WT-01 di sini, tetapi jika Arduino perlu berkomunikasi dengannya, MAX3232 diperlukan untuk melakukan konversi level. Kemudian bahan dasar elektronik ditentukan sebagai berikut:

1. Papan pengembangan Arduino Mini Pro

2. Modul sensor detak jantung dan oksigen darah MAX30100

3. BATU STVI070WT-01 modul tampilan port serial LCD

4. Modul MAX3232

Langkah 3: Pengenalan Perangkat Keras

MAX30100

MAX30100 adalah solusi sensor monitor denyut jantung dan oksimetri nadi terintegrasi. Ini menggabungkan dua LED, fotodetektor, optik yang dioptimalkan, dan pemrosesan sinyal analog dengan noise rendah untuk mendeteksi oksimetri pulsa dan sinyal detak jantung.

MAX30100 beroperasi dari catu daya 1.8V dan 3.3V dan dapat dimatikan melalui perangkat lunak dengan arus siaga yang dapat diabaikan, memungkinkan catu daya untuk tetap terhubung setiap saat.

Langkah 4: Aplikasi

● Perangkat yang Dapat Dipakai

● Perangkat Asisten Kebugaran

● Perangkat Pemantauan Medis

Langkah 5: Manfaat dan Fitur

1、Oksimeter Pulsa Lengkap dan Sensor Detak JantungSolusi Menyederhanakan Desain

• LED Terintegrasi, Sensor Foto, dan Bagian Depan Analog Berperforma Tinggi
• Kecil 5.6mm x 2.8mm x 1.2mm 14-Pin Sistem-dalam-Paket yang Ditingkatkan Secara Optik

2、Operasi Daya Ultra Rendah Meningkatkan Masa Pakai Baterai untuk Perangkat yang Dapat Dipakai

• Tingkat Sampel yang Dapat Diprogram dan Arus LED untuk Penghematan Daya
• Arus Shutdown Ultra-Rendah (0,7µA, ketik)

3 Fungsi Lanjutan Meningkatkan Kinerja Pengukuran

• SNR Tinggi Memberikan Ketahanan Artefak Gerak yang Kuat
• Pembatalan Cahaya Sekitar Terintegrasi
• Kemampuan Tingkat Sampel Tinggi
• Kemampuan Output Data Cepat

Langkah 6: Prinsip Deteksi

Cukup tekan jari Anda ke sensor untuk memperkirakan saturasi oksigen (SpO2) dan denyut nadi (setara dengan detak jantung).

Oksimeter pulsa (oksimeter) adalah spektrometer mini yang MENGGUNAKAN prinsip spektrum penyerapan sel darah merah yang berbeda untuk menganalisis saturasi oksigen darah. Metode pengukuran real-time dan cepat ini juga banyak digunakan di banyak referensi klinis. Saya tidak akan memperkenalkan MAX30100 terlalu banyak, karena materi ini tersedia di Internet. Teman-teman yang tertarik dapat mencari informasi modul tes detak jantung ini di Internet, dan memiliki pemahaman yang lebih dalam tentang prinsip deteksinya.

Langkah 7: BATU STVI070WT-01

Pengantar penampil

Dalam proyek ini, saya akan menggunakan BATU STVI070WT-01 untuk menampilkan data detak jantung dan oksigen darah. Chip driver telah terintegrasi di dalam layar tampilan, dan ada perangkat lunak yang dapat digunakan pengguna. Pengguna hanya perlu menambahkan tombol, kotak teks dan logika lain melalui gambar UI yang dirancang, dan kemudian menghasilkan file konfigurasi dan mengunduhnya ke layar tampilan untuk dijalankan. Tampilan STVI070WT-01 berkomunikasi dengan MCU melalui sinyal uart-rs232, yang berarti kita perlu menambahkan chip MAX3232 untuk mengubah sinyal RS232 menjadi sinyal TTL, sehingga kita dapat berkomunikasi dengan Arduino MCU.

Langkah 8: Jika Anda Tidak Yakin Cara Menggunakan MAX3232, Silakan Lihat Gambar Berikut:

Jika menurut Anda konversi level terlalu merepotkan, Anda dapat memilih jenis penampil STONE lainnya, beberapa di antaranya dapat langsung mengeluarkan sinyal uart-ttl.

