基于MAX30100传感器心率检测实现的作品报告解答Word格式文档下载.docx

1、MAX3O1O0传感器；HC595 FIFO寄存器；I2C ；免责申明：本报告为本人作为学生所作报告，报告中个别部分（图片、伪代码、芯片介绍等）存在局部摘取他人成果，本人已做出作品后现发出本报告纯为分享学习，不做他途，故请大家善取善用。、项目目的1.1、项目目的1.2、项目目标 二、项目内容及硬件设计2.1、系统器件介绍2.2、各电路模块 三、软件设计3.1、程序开发使用软件3.2、程序流程图3.3、代码示例（ main 函数部分）3.4作品图片11一、项目目的及目标1.1、项目目的：随着人类的科技文明发展的进步，人们越发开始关注人们自身生活的质量及健康安全，为何人而随可穿戴设备及物联网的发展

2、， 心率统计也从此开始全面进入人们的视野及生活。们关注心率统计 ?事实上，心率数据可以反映人身的多项健康指标，诸如在睡眠情况、运动时所处状态，甚至也能根据对人身实时的心率数据来跟踪人的内心情绪的波动。也同时揭开本项目的选题方向， 紧扣时代及社会热点，在设计研究上，对算法的深入， 了可穿戴设备的神秘面纱，让我们更接近实际学习应用的学习及实践。1.2、项目目标：在本项目的设计实践中， 本小组成员都期待在硬件设计完备的基础上， 通过对 MAX30100芯片的深入，进而自主设计心率算法及软件框架来实现较为准确的心率检测。二、项目内容及硬件设计2.1、系统器件介绍:本次项目作品，主体米用 MAX3010

3、0传感器芯片模块，及 MCU单片机开发箱，其中该器件集成有两个 LED 一个MAX3010Q是一款集成有脉搏血氧仪和心率监测传感器的模块。光电探测器，经过优化的光学器件和低噪声模拟信号处理器，可检测脉搏血氧及心率信号。MAX30100采用1.8V和3.3V的电源电压。可通过软件来关断电源，待机模式下的电流消耗量可忽略不计，因而可以始终保持电源连接。典型应用有健身辅助设备、医疗监控设备和可 穿戴设备。其中，MAX30100电路整体视图如下:MCU单片机开发箱，是具备 IAP15W4K58S4型号MCI芯片的单片机开发箱，箱上具有由两片HC595动态驱动的8个数码管，及4*4物理按键，及两个中断物

4、理按键。以上两个都支持I2C接口。2.2、各电路模块:三、软件设计3.1、程序开发使用软件:写软件。其中，本小组在此提出几点注意事项。对代码多进行优化，同时即使节程序开发中，既要求程序开发人员对程序空间要节约使用,约使用，在程序开发末期也可能出现空间溢出， 所以也要求程序开发软件处于激活状态， 如 此才能得到更多的空间资源。另外在程序烧写过程中，要求操作开发人员依据程序烧写流程进行， 由此避免硬件不必要的损坏，及实验错误等。3.2、程序流程图:3.3、软件设计 （main 函数部分 ） ：int main（） u8 i;P0M1 = 0; P0M0 = 0 / 设置为准双向口P1M1 = 0

5、P1M0 = 0P2M1 = 0 P2M0 = 0P3M1 = 0 P3M0 = 0P4M1 = 0 P4M0 = 0P5M1 = 0 P5M0 = 0P6M1 = 0 P6M0 = 0P7M1 = 0 P7M0 = 0display_index = 0;IE1 = 0; /外中断 1 标志位 IE0 = 0; / 外中断 0 标志位 EX1 = 1;EX0 = 1;/INT0 下降沿中断/INT1 下降沿中断for（i=0; i8; i+） LED8i = 0x21; / 上电消隐KeyHoldCnt = 0; /键按下计时KeyCode = 0; /给用户使用的键码 , 116 有效IO_

6、KeyState = 0;IO_KeyState1 = 0;IO_KeyHoldCnt = 0;cnt50ms = 0; msecond = 0; ns = 0;n = 0;f = 0;K = 2;Hr_state = 1;while（1）/*/ReadMAX30100_Temp（）;DisplayMAX30100_Temp（）;if（+msecond = 200 & K = 1） msecond = 0;ReadMAX30100_SpO2（）;DisplayMAX30100_SpO2（）;if（f & Hr_state） ReadMAX30100_Hr（）;DisplayMAX30100_H

