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MAX30102空气质量监测模块STM32源程序与资料

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ID:802483 发表于 2020-7-13 11:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
空气质量监测模块芯片数据手册、电路图及测试程序

电路原理图如下：
51hei.png

功能实现：采用STM32F103C8T6小板，驱动血氧心率传感器max30102，实现PPG信号采集，并将计算的心率和血氧值显示在0.96寸OLED和串口上。
软件实现：ST标准库3.5
硬件连接：
MAX30102:
    VCC<->3.3V
    GND<->GND
    SCL<->PB7
    SDA<->PB8
    IM<->PB9
0.96inch OLED :
    VCC<->3.3V
    GND<->GND
    SCL<->PA5
    SDA<->PA6
    RST<->PA3
    DC<->PA4
    CS<->PA2
USB-TTL:
    5V<->5V
    GND<->GND
    RXD<->PA9
    TXD<->PA10

单片机源程序如下:
  1. #include "led.h"
  2. #include "delay.h"
  3. #include "sys.h"
  4. #include "usart.h"
  5. #include "max30102.h"
  6. #include "myiic.h"
  7. #include "algorithm.h"
  8. #include "oled.h"

  10. uint32_t aun_ir_buffer[500]; //IR LED sensor data
  11. int32_t n_ir_buffer_length;    //data length
  12. uint32_t aun_red_buffer[500];    //Red LED sensor data
  13. int32_t n_sp02; //SPO2 value
  14. int8_t ch_spo2_valid;   //indicator to show if the SP02 calculation is valid
  15. int32_t n_heart_rate;   //heart rate value
  16. int8_t  ch_hr_valid;    //indicator to show if the heart rate calculation is valid
  17. uint8_t uch_dummy;

  19. #define MAX_BRIGHTNESS 255

  21. void dis_DrawCurve(u32* data,u8 x);

  23. int main(void)
  24. {
  25.         //variables to calculate the on-board LED brightness that reflects the heartbeats
  26.         uint32_t un_min, un_max, un_prev_data;  
  27.         int i;
  28.         int32_t n_brightness;
  29.         float f_temp;
  30.         u8 temp_num=0;
  31.         u8 temp[6];
  32.         u8 str[100];
  33.         u8 dis_hr=0,dis_spo2=0;

  35.         NVIC_Configuration();
  36.         delay_init();                     //延时函数初始化         
  37.         uart_init(115200);                 //串口初始化为115200
  38.         LED_Init();
  39.         
  40.         //OLED
  41.         OLED_Init();
  42.         OLED_ShowString(0,0,"  initializing  ",16);
  43.         OLED_Refresh_Gram();//更新显示到OLED         

  45.         max30102_init();

  47.         printf("\r\n MAX30102  init  \r\n");

  49.         un_min=0x3FFFF;
  50.         un_max=0;
  51.         
  52.         n_ir_buffer_length=500; //buffer length of 100 stores 5 seconds of samples running at 100sps
  53.         //read the first 500 samples, and determine the signal range
  54.     for(i=0;i<n_ir_buffer_length;i++)
  55.     {
  56.         while(MAX30102_INT==1);   //wait until the interrupt pin asserts
  57.         
  58.                 max30102_FIFO_ReadBytes(REG_FIFO_DATA,temp);
  59.                 aun_red_buffer[i] =  (long)((long)((long)temp[0]&0x03)<<16) | (long)temp[1]<<8 | (long)temp[2];    // Combine values to get the actual number
  60.                 aun_ir_buffer[i] = (long)((long)((long)temp[3] & 0x03)<<16) |(long)temp[4]<<8 | (long)temp[5];   // Combine values to get the actual number
  61.             
  62.         if(un_min>aun_red_buffer[i])
  63.             un_min=aun_red_buffer[i];    //update signal min
  64.         if(un_max<aun_red_buffer[i])
  65.             un_max=aun_red_buffer[i];    //update signal max
  66.     }
  67.         un_prev_data=aun_red_buffer[i];
  68.         //calculate heart rate and SpO2 after first 500 samples (first 5 seconds of samples)
  69.     maxim_heart_rate_and_oxygen_saturation(aun_ir_buffer, n_ir_buffer_length, aun_red_buffer, &n_sp02, &ch_spo2_valid, &n_heart_rate, &ch_hr_valid);
  70.         
  71.         while(1)
  72.         {
  73.                 i=0;
  74.         un_min=0x3FFFF;
  75.         un_max=0;
  76.                
  77.                 //dumping the first 100 sets of samples in the memory and shift the last 400 sets of samples to the top
  78.         for(i=100;i<500;i++)
  79.         {
  80.             aun_red_buffer[i-100]=aun_red_buffer[i];
  81.             aun_ir_buffer[i-100]=aun_ir_buffer[i];
  82.             
  83.             //update the signal min and max
  84.             if(un_min>aun_red_buffer[i])
  85.             un_min=aun_red_buffer[i];
  86.             if(un_max<aun_red_buffer[i])
  87.             un_max=aun_red_buffer[i];
  88.         }
  89.                 //take 100 sets of samples before calculating the heart rate.
  90.         for(i=400;i<500;i++)
  91.         {
  92.             un_prev_data=aun_red_buffer[i-1];
  93.             while(MAX30102_INT==1);
  94.             max30102_FIFO_ReadBytes(REG_FIFO_DATA,temp);
  95.                         aun_red_buffer[i] =  (long)((long)((long)temp[0]&0x03)<<16) | (long)temp[1]<<8 | (long)temp[2];    // Combine values to get the actual number
  96.                         aun_ir_buffer[i] = (long)((long)((long)temp[3] & 0x03)<<16) |(long)temp[4]<<8 | (long)temp[5];   // Combine values to get the actual number
  97.         
  98.             if(aun_red_buffer[i]>un_prev_data)
  99.             {
  100.                 f_temp=aun_red_buffer[i]-un_prev_data;
  101.                 f_temp/=(un_max-un_min);
  102.                 f_temp*=MAX_BRIGHTNESS;
  103.                 n_brightness-=(int)f_temp;
  104.                 if(n_brightness<0)
  105.                     n_brightness=0;
  106.             }
  107.             else
  108.             {
  109.                 f_temp=un_prev_data-aun_red_buffer[i];
  110.                 f_temp/=(un_max-un_min);
  111.                 f_temp*=MAX_BRIGHTNESS;
  112.                 n_brightness+=(int)f_temp;
  113.                 if(n_brightness>MAX_BRIGHTNESS)
  114.                     n_brightness=MAX_BRIGHTNESS;
  115.             }
  116.                         //send samples and calculation result to terminal program through UART
  117.                         if(ch_hr_valid == 1 && n_heart_rate<120)//**/ ch_hr_valid == 1 && ch_spo2_valid ==1 && n_heart_rate<120 && n_sp02<101
  118.                         {
  119.                                 dis_hr = n_heart_rate;
  120.                                 dis_spo2 = n_sp02;
  121.                         }
  122.                         else
  123.                         {
  124.                                 dis_hr = 0;
  125.                                 dis_spo2 = 0;
  126.                         }
  127.                                 printf("HR=%i, ", n_heart_rate);
  128.                                 printf("HRvalid=%i, ", ch_hr_valid);
  129.                                 printf("SpO2=%i, ", n_sp02);
  130.                                 printf("SPO2Valid=%i\r\n", ch_spo2_valid);
  131.                 }
  132.         maxim_heart_rate_and_oxygen_saturation(aun_ir_buffer, n_ir_buffer_length, aun_red_buffer, &n_sp02, &ch_spo2_valid, &n_heart_rate, &ch_hr_valid);
  133.                
  134.                 //显示刷新
  135.                 LED0=0;
  136.                 if(dis_hr == 0)  //**dis_hr == 0 && dis_spo2 == 0
  137.                 {
  138.                         sprintf((char *)str,"HR:---        ");//**HR:--- SpO2:---
  139.                 }
  140.                 else{
  141.                         sprintf((char *)str,"HR:%3d        ",dis_hr);//**HR:%3d SpO2:%3d
  142.                 }
  143.                 OLED_ShowString(0,0,str,16);
  144.                 OLED_Fill(0,23,127,63,0);
  145.                 //红光在上，红外在下
  146.                 dis_DrawCurve(aun_red_buffer,20);
  147.                 dis_DrawCurve(aun_ir_buffer,0);
  148.                 OLED_Refresh_Gram();//更新显示到OLED         
  149.         }
  150. }

  152. void dis_DrawCurve(u32* data,u8 x)
  153. {
  154.         u16 i;
  155.         u32 max=0,min=262144;
  156.         u32 temp;
  157.         u32 compress;
  158.         
  159.         for(i=0;i<128*2;i++)
  160.         {
  161.                 if(data[i]>max)
  162. ……………………

  164. …………限于本文篇幅 余下代码请从51黑下载附件…………
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