Situs web resmi memiliki informasi dan pengantar terperinci:

Langkah 9: Jika Anda Membutuhkan Video Tutorial dan Tutorial untuk Digunakan, Anda Juga Dapat Menemukannya di Situs Web Resmi

Langkah 10: Langkah Pengembangan

Tiga langkah pengembangan layar tampilan BATU:

• Rancang logika tampilan dan logika tombol dengan perangkat lunak STONE TOOL, dan unduh file desain ke modul tampilan.
• MCU berkomunikasi dengan modul tampilan LCD BATU melalui port serial.
• Dengan data yang diperoleh pada langkah 2, MCU melakukan tindakan lain.

Langkah 11: Instalasi Perangkat Lunak ALAT BATU

Unduh versi terbaru perangkat lunak STONE TOOL (saat ini TOOL2019) dari situs web, dan instal.

Setelah perangkat lunak diinstal, antarmuka berikut akan dibuka:

Klik tombol "File" di sudut kiri atas untuk membuat proyek baru, yang akan kita bahas nanti.

Langkah 12: Arduino

Arduino adalah platform prototipe elektronik open source yang mudah digunakan dan mudah digunakan. Ini termasuk bagian perangkat keras (berbagai papan pengembangan yang sesuai dengan spesifikasi Arduino) dan bagian perangkat lunak (Arduino IDE dan kit pengembangan terkait).

Bagian perangkat keras (atau papan pengembangan) terdiri dari mikrokontroler (MCU), memori Flash (Flash), dan satu set antarmuka input/output universal (GPIO), yang dapat Anda anggap sebagai motherboard mikrokomputer. Bagian perangkat lunak terutama terdiri dari Arduino IDE di PC, paket dukungan tingkat papan terkait (BSP) dan perpustakaan fungsi pihak ketiga yang kaya. Dengan Arduino IDE, Anda dapat dengan mudah mengunduh BSP yang terkait dengan papan pengembangan dan perpustakaan yang Anda butuhkan untuk menulis program Anda. Arduino adalah platform sumber terbuka. Selama ini sudah banyak model dan banyak controller turunannya, antara lain Arduino Uno, Arduino Nano, Arduino Yun dan lain sebagainya. Selain itu, Arduino IDE sekarang tidak hanya mendukung papan pengembangan seri Arduino, tetapi juga menambahkan dukungan untuk papan pengembangan populer seperti seperti Intel Galileo dan NodeMCU dengan memperkenalkan BSP.

Arduino merasakan lingkungan melalui berbagai sensor, mengendalikan lampu, motor, dan perangkat lain untuk memberi umpan balik dan memengaruhi lingkungan. Mikrokontroler di papan dapat diprogram dengan bahasa pemrograman Arduino, dikompilasi ke dalam biner, dan dibakar ke dalam mikrokontroler. Pemrograman untuk Arduino diimplementasikan dengan bahasa pemrograman Arduino (berdasarkan Pengkabelan) dan lingkungan pengembangan Arduino (berdasarkan Pemrosesan). Proyek berbasis Arduino hanya dapat berisi Arduino, serta Arduino dan perangkat lunak lain yang berjalan di PC, dan mereka berkomunikasi satu sama lain lainnya (seperti Flash, Processing, MaxMSP).

Langkah 13: Lingkungan Pengembangan

Lingkungan pengembangan Arduino adalah Arduino IDE, yang dapat diunduh dari Internet.

Masuk ke situs resmi Arduino dan unduh perangkat lunak https://www.arduino.cc/en/Main/Software?setlang=c… Setelah menginstal Arduino IDE, antarmuka berikut akan muncul ketika Anda membuka perangkat lunak:

Arduino IDE membuat dua fungsi secara default: fungsi setup dan fungsi loop. Ada banyak pengenalan Arduino di Internet. Jika Anda tidak memahami sesuatu, Anda dapat pergi ke Internet untuk menemukannya.

Langkah 14: Proses Implementasi Proyek LCD Arduino

koneksi perangkat keras

Untuk memastikan bahwa langkah selanjutnya dalam penulisan kode berjalan dengan lancar, pertama-tama kita harus menentukan keandalan koneksi perangkat keras.