7、r（）;3.4、算法问题及分析：在本项目中， 由于在硬件的设计及准备上的完备， 在项目进行的过程中， 所遇见的问题 基本集中于本项目的算法设计及软件程序的框架设计之上。在以下的问题列举与分析中，主要提及重要部分。3.4.1 、 关于整体代码框架中存在的问题在整体代码框架中， 如 3.2 中的程序流程图所示， 基本采用分段式的各部分模块执行而 行进，再通过时钟及外设（诸如键盘，或心率采样行为）的中断来响应及作出反馈。其中， 在时钟中断中，由于 MAX30100芯片的硬件设计，基本都存在对时钟延时的需要，一为确保采样准确，二为实现硬件的时钟响应兼容。而正由于此，当时钟延时积累超出一定范围时，度上影

8、响外设的响应。所以，在整体代码框架中，非常需要注意在循环、中断、反馈及实际 硬件影响。342、关于对MAX30100芯片的硬件驱动：码。START;Send device address + write modeSend address of FIFO_WR_PTR; REPEATED_START;Send device address + read mode Read FIFO_WR_PTR;STOP;The central processor evaluates the number of samples to be read from the FIFO: / 中央处理器评估从 FIFO

9、读取的样本数量：NUM_A VAILABLE_SAMPLES = FIFO_WR_PTR - FIFO_RD_PTR（Note: pointer wrap around should be taken into account）NUM_SAMPLES_TO_READ =Second transaction: Read NUM_SAMPLES_TO_READ samples from the FIFO: / 第二次交易：从 FIFO 读取 num_samples_to_read 样品：Send address of FIFO_DATA;REPEATED_START;Send device add

10、ress + read modefor （i = 0; i NUM_SAMPLES_TO_READ; i+） Read FIFO_DATA;Save IR15:8;Save IR7:0;Save R15:Save R7:Third transaction: Write to FIFO_RD_PTR register. If the second transaction was successful, / 第三次交易：写 fifo_rd_ptr 寄存器。如果第二次交易成功，FIFO_RD_PTR points to the next sample in the FIFO, and this th

11、ird transaction is not necessary./ fifo_rd_ptr 指向 FIFO 的下一个样品，这第三次交易不是必要的。Otherwise, the processor updates the FIFO_RD_PTR appropriately, so that the samples are reread./ 另外，处理器适当地更新 fifo_rd_ptr ，使得样品得以重读。Send device address + write mode Send address of FIFO_RD_PTR;Write FIFO_RD_PTR;3.4.3 、关于在驱动 FIF

12、O 时需要注意的细节：在写MAX30100芯片硬件驱动时主要问题在于对 FIFO的操作上，在此需要注意的细节主要体现在，在使用 IIC 协议对 FIFO 的寄存器进行操作时，首先根据项目需求，如采集样本数及精度等，配置 config寄存器，接着需要对 FIFO的各个寄存器进行清零（写 0x00）,其中包括写寄存器、读寄存器、计数寄存器和数据寄存器，最后才进行写操作或读操作。3.4.4 、关于对项目硬件调试在程序基本完成时， 由于要在实际环境下完成心率数据的采集及处理，所以在硬件调试中，必然根据实际测得数据，计算出实际测量误差，再由此修改调节在中断、延时、反馈、采集数量、样本精度等过程中的数据参

13、数。硬件调试中，重点注意误差分析。本项目的实验误差，一体现在实验操作，二体现在数据处理及算法优化上。所以，在实验操作上，要求实验人员多次重复，控制操作流程；在数据处理及算法优化上， 要求程序开发人员对数据误差进行分析并由此进行修正，另外，算法优化必须建立在实际硬件基础之上， 诸如在中断、 扫描、 延时上， 需要根据实际测量结果进行优化。四、总结与展望经过组内成员的团首先，这次小组成员一起参加本次实践确实是一次收获很大的经历， 结协作， 最终完成了题目的基本要求部分， 本次实践也提高了我们分析问题、 解决问题的实让我们真正践能力， 最重要的是增强了我们团队协作意识和创新能力以及和谐相处的能力， 体会到理论运用于实践， 在实践中巩固理论知识。 特别是在实践过程中在遇到困难时大家一 起鏖战几天几夜的经历也给了我们成长过程中一笔巨大的宝贵财富，我们都会好好珍惜。五、附录作品图片: * 噺1- ?.，-:.: 二二二二 -= * Fm 匸沁严严亠 淀二二 mu-7 src - :王供宙a.個;九7 寒 胁4S-A20 !-J_赠gZ F會甦亦秤議號e 11 _ 1 ,、i_irJ（i?n *1XT侶