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【DigiKey创意大赛】家用快速体检机07+作品提交 [复制链接]

 
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家用快速体检机
作者:sipower
一、作品简介(100-200字)
(设计名称、作品照片、项目用到的板卡、芯片、模块等介绍,作品功能介绍等)
后疫情时代,人们还是不停地在复阳、发烧等状况中挣扎反复。为了减少去医院的次数,我设计这个家用快速体检机可以很方便的在自己家里进行初步筛查,通过简单的结果判断病情,再决定是否去医院。我选取了两个生理参数作为检测对象。一个血氧饱和度,一个体温。血氧饱和度对于新冠患者的重要性,从2022年底的血氧仪销售情况可见一斑,是轻症到重症的一个重要判断依据。体温则是最常规的测试手段,可以通过体温判断自己是否需要进行进一步用药。这个设备在平时不需要检测生理参数的时候,还可以当做一个电子台历来用,通过WiFi联网,可以显示时间,天气等信息。
二、系统框图(图文结合)
(设计思路、系统软硬件介绍及实现框图,以图文结合的展示)
本作品主要由三个部分组成:STM32H7B3I-DK开发板,JFH111心率血氧传感器模块,TMP117体温传感器模块。如下图。
主要工作原理:
在STM32H7B3I-DK开发板上运行FreeRTOS,通过TouchGFX生成的代码框架实现MVP架构的用户界面。JFH111心率血氧传感器通过UART4接口连接到开发板,定时发送数据包给开发板;TMP117体温传感器作为从机通过I2C4接口连接到开发板,数据准备完成后由开发板主动读取。
软件设计了两个页面,一个是台历界面,一个是体检界面。台历界面显示时钟和当地天气情况。主要包含以下元素:WiFi连接指示,时间信息,城市信息,温度,湿度,天气状况和对应图标。体检界面显示采集到的人体生理参数和波形。主要包含以下元素:心率,血氧,体温,血压,脉搏波形,时间信息。
三、各部分功能说明(图文结合)
(各部分实现的功能说明及讲解,以图文结合的展示)
1、硬件设计
STM32H7B3I-DK开发板自带4.3吋电容触摸屏,WiFi模块,USB供电电路,使用TouchGFX和STM32CubeMX等工具可以很方便的进行代码框架生成。下图是我申请到的开发板。
JFH111是惊帆科技研发的多光谱生理数据测量模块,可准确测量脉搏波形、心率值、血氧值和血管微循环参数等信息。得益于获专利保护的前端传感器技术,模块灵敏度和信噪比在同类产品中得到大幅提升。模块结合惊帆特有的信号调理技术和算法,直接输出脉搏波形、心率值、血氧值和血管微循环参数,大大降低了系统复杂程度。用户系统只需通过串口即可和模块通信,并且直接获得测量结果。在精准易用的同时,JFH111模块还具备超小体积和超低功耗的特性,提升了智能穿戴设备的续航时间和外观设计的灵活性。
下图是模块和评估板照片,本次作品使用改造连线后的评估板进行测试。
TMP117 是一款高精度数字温度传感器。它旨在满足对医用电子温度计的ASTM E1112和ISO 80601要求。TMP117 可提供 16 位温度结果,具有 0.0078°C 的分辨率,且无需校准即可在 -20°C 到 50°C 的温度范围内实现高达 ±0.1°C 的精度。TMP117 具有可兼容 I2C 和SMBus™ 的接口,具有可编程警报功能,在单路总线上最多可支持四个器件,包含用于器件编程的集成式EEPROM 和用于通用应用的额外 48 位存储器。
下图是该传感器的评估板,本次作品就是裁下前面传感器部分做探头用。
这两个传感器模块分别是串口和I2C接口,都是3.3V供电,查看STM32H7B3I-DK开发板原理图,发现可以从ARDUINO端子引出接线,如下图所示。
经过飞线连接,打胶之后,最终的成品下图。
2、软件设计
软件主要围绕着体检界面和台历界面两个页面设计,分别设计验证,最后通过SwipeContainer控件再整合到一起。
2.1、体检界面设计
在TouchGFX designer中创建一个STM32H7B3I-DK开发板适配的空工程,然后按照之前设计的UI界面添加文本和图表,如下图。
通过STM32CubeMX配置串口,RTC,I2C等外设,自动生成驱动程序代码。使用IAR EWARM集成开发环境编写代码,完善MVP架构,最终实现了体检参数采集和显示,如下图。
2.2、台历界面设计
在TouchGFX designer中创建一个屏幕,然后按照之前设计的界面图片添加元素。添加完成后如下图效果的。
参照ST官方例程《ClockAndWeather》移植WiFi模块驱动代码,我这里采用了高德API接口获取天气。基本流程如下:
先从同步时间的网站获取本机外网IP地址,然后用高德API通过IP地址获取当前的城市地址信息,最后用地址信息里面的adcode码获取天气信息。这个流程实现了城市地址自动定位,自动获取天气,比较方便,体验较好。
接下来完善MVP架构代码,最终实现了时间,地点,天气等信息显示,如下图。
最后通过SwipeContainer控件将两个界面合到一起,实现左右滑动切换页面,然后在程序中设计时间信息每秒更新一次,天气信息每小时更新一次,完成整个作品的设计开发。完成后的两个界面如下图。
以上每一步具体的设计过程均在历次发帖中详细介绍,可以通过本文第六章中的链接地址查看,此处不再赘述。

