基于STM32和手機APP的智能血壓計監測系統設計及實現

文/楊日容

1 引言

圖1：系統結構圖

當前，人們生活水平逐步提高，但是環境的污染卻越來越嚴重，食品的安全問題越來越突出，各類慢性疾病越來越年輕化，這些現象使得人們越來越關注自身的健康。隨著科技的快速發展，傳統的醫院醫療健康監測已經遠遠不能滿足人們的需求。血壓值是反映人體生理機能的重要參數，在健康監測領域具有極其重要的參考價值。血壓測量分為有創和無創兩種，現在常用的是無創測量方法，比如示波法、容積掃描法、動脈張力法等，這些測量方法的共同特點是在血壓測量過程中都需要用到壓力式充氣袖帶，設備使用受到時間、地點和專業知識的限制，整個血壓測量過程需要一分鐘左右，所得到的數據都是單點離散數據，不能及時捕捉到人體的實時血壓，被測者更需要的是日常生活中長時間的連續血壓測量監測，期望可以突破醫療專業知識的局限通過直觀的信息瀏覽自行掌握血壓健康的動態變化，能夠進行血壓測量數據的長期連續跟蹤、存儲、分析，給使用者提供直觀、直接的健康指導。本文在設計研制基于STM32的電子血壓計的基礎上，以多種通信技術為支撐，依靠兩種主流的數據傳輸技術，設計手機APP監控界面，實時顯示被測者的測量數據、健康信息等，提供使用者所需的信息，滿足用戶的多樣需求。

2 系統總體結構及組成

基于STM32和手機APP的智能血壓計監測系統的整體結構如圖1所示。

系統下位機的中央處理器采用STM32F103C8T6，這是一款基于ARM Cortex-M內核STM32系列的32位微控制器，處理速度達72MHZ，采用鋰電池usb充電方式給底層硬件供電，為了避免掉電數據第丟失系統同時采用了RTC電池供電方式，設計了電源保護電路保證系統的安全性，血壓采集模塊使用YKB1712 脈搏血壓傳感器芯片，通過算法實現準確的脈搏測量和血壓計算，系統近端的人機交互通過四個按鍵和OLED顯示屏實現，顯示屏實時顯示被測者的血壓數據，當前血壓值超過高低極限值時系統在硬件端將通過蜂鳴器報警提醒，同時系統通過藍牙模塊或wifi模塊和手機通信，在手機端通過自行開發的APP實現血壓的監測，達到用戶的系統功能需求。

3 電子式血壓監測系統與上位機通信設計

系統下位機STM32控制器和手機端的通信通過復用GPIO的USART_TX和USART_RX功能完成，藍牙模塊選擇HC05，模塊采用CSR主流藍牙芯片，并按照藍牙V2.0協議標準通信，通信距離可以達到8米-10米，占用控制器的PA2口和PA3口，硬件接線圖如圖2所示。Wi-Fi模塊選擇串口通信的ESP8266，內置TCP/IP協議棧，實物圖如圖3所示，占用控制器PB10口和PB11口。

通信程序主要如下：

圖2：藍牙模塊硬件設計圖

圖3：Wi-Fi模塊實物圖

使用者可以通過手機端選擇進行藍牙設備匹配還是wifi連接，手機端設計了血壓監測系統的APP，可以實現實時數據的顯示、存儲、分析，并進行一個月以內歷史測量數據的查詢，當手機端監測到測量數據超過高極限血壓值和低極限血壓值時，會以信息推送的方式及時發送到用戶手機端顯示提醒信息。系統設計的手機APP主界面如圖4所示，分為首頁、歷史數據查詢和個人中心三個頁面。

4 測試結果

所設計研制的系統完成后，主要從兩個方面來進行測試，第一是在系統底層硬件部分測試，通過樣本使用者10人佩戴電子血壓計，在OLED顯示器端觀察測量數據，包括收縮壓、舒張壓、心率等，實物測試如圖5所示，并和傳統袖帶式血壓計測量數據進行比較，誤差在±6以內，基本可以實現準確測量。第二是在手機端測試，通過APP觀察實時在手機上顯示的數據和底層數據是否一致，實際測試如圖6所示。

5 結束語

本系統所設計的基于STM32和手機APP的血壓監測系統已經實現了對人體血壓的準確測量，并通過藍牙模塊和Wi-Fi模塊實現了對測量數據的實時、連續的監測和記錄，為使用者提供了很好的用戶體驗。系統性能可靠，功耗低，體積小，人機交互友好，具有較好的應用前景和推廣價值。

圖4：手機APP主頁面

圖5：實物測試圖

圖6：手機APP測試圖