Hanya empat perangkat keras yang digunakan dalam proyek ini:

1. Papan pengembangan Arduino Mini pro

2. STVI070WT-01 BATU tampilan layar tft-lcd

3. MAX30100 detak jantung dan sensor oksigen darah

4. MAX3232 (rs232-> TTL) Papan pengembangan Arduino Mini Pro dan layar tampilan TFT-LCD STVI070WT-01 terhubung melalui UART, yang memerlukan konversi level melalui MAX3232, dan kemudian papan pengembangan Arduino Mini Pro dan modul MAX30100 dihubungkan melalui antarmuka IIC. Setelah berpikir jernih, kita dapat menggambar gambar wiring berikut:

Langkah 15:

Pastikan tidak ada kesalahan dalam koneksi perangkat keras dan lanjutkan ke langkah berikutnya.

Langkah 16: Desain Antarmuka Pengguna LCD TFT

Pertama-tama, kita perlu mendesain gambar tampilan UI, yang dapat dirancang oleh PhotoShop atau alat desain gambar lainnya. Setelah mendesain gambar tampilan UI, simpan gambar dalam format JPG.

Buka perangkat lunak STONE TOOL2019 dan buat proyek baru:

Langkah 17: Hapus Gambar Yang Dimuat Secara Default di Proyek Baru, dan Tambahkan Gambar UI Yang Kami Desain

Langkah 18: Tambahkan Komponen Tampilan Teks

Tambahkan komponen tampilan teks, desain digit tampilan dan titik desimal, dapatkan lokasi penyimpanan komponen tampilan teks di penampil.

Efeknya adalah sebagai berikut:

Langkah 19:

Alamat komponen tampilan teks:

• Koneksi sta: 0x0008
• Detak jantung: 0x0001

Oksigen darah: 0x0005 Isi utama antarmuka UI adalah sebagai berikut:

• Status hubungan
• Tampilan detak jantung
• oksigen darah menunjukkan

Langkah 20: Buat File Konfigurasi

Setelah desain UI selesai, file konfigurasi dapat dibuat dan diunduh ke layar STVI070WT-01.

Pertama, lakukan langkah 1, lalu masukkan usb flash drive ke komputer, dan simbol disk akan ditampilkan. Kemudian klik "Unduh ke u-disk" untuk Mengunduh file konfigurasi ke flash drive usb, lalu masukkan flash drive usb ke STVI070WT-01 untuk menyelesaikan upgrade.

Langkah 21: MAX30100

MAX30100 berkomunikasi melalui IIC. Prinsip kerjanya adalah bahwa nilai ADC detak jantung dapat diperoleh melalui iradiasi led inframerah. Register MAX30100 dapat dibagi menjadi lima kategori: register keadaan, FIFO, register kontrol, register suhu, dan register ID. Register suhu membaca nilai suhu chip untuk memperbaiki penyimpangan yang disebabkan oleh suhu. Register ID dapat membaca nomor ID chip.

MAX30100 terhubung dengan papan pengembangan Arduino Mini Pro melalui antarmuka komunikasi IIC. Karena ada file library MAX30100 yang sudah jadi di Arduino IDE, kita dapat membaca data detak jantung dan oksigen darah tanpa mempelajari register MAX30100. Bagi yang tertarik menjelajahi register MAX30100, lihat Datasheet MAX30100.

Langkah 22: Ubah Resistor Pull-up MAX30100 IIC

Perlu dicatat bahwa resistansi pull-up 4,7k dari pin IIC modul MAX30100 terhubung ke 1,8v, yang secara teori tidak menjadi masalah. Namun, level logika komunikasi pin Arduino IIC adalah 5V, sehingga tidak dapat berkomunikasi dengan Arduino tanpa mengubah perangkat keras modul MAX30100. Komunikasi langsung dimungkinkan jika MCU adalah STM32 atau MCU level logika 3.3v lainnya.

Oleh karena itu, perlu dilakukan perubahan sebagai berikut:

Lepaskan tiga resistor 4,7k yang ditandai pada gambar dengan besi solder listrik. Kemudian las dua resistor 4,7k pada pin SDA dan SCL ke VIN, sehingga kita dapat berkomunikasi dengan Arduino.

Langkah 23: Arduino

Buka Arduino IDE dan temukan tombol berikut:

Langkah 24: Cari "MAX30100" untuk Menemukan Dua Perpustakaan untuk MAX30100, Lalu Klik Unduh dan Instal

Langkah 25: Setelah Instalasi, Anda Dapat Menemukan Demo MAX30100 di Folder Perpustakaan LIB Arduino:

Langkah 26: Klik dua kali File untuk Membukanya

Langkah 27: Kode Lengkapnya Adalah Sebagai Berikut:

Demo ini bisa langsung dicoba. Jika koneksi perangkat keras baik-baik saja, Anda dapat mengunduh kompilasi kode ke papan pengembangan Arduibo dan melihat data MAX30100 di alat debugging serial.

