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基于无线充电的心 率脉搏监测系统 IDT无线充电应用创新大赛
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目录 ONE 设计背景 THREE 演示效果 TWO 设计过程 FOUR 优势分析
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01 设计背景
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IDT 目前市场上的心率监测产品 频繁更换电池 功能较为单一 佩戴不够舒适
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1 2 3 4 进行的改进 IDT 无线充电 简化测量 APP+云服务 健康分析 无需更换干电池 不再可 将测量探头单独引出
针对这些不足，我进行了一些改进，增加了目前前沿的技术应用。 1 2 3 4 无线充电 无需更换干电池 不再可 简化测量 将测量探头单独引出 APP+云服务 网页登陆或APP查看数据 自动存储 一键定位 健康分析 健康状况数据分析
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结构紧凑，包含经过全面测试的物料清单，资料丰富，短期即可应用于实际项目。
IDT IDT无线充电套件的优势 70% 80% 90% 100% 过压保护 有效保护产品点电路 Qi标准 兼容性强 支持其它无线充电设备接入 FOD（异物检测） 简化的FOD 调整方案方便进行开发 上手便捷 结构紧凑，包含经过全面测试的物料清单，资料丰富，短期即可应用于实际项目。
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02 设计过程
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IDT 一、硬件架构 CPU采集心率传感器和体温传感器采集的信号，通过蓝牙模块传至APP，通过WiFi模块发送给云服务器；整个系统通过电源模块供电，电源模块与无线充电接收端相连，完成无线充电。
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1 2 3 二、硬件设计与选型 IDT 主芯片 心率传感器 体温传感器
采用STM32F103C8，其的工作频率为72MHz，包含2个12位的ADC、3个通用16位定时器2个I2C接口和SPI接口、3个USART接口，满足本系统的需要，且相比同类产品具有价格优势。 1 2 心率传感器 采用PulseSensor，这是一款用于脉搏心率测量的光电反射式模拟传感器，可便捷地佩戴在手指处，通过导线连接CPU，经过相应算法计算即可得到心率数值。 3 体温传感器 体温传感器的原理是利用电阻与温度的特性曲线，通过测量电阻值即可算出对应温度值。
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4 5 6 二、硬件设计与选型 IDT 蓝牙模块 WiFi模块 电源模块
采用模块采用HC-05，该模块是主从一体的蓝牙串口模块，当蓝牙设备与蓝牙设备配对连接成功后，直接将蓝牙当做串口用，APP连接蓝牙模块后即可接收数据。 4 5 WiFi模块 服务器模块模块采用NodeMCU，采用交互式Lua脚本进行编程，在本系统中利用它搭建http服务器并上传数据到云端，用户可直接访问域名或服务器IP登陆。 6 电源模块 电源模块的核心是IDT-5W无线充电开发套件，通过该套件完成无线充电的任务，极大方便用户使用，其余部分为移动电源及分压电路。
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IDT 二、硬件设计与选型 体温传感器电路 蓝牙模块电路
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IDT 二、硬件设计与选型 STM32核心板电路
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三、软件设计结构 IDT Stm32程序 上位机程序 手机APP 服务器端 采集传感器数据 建立数据传输协议 显示心电图与温度
通过蓝牙连接显示数据 服务器端 将数据上传到云端 用户可在网页查看数据
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IDT 四、程序流程图 Stm32程序 APP WiFi模块
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心率采集核心算法 IDT 四、程序流程图 （代码见附录）
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五、核心代码 IDT Stm32程序 上位机程序 手机APP void Get_Resistance_Value() {
u8 i,j,Sum_Number=0; u16 ADC_Value; u16 Temperature_Vol_sum=0,Temperature_Vol_sum1=0; u16 Average_Value=0,Average_Value1=0,Average_Value2=0; if(Animal_Heat_Number>=19) for(i=0;i<20;i++) for(j=i+1;j<20;j++) if(Animal_Heat_Vol[i]>Animal_Heat_Vol[j]) ADC_Value=Animal_Heat_Vol[i]; Animal_Heat_Vol[i]=Animal_Heat_Vol[j]; Animal_Heat_Vol[j]=ADC_Value; } Temperature_Vol_sum=Sum_Number=0; for(i=5;i<15;i++) Temperature_Vol_sum+=Animal_Heat_Vol[i]; Average_Value=Temperature_Vol_sum/10; Temperature_Vol_sum1=0; for(i=5;i<15;i++) if(abs(Animal_Heat_Vol[i]-Average_Value)<0x02) Temperature_Vol_sum1+=Animal_Heat_Vol[i]; Sum_Number++; if(Sum_Number>0) void setup() { size(700, 600); // Stage size frameRate(100); font = loadFont("Arial-BoldMT-24.vlw"); textFont(font); textAlign(CENTER); rectMode(CENTER); ellipseMode(CENTER); // Scrollbar constructor inputs: x,y,width,height,minVal,maxVal scaleBar = new Scrollbar (400, 575, 180, 12, 0.5, 1.0); // set parameters for the scale bar RawY = new int[PulseWindowWidth]; // initialize raw pulse waveform array ScaledY = new int[PulseWindowWidth]; // initialize scaled pulse waveform array rate = new int [BPMWindowWidth]; // initialize BPM waveform array zoom = 0.75; // initialize scale of heartbeat window // set the visualizer lines to 0 for (int i=0; i<rate.length; i++){ rate[i] = 555; // Place BPM graph line at bottom of BPM Window } for (int i=0; i<RawY.length; i++){ RawY[i] = height/2; // initialize the pulse window data line to V/2 background(0); noStroke(); // DRAW OUT THE PULSE WINDOW AND BPM WINDOW RECTANGLES drawDataWindows(); drawHeart(); // GO FIND THE ARDUINO fill(eggshell); text("Select Your Serial Port",245,30); private Handler LinkDetectedHandler = new Handler() { @Override public void handleMessage(Message msg) { int[] h={77, 75, 76, 74, 78, 73, 68, 66, 64, 68, 72, 76, 77}; float[] w={(float) 32.5, (float) 34.8, (float) 37.2, (float) 38.1, (float) 31.3, (float) 32.4, (float) 38.0, (float) 36.9, (float) 35.4, (float) 36.2, (float) 31.5, (float) 37.1,(float) 39.8}; Toast.makeText(mContext, (String)msg.obj, Toast.LENGTH_SHORT).show(); //show.setText(h[i]+"每分钟"+w[i]+"℃"); if(msg.what==1) { String get = (String)msg.obj; char[] s = get.toCharArray(); //show.setText(get); if(s[0]=='S') String o1 = Integer.toString((s[1]-48)); String o2 = Integer.toString((s[2]-48)*10); //String o3 = Integer.toString(s[3]-48); show.setText(h[0]); show.setText(h[1]); // String s2 = String.valueOf(s[1]*100+s[2]*10+s[3]); //int heart_rate=(int)s[2]; //String st = Integer.toString(s[3]); //show.setText(get+"每分钟"); //show.setText("心跳："+get+"每分钟"); } //else if(s[0]=='T') // { //show1.setText(" "); //show1.setText("76"+"°C"); //} //list.add(new deviceListItem((String)msg.obj, true)); else //list.add(new deviceListItem((String)msg.obj, false)); //mAdapter.notifyDataSetChanged(); //mListView.setSelection(list.size() - 1);
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03 演示效果
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IDT 一、实物图 ①主CUP电路 ⑧蓝牙模块 ②体温传感器 ⑨移动电源 ③心率传感器 ④电压转换电路 ⑤无线充电接收端 ⑦无线充电发射端
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IDT 二、网页界面
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IDT 三、上位机与APP 心跳 体温
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04 优势分析
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1.采用无线充电技术，方便进行一体化外观设计与用户使用； 2.使用云平台存储和处理数据，可远程查看数据和定位，可用于对老人小孩的健康监测；
IDT 1.采用无线充电技术，方便进行一体化外观设计与用户使用； 2.使用云平台存储和处理数据，可远程查看数据和定位，可用于对老人小孩的健康监测； 3.传感器探头使用轻便； 4.IDT套件兼容其它符合Qi标准的无线充电设备，并具有过压保护和FOD功能； 5.云平台可接入其它健康设备，可对数据进行分析，进行监控预警； 6.上位机与APP可随时查看最直观的测量数据； 7.总成本低与同类型产品，功能更为丰富。
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下一步工作： IDT 外观设计 功耗优化 投入市场测试 PCB设计 进一步使用IDT方案 一体化外观设计，方便用户携带与使用。
目前经过测试，一次充电的使用时间大约为80h，接下来将进行低功耗的设计与测试，延长使用时间。 投入市场测试 如果本产品经过论证和测试具有生产前景可以进行商业生产。 PCB设计 进一步使用IDT方案 将所有电路集成与一块PCB，使用模块化设计，便于固件升级。 本次设计中采用的是现成的IDT无线充电模块，今后将采用IDT方案，利用提供的物料清单，原理图，自行改进和融合电源部分设计。
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