【DigiKey创意大赛】家用快速体检机07+作品提交

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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。

https://download.eeworld.com.cn/detail/sipower/630293

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。

https://training.eeworld.com.cn/video/38630

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

https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1258090-1-1.html

【DigiKey创意大赛】家用快速体检机02+UI设计

https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1265425-1-1.html

【DigiKey创意大赛】家用快速体检机03+连接硬件模块

https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1265430-1-1.html

【DigiKey创意大赛】家用快速体检机04+体检界面实现

https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1265438-1-1.html

【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

https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1266342-1-1.html

【DigiKey创意大赛】家用快速体检机06+台历界面实现

https://bbs.eeworld.com.cn/thread-1267145-1-1.html

七、其他

无

代码提交.zip (80.33 MB, 下载次数: 2)

2023-12-16 23:56 上传

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家用快速体检机.doc (7.57 MB, 下载次数: 5)

2023-12-16 23:56 上传

点击文件名下载附件

秦天qintian0303

秦皇岛的老哥，有时间可以交流一下  

eew_TKwwQ7

优秀

sipower

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  

我们可能认识

wangerxian

血压是通过脉搏波计算出来的？准确度如何？

秦天qintian0303

sipower 发表于 2023-12-17 17:12 我们可能认识

私聊私聊   

sipower

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

wangerxian

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。

sipower

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。

wangerxian

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。

sipower

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。

beyond_笑谈

这个设计挺不错的，可以作为个人体检设备的demo