Kode lengkapnya adalah sebagai berikut:

/* Arduino-MAX30100 oksimetri / perpustakaan sensor terintegrasi detak jantung Hak Cipta (C) 2016 OXullo Intersecans Program ini adalah perangkat lunak gratis: Anda dapat mendistribusikannya kembali dan/atau memodifikasinya di bawah persyaratan Lisensi Publik Umum GNU yang diterbitkan oleh Free Software Foundation, baik versi 3 dari Lisensi, atau (sesuai pilihan Anda) versi yang lebih baru. Program ini disebarluaskan dengan harapan dapat bermanfaat, namun TANPA JAMINAN APAPUN; bahkan tanpa jaminan tersirat tentang KELAYAKAN DIPERDAGANGKAN atau KESESUAIAN UNTUK TUJUAN TERTENTU. Lihat Lisensi Publik Umum GNU untuk lebih jelasnya. Anda seharusnya telah menerima salinan GNU General Public License bersama dengan program ini. Jika tidak, lihat. */ #include #include "MAX30100_PulseOximeter.h" #define REPORTING_PERIOD_MS 1000 // PulseOximeter adalah antarmuka tingkat yang lebih tinggi ke sensor // ia menawarkan: // * pelaporan deteksi detak // * perhitungan detak jantung // * SpO2 (tingkat oksidasi) perhitungan cacar PulseOximeter; uint32_t tsLastReport = 0; // Callback (terdaftar di bawah) diaktifkan ketika pulsa terdeteksi void onBeatDetected() { Serial.println("Beat!"); } batalkan pengaturan() { Serial.begin(115200); Serial.print("Inisialisasi pulse oxymeter.."); // Inisialisasi instans PulseOximeter // Kegagalan umumnya disebabkan oleh kabel I2C yang tidak tepat, catu daya yang hilang // atau chip target yang salah if (!pox.begin()) { Serial.println("FAILED"); untuk(;;); } else { Serial.println("SUKSES"); } // Arus default untuk LED IR adalah 50mA dan dapat diubah // dengan menghapus komentar pada baris berikut. Periksa MAX30100_Registers.h untuk semua // opsi yang tersedia. // pox.setIRLedCurrent(MAX30100_LED_CURR_7_6MA); // Daftarkan panggilan balik untuk deteksi ketukan pox.setOnBeatDetectedCallback(onBeatDetected); } void loop() { // Pastikan untuk memanggil update secepat mungkin pox.update(); // Membuang denyut jantung dan tingkat oksidasi secara asinkron ke serial // Untuk keduanya, nilai 0 berarti "tidak valid" if (millis() - tsLastReport > REPORTING_PERIOD_MS) { Serial.print("Detak jantung:"); Serial.print(pox.getHeartRate()); Serial.print("bpm / SpO2:"); Serial.print(pox.getSpO2()); Serial.println("%"); tsLastReport = milis(); } }

Langkah 28:

Kode ini sangat sederhana, saya yakin Anda dapat memahaminya sekilas. Saya harus mengatakan bahwa pemrograman modular Arduino sangat nyaman, dan saya bahkan tidak perlu memahami bagaimana kode driver Uart dan IIC diimplementasikan.

Tentu saja, kode di atas adalah Demo resmi, dan saya masih perlu membuat beberapa perubahan untuk menampilkan data ke penampil STONE.

Langkah 29: Menampilkan Data ke STONE Displayer Melalui Arduino

Pertama, kita perlu mendapatkan alamat komponen yang menampilkan data detak jantung dan oksigen darah di displayer STONE:

Dalam proyek saya, alamatnya adalah sebagai berikut: Alamat komponen tampilan detak jantung: 0x0001 Alamat modul tampilan oksigen darah: 0x0005 Alamat status koneksi sensor: 0x0008 Jika Anda perlu mengubah konten tampilan di ruang yang sesuai, Anda dapat mengubah konten tampilan dengan mengirimkan data ke alamat tampilan layar yang sesuai melalui port serial Arduino.

