基于单片机MAX30100血氧、心率检测系统设计
**单片机设计介绍，基于单片机MAX30100血氧、心率检测系统设计
文章目录
- 一 概要
- 二、功能设计
- 设计思路
- 三、 软件设计
- 原理图
- 五、 程序
- 六、 文章目录
一 概要
基于单片机MAX30100血氧、心率检测系统设计概要如下：
一、引言
随着人们对健康监测需求的日益增长，血氧和心率作为重要的生理参数，其监测设备得到了广泛的应用。基于单片机MAX30100的血氧、心率检测系统以其高精度、低功耗和便携性，成为了市场上备受欢迎的产品。该系统利用MAX30100传感器，结合单片机技术，实现了对血氧饱和度和心率的实时监测和显示。
二、系统组成
核心组件：MAX30100是该系统的核心组件，它集成了两个LED（红色和红外）、一个光电探测器、优化的光学器件和低噪声模拟信号处理模块，能够同时检测血氧饱和度和心率信号。
单片机：作为主控核心，单片机负责读取MAX30100传感器输出的信号，进行数据处理和分析，并控制相关模块的工作。
电源模块：为系统提供稳定的电源供应，确保各模块正常工作。
显示模块：用于显示测量得到的血氧饱和度和心率值，可以采用液晶屏或OLED屏等显示方式。
蓝牙模块：实现系统与手机等外部设备的无线连接，方便用户通过手机查看测量结果和设置参数。
三、工作原理
MAX30100的工作原理基于光容积法（PPG）。当红外LED灯照射手指时，携带氧气的红血球会吸收较多的红外光（850-1000nm），而未携带氧气的红血球则吸收较多的红光（600-750nm）。通过测量两种光的吸收差异，系统可以计算出血氧饱和度。同时，由于心脏跳动时血管舒张和收缩会导致血流量的变化，进而影响到光的透射量，因此系统还可以根据光透射量的变化来测量心率。
四、功能特点
高精度：MAX30100传感器集成了高性能的光电探测器和低噪声模拟信号处理模块，能够实现对血氧饱和度和心率的精确测量。
低功耗：系统采用低功耗设计，确保在持续监测过程中具有较长的使用寿命。
实时性：单片机能够快速读取MAX30100传感器输出的信号，实现血氧饱和度和心率的实时监测和显示。
便携性：系统体积小巧、重量轻，方便用户随身携带和使用。
无线连接：通过蓝牙模块，系统可以与手机等外部设备实现无线连接，方便用户查看测量结果和设置参数。
五、总结
基于单片机MAX30100的血氧、心率检测系统以其高精度、低功耗、实时性和便携性等特点，成为了市场上备受欢迎的健康监测设备。该系统不仅适用于家庭健康监测，还可广泛应用于医疗、运动健身等领域。
二、功能设计
基于美信MAX30100/MAX30102传感器设计的血氧和心率检测，以单片机STM32F103CBT6为主控核心，其中涉及电源模块、心率血氧模块、蓝牙模块。电源模块是提供所有系统的供电，心率血氧是整个系统功能的实现，MCU读取心率血氧信号，分析数据，蓝牙模块是实现无线的一种方式，连接外部和单片机。
本设计可以通过手机蓝牙连接。测量者可将手指放于被测处，测得的数据可在单片机上直观显示或者是电脑显示。在数据显示的问题上，本设计采用了二种方法，一种是手机蓝牙连接，利用手机蓝牙连接硬件电路的蓝牙模块，通过蓝牙传输数据送往手机显示，第二种是单片机液晶屏显示，被测者可在液晶屏上直接获取自己的血氧脉搏的数据。 最终，被测者可获得自己的心率和血氧值。
设计思路
设计思路
文献研究法：搜集整理相关单片机系统相关研究资料，认真阅读文献，为研究做准备；
调查研究法：通过调查、分析、具体试用等方法，发现单片机系统的现状、存在问题和解决办法；
比较分析法：比较不同系统的具体原理，以及同一类传感器性能的区别，分析系统的研究现状与发展前景；
软硬件设计法：通过软硬件设计实现具体硬件实物，最后测试各项功能是否满足要求。
三、 软件设计
本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。
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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。
Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图
五、 程序
本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。
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六、 文章目录
目 录
摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25
