基于STM32和手机APP的智能血压计监测系统设计及实现

2019-01-30杨日容

电子技术与软件工程 2019年2期

文/杨日容

1 引言

图1：系统结构图

当前，人们生活水平逐步提高，但是环境的污染却越来越严重，食品的安全问题越来越突出，各类慢性疾病越来越年轻化，这些现象使得人们越来越关注自身的健康。随着科技的快速发展，传统的医院医疗健康监测已经远远不能满足人们的需求。血压值是反映人体生理机能的重要参数，在健康监测领域具有极其重要的参考价值。血压测量分为有创和无创两种，现在常用的是无创测量方法，比如示波法、容积扫描法、动脉张力法等，这些测量方法的共同特点是在血压测量过程中都需要用到压力式充气袖带，设备使用受到时间、地点和专业知识的限制，整个血压测量过程需要一分钟左右，所得到的数据都是单点离散数据，不能及时捕捉到人体的实时血压，被测者更需要的是日常生活中长时间的连续血压测量监测，期望可以突破医疗专业知识的局限通过直观的信息浏览自行掌握血压健康的动态变化，能够进行血压测量数据的长期连续跟踪、存储、分析，给使用者提供直观、直接的健康指导。本文在设计研制基于STM32的电子血压计的基础上，以多种通信技术为支撑，依靠两种主流的数据传输技术，设计手机APP监控界面，实时显示被测者的测量数据、健康信息等，提供使用者所需的信息，满足用户的多样需求。

2 系统总体结构及组成

基于STM32和手机APP的智能血压计监测系统的整体结构如图1所示。

系统下位机的中央处理器采用STM32F103C8T6，这是一款基于ARM Cortex-M内核STM32系列的32位微控制器，处理速度达72MHZ，采用锂电池usb充电方式给底层硬件供电，为了避免掉电数据第丢失系统同时采用了RTC电池供电方式，设计了电源保护电路保证系统的安全性，血压采集模块使用YKB1712 脉搏血压传感器芯片，通过算法实现准确的脉搏测量和血压计算，系统近端的人机交互通过四个按键和OLED显示屏实现，显示屏实时显示被测者的血压数据，当前血压值超过高低极限值时系统在硬件端将通过蜂鸣器报警提醒，同时系统通过蓝牙模块或wifi模块和手机通信，在手机端通过自行开发的APP实现血压的监测，达到用户的系统功能需求。

3 电子式血压监测系统与上位机通信设计

系统下位机STM32控制器和手机端的通信通过复用GPIO的USART_TX和USART_RX功能完成，蓝牙模块选择HC05，模块采用CSR主流蓝牙芯片，并按照蓝牙V2.0协议标准通信，通信距离可以达到8米-10米，占用控制器的PA2口和PA3口，硬件接线图如图2所示。Wi-Fi模块选择串口通信的ESP8266，内置TCP/IP协议栈，实物图如图3所示，占用控制器PB10口和PB11口。

通信程序主要如下：

图2：蓝牙模块硬件设计图

图3：Wi-Fi模块实物图

使用者可以通过手机端选择进行蓝牙设备匹配还是wifi连接，手机端设计了血压监测系统的APP，可以实现实时数据的显示、存储、分析，并进行一个月以内历史测量数据的查询，当手机端监测到测量数据超过高极限血压值和低极限血压值时，会以信息推送的方式及时发送到用户手机端显示提醒信息。系统设计的手机APP主界面如图4所示，分为首页、历史数据查询和个人中心三个页面。

4 测试结果

所设计研制的系统完成后，主要从两个方面来进行测试，第一是在系统底层硬件部分测试，通过样本使用者10人佩戴电子血压计，在OLED显示器端观察测量数据，包括收缩压、舒张压、心率等，实物测试如图5所示，并和传统袖带式血压计测量数据进行比较，误差在±6以内，基本可以实现准确测量。第二是在手机端测试，通过APP观察实时在手机上显示的数据和底层数据是否一致，实际测试如图6所示。