Langkah 30: Kode yang Dimodifikasi Adalah Sebagai Berikut:

/* Arduino-MAX30100 oksimetri / perpustakaan sensor terintegrasi detak jantung Hak Cipta (C) 2016 OXullo Intersecans Program ini adalah perangkat lunak gratis: Anda dapat mendistribusikannya kembali dan/atau memodifikasinya di bawah persyaratan Lisensi Publik Umum GNU yang diterbitkan oleh Free Software Foundation, baik versi 3 dari Lisensi, atau (sesuai pilihan Anda) versi yang lebih baru. Program ini disebarluaskan dengan harapan dapat bermanfaat, namun TANPA JAMINAN APAPUN; bahkan tanpa jaminan tersirat tentang KELAYAKAN DIPERDAGANGKAN atau KESESUAIAN UNTUK TUJUAN TERTENTU. Lihat Lisensi Publik Umum GNU untuk lebih jelasnya. Anda seharusnya telah menerima salinan GNU General Public License bersama dengan program ini. Jika tidak, lihat. */ #include #include "MAX30100_PulseOximeter.h" #define REPORTING_PERIOD_MS 1000 #define Heart_dis_addr 0x01 #define Sop2_dis_addr 0x05 #define connect_sta_addr 0x08 unsigned char heart_rate_send[8]= {0xA5, \_, 0xA5 0x00}; unsigned char Sop2_send[8]= {0xA5, 0x5A, 0x05, 0x82, 0x00, / Sop2_dis_addr, 0x00, 0x00}; unsigned char connect_sta_send[8]={0xA5, 0x5A, 0x05, 0x82, 0x00, / connect_sta_addr, 0x00, 0x00}; // PulseOximeter adalah antarmuka tingkat yang lebih tinggi ke sensor // menawarkan: // * pelaporan deteksi detak // * perhitungan detak jantung // * Perhitungan SpO2 (tingkat oksidasi) PulseOximeter pox; uint32_t tsLastReport = 0; // Callback (terdaftar di bawah) diaktifkan ketika pulsa terdeteksi void onBeatDetected() { // Serial.println("Beat!"); } batalkan pengaturan() { Serial.begin(115200); // Serial.print("Inisialisasi pulse oxymeter.."); // Inisialisasi instans PulseOximeter // Kegagalan umumnya disebabkan oleh kabel I2C yang tidak tepat, catu daya yang hilang // atau chip target yang salah if (!pox.begin()) { // Serial.println("FAILED"); // connect_sta_send[7]=0x00; // Serial.write(koneksi_sta_kirim, 8); untuk(;;); } else { connect_sta_send[7]=0x01; Serial.write(connect_sta_send, 8); // Serial.println("SUKSES"); } // Arus default untuk LED IR adalah 50mA dan dapat diubah // dengan menghapus komentar pada baris berikut. Periksa MAX30100_Registers.h untuk semua // opsi yang tersedia.pox.setIRLedCurrent(MAX30100_LED_CURR_7_6MA); // Daftarkan panggilan balik untuk deteksi ketukan pox.setOnBeatDetectedCallback(onBeatDetected); } void loop() { // Pastikan untuk memanggil update secepat mungkin pox.update(); // Membuang detak jantung dan tingkat oksidasi secara asinkron ke serial // Untuk keduanya, nilai 0 berarti "tidak valid" if (millis() - tsLastReport > REPORTING_PERIOD_MS) { // Serial.print("Detak jantung:"); // Serial.print(pox.getHeartRate()); // Serial.print("bpm / SpO2:"); // Serial.print(pox.getSpO2()); // Serial.println("%"); heart_rate_send[7]=(uint32_t)pox.getHeartRate(); Serial.write(heart_rate_send, 8); Sop2_send[7]=pox.getSpO2(); Serial.write(Sop2_send, 8); tsLastReport = milis(); } }

Langkah 31: Tampilkan Detak Jantung pada LCD Dengan Arduino

Kompilasi kode, unduh ke papan pengembangan Arduino, dan Anda siap untuk memulai pengujian.

Kita dapat melihat bahwa ketika jari meninggalkan MAX30100, detak jantung dan oksigen darah menampilkan 0. Letakkan jari Anda pada pengumpul MAX30100 untuk melihat detak jantung dan kadar oksigen darah Anda secara real-time.

Efeknya dapat dilihat pada gambar berikut: