一个基于ESP32 Arduino的开源电子血压计项目

2019-09-19 11:04 次阅读

一个电子血压计的开源项目

组成 型号 注释
单片机 ESP32 这个芯片有好多的名字
我们选用的是没有的那种
ADC ADS1115 德州仪器i2c通讯
显示器 ssd1306 我们用的是很小的,好像是0.96寸的
如果要用的话建议带一个放大镜
或者直接多花点钱买个大的
电机驱动板 LN298 并行口通讯
分别控制 [充气泵开启+缓慢放气阀关闭] 
以及 [快速放气气阀打开]
气泵 不知型号 在某宝上搜索5V气泵
放气阀1 不知 不通电为常开状态,用于缓慢放气
与气泵并联使用
放气阀2 不知 不通电为常闭状态,用于快速放气
袖带 不知 随便买个什么都好,欧姆龙的推荐
软管 不知 淘宝随便买个软管,直径要对
放大滤波 基于LM324 巴特沃斯高通/低通
截止频率分别为0.5Hz 10Hz

单片机的选择

最开始我们选择的是ESP8266。ESP8266 HDK (Hardware Development Kits) 包括芯片ESP8266EX、模组 ESP-WROOM-02 和开发板 ESP-LAUNCHER等。

我们在设预计在单片机上搭建一个网站,可以通过手机或者电脑进行连接,从而获取患者当前以及历史血压信息。该单片机上搭载WIFI模块,可实现网站的搭建从而达到上述目的。但我们在后期的使用过程中发现,该单片机的性能稍差,无法实现多台设备同时连入WIFI,而且运算速度较慢。我们更换了类似但性能更强的单片机。所以我们选择了ESP32。

ESP32可通过 SPI / SDIO 或 I2C / UART 提供WIFI和蓝牙功能;具有高水平的低功耗性能,包括精细分辨门控、省电模式和动态电压调整等。ESP32 将天线开关、 balun、功率放大器、接收低噪声放大器、滤波器、电源管理模块等功能集于一体。而且该单片机社区庞大,有很多的源码和技术支持。我们也最终选择这款单片机。

时钟信号的处理

从网络获取时间

充放气

我们有两套放气装置,其中一个是快速放气阀,处于常闭状态,仅在结束后快速放气;另一个是缓慢放气阀,处于常开状态,仅在充气时关闭。

首先是充气和缓慢放气。我们首先通过气泵对整个袖带在内的封闭模块进行充气,同时通过压对袖带内气压进行监控。当气压达到某个值之后,关闭气泵同时打开缓慢放气。(为了方便调试也为减少被测对象的压力痛苦,我们将阈值调到160毫米汞柱,通过对水银血压计的观察,最大值达到300毫米汞柱,感觉这种压强会死。)在缓慢放气这个过程中通过示波法对血压进行测量计算。

在数据足够计算血压之后,开启快速放气阀,直至结束。

血压的测量

目前大多数电子血压计都是基于振荡法原理,即对动脉施加缓慢变化的压力(此压力称之为静压)在此过程中,提取由于血管搏动而叠加在静压之上的微弱的压力变化信号。一般情况下这个脉动信号的外包络线类似于抛物线形,如图1。

包络线的峰值位置所对应的静压为平均压,包络的峰值乘以特定的比例系数,获得收缩压和舒张压在包络线上的特征点,这两个特征点对应于静压变化曲线上的2点之值,即收缩压和舒张压。

显示屏

显示屏这一部分我们是找外援来做的,其中代码有些凌乱,很大部分根据分辨率手调的,并不能看懂。如果要更换其他分辨率的显示器的话一定要慎重

遇到的问题

时钟问题

首先我们时钟芯片选用了DS1302,其中软件部分尝试了多个库以及相关代码,但总体上遇到了如下两类问题:

我们通过对输出端口的修改曾经成功显示时间,但是在添加其他模块之后又回滚到如上两图的问题。最终我们放弃了时钟芯片的安装调试,选用互联网时间校准来完成这一部分的工作。

可能是显示芯片的问题

调试代码:

错误提醒(红色部分是打印一半死掉了):

甚至前一天能跑的代码都报错了:

在尝试一万次删代码之后,依然没有解决这些报错的问题。最终的解决办法就是重构。 在重构之后依然遇到了这个问题,发现问题不是显示芯片库的问题,原因在于爆内存,将下图这两个定义为宏变量之后问题解决:

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