四、作品源码

(可下载的项目源码及说明,源码请上传到EEWorld下载中心,下载链接粘贴到作品文档和作品提交帖中)
家用快速体检机代码采用TouchGFX+IAR+FreeRTOS开发,支持TouchGFX和STM32CubeMX代码生成。
五、作品功能演示视频
(视频简介+链接,视频链接:可上传到EEWorld大学堂,观看链接粘贴到作品文档和作品提交帖中,也可直接上传到作品帖中)
家用快速体检机分两个界面:平时不体检时,显示电子台历界面,通过网络同步时间和天气信息并显示。当需要体检时,滑动到体检界面,可以检测心率,血氧,血压,体温。
六、项目总结
(项目文字总结+帖子分享链接汇总)
感谢EEWorld和得捷电子提供的这次机会,让我有幸体验到STM32H7B3I-DK这款开发板的强大功能。在开发过程中,感觉到ST单片机生态系统很完善,不但有非常好用的TouchGFX和STM32CubeMX代码生成工具,在技术支持方面也很不错,我遇到问题,在ST官方的论坛发帖,很快就能得到回复。在软件生态方面,国内厂商还有较大追赶的余地。
在开发初期,我想偷个懒,尝试了用Arduino和microPython做设计,但是查遍全网也没有找到比较全面合适的驱动库来支持STM32H7系列单片机的显示控制器,最终还是用的ST官方的HAL库开发。好在以前用过TouchGFX和STM32CubeMX做开发,得以顺利完成本次作品设计。
下面是历次发帖汇总:
【DigiKey创意大赛】家用快速体检机01+开箱
【DigiKey创意大赛】家用快速体检机02+UI设计
【DigiKey创意大赛】家用快速体检机03+连接硬件模块
【DigiKey创意大赛】家用快速体检机04+体检界面实现
【DigiKey创意大赛】家用快速体检机05+STM32H7B3I-DK连接WiFi校时和获取天气
【DigiKey创意大赛】家用快速体检机06+台历界面实现
七、其他

代码提交.zip (80.33 MB, 下载次数: 2) 家用快速体检机.doc (7.57 MB, 下载次数: 5)

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这个设计挺不错的,可以作为个人体检设备的demo   详情 回复 发表于 2024-4-25 16:39
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秦皇岛的老哥,有时间可以交流一下  

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我们可能认识  详情 回复 发表于 2023-12-17 17:12
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秦天qintian0303 发表于 2023-12-17 12:03 秦皇岛的老哥,有时间可以交流一下  

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私聊私聊     详情 回复 发表于 2023-12-18 09:00
 
 
 

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血压是通过脉搏波计算出来的?准确度如何?

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趋势是对的,具体数值还是有点偏差的  详情 回复 发表于 2023-12-18 09:11
 
 
 

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wangerxian 发表于 2023-12-17 19:14 血压是通过脉搏波计算出来的?准确度如何?

趋势是对的,具体数值还是有点偏差的

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我们当时也研究这个脉搏波生成血压,但是脉搏波血压特征不明显,后面就放弃了。  详情 回复 发表于 2023-12-18 09:13
 
 
 

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sipower 发表于 2023-12-18 09:11 趋势是对的,具体数值还是有点偏差的

我们当时也研究这个脉搏波生成血压,但是脉搏波血压特征不明显,后面就放弃了。

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从目前已经通过认证的设备看,可能就血氧可以通过光吸收这个方法测量是准确的,其他的如血压,血糖等从脉搏波上能反映部分信息,大致趋势能算出来,想得到准确值还是比较难。  详情 回复 发表于 2023-12-18 09:21
 
 
 

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wangerxian 发表于 2023-12-18 09:13 我们当时也研究这个脉搏波生成血压,但是脉搏波血压特征不明显,后面就放弃了。

从目前已经通过认证的设备看,可能就血氧可以通过光吸收这个方法测量是准确的,其他的如血压,血糖等从脉搏波上能反映部分信息,大致趋势能算出来,想得到准确值还是比较难。

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是啊,看来脉搏波计算一些生理参数,只能是大致趋势,不能作为实际结果。 血压还是只能用血压仪,血糖用血糖仪。  详情 回复 发表于 2023-12-18 09:55
 
 
 

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sipower 发表于 2023-12-18 09:21 从目前已经通过认证的设备看,可能就血氧可以通过光吸收这个方法测量是准确的,其他的如血压,血糖等从脉 ...

是啊,看来脉搏波计算一些生理参数,只能是大致趋势,不能作为实际结果。

血压还是只能用血压仪,血糖用血糖仪。

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目前测血压还得需要阻断血管方式比较准,血糖最次也是微创比较准。  详情 回复 发表于 2023-12-18 13:36
 
 
 

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wangerxian 发表于 2023-12-18 09:55 是啊,看来脉搏波计算一些生理参数,只能是大致趋势,不能作为实际结果。 血压还是只能用血压仪,血糖 ...

目前测血压还得需要阻断血管方式比较准,血糖最次也是微创比较准。

 
 
 

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这个设计挺不错的,可以作为个人体检设备的demo

 
 
 

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