医用单片机开发教程 - 第18章-实验17 血氧监测与显示实验

1第18章：实验17血氧监测与显示实验——卓越工程师培养系列——2

通过医疗电子单片机高级开发系统，读取人体生理参数监测系统发送过来的血氧波形数据包和血氧数据包，并对这两个数据包进行解包，最后，将解包之后的血氧饱和度和脉率值，以及探头脱落信息和手指脱落信息显示在OLED显示屏上，如下图所示。该实验的数据源是人体生理参数监测系统，该系统在“演示模式”下，血氧饱和度为96%，脉率为75bpm，在“实时模式”，需要将血氧探头连接到该系统背面的SPO2接口，然后，将血氧探头连接到人体生理参数模拟器或人体手指，这样就可以实时监测模拟器或人体的血氧信号。《医用单片机开发实用教程-基于STM32F4》-配套讲义1.实验内容3

为了进行实验对照，本实验还需要实现如下功能：（1）通过UART4接收人体生理参数监测系统的数据包，并将接收到的数据包通过UART7发送至7寸触摸屏；（2）通过UART7接收7寸触摸屏的命令包，并将接收到的命令包通过UART4发送至人体生理参数监测系统。这样，就可以通过对比触摸屏（“血氧监测与显示实验”界面）上显示的数值与OLED显示屏上的数值，验证实验是否正确。本实验需要将UART4接收到的血氧波形数据包和血氧数据包进行解包处理，并将解包结果中的血氧饱和度值和探头脱落信息显示在OLED显示屏，手指脱落信息固定显示OFF，如下图所示。《医用单片机开发实用教程-基于STM32F4》-配套讲义1.实验内容4

血氧波形数据包是由从机向主机发送的血氧波形数据，下图即为血氧波形数据包的定义。血氧测量状态定义如下表所示。血氧波形为8位无符号数，数据范围为0～255，探头脱落时血氧波形为0。血氧波形数据包每40ms发送一次。位解释说明7SPO2探头手指脱落标志：1-探头手指脱落6保留5保留4SPO2探头脱落标志：1-探头脱落3:0保留《医用单片机开发实用教程-基于STM32F4》-配套讲义2.实验原理2.1血氧数据包的PCT通信协议5

血氧数据包是由从机向主机发送的血氧数据，如脉率和氧饱和度，下图即为血氧数据包的定义。

氧饱和度信息定义如下表所示。脉率为16位有符号数，有效数据范围为0～255bpm，-100代表无效值。氧饱和度为8位有符号数，有效数据范围为0～100%，-100代表无效值。血氧数据包每秒发送1次。位解释说明7:6保留5氧饱和度下降标志：1-氧饱和度下降4搜索时间太长标志：1-搜索脉搏的时间大于15秒3:0信号强度（0～8，15代表无效值），表示脉搏搏动的强度《医用单片机开发实用教程-基于STM32F4》-配套讲义2.实验原理2.1血氧数据包的PCT通信协议6《医用单片机开发实用教程-基于STM32F4》-配套讲义2.实验原理2.2解包结果处理流程7《医用单片机开发实用教程-基于STM32F4》-配套讲义2.实验原理2.3OLED显示血氧参数流程8步骤1：复制并编译原始工程步骤2：添加ProcSPO2文件对步骤3：完善ProcSPO2.h文件步骤4：完善ProcSPO2.c文件步骤5：完善Timer.c文件步骤6：完善血氧监测与显示实验应用层步骤7：编译及下载验证3.实验步骤《医用单片机开发实用教程-基于STM32F4》-配套讲义9

在本实验的基础上增加以下功能：（1）在Proc1SecTask函数中通过GetSPO2Data函数获取手指脱落信息，并将除了探头脱落信息之外的手指脱落信息，显示到OLED显示屏上；（2）当探头和手指正常连接时，OLED显示屏显示的血氧参数格式如下图左图所示；（3）当探头和手指脱落时，OLED显示屏显示的血氧参数格式如下图右图所示。注意，本章任务需要将人体生理参数监测系统的“数据模式”由“演示模式”切换到“实时模式”，并通过血氧探头将人体生理参数监测系统连接到模拟器或人体手指。4.本章任务《医用单片机开发实用教程-基于STM32F4》-配套讲义10

完成以上功能之后，尝试继续增加以下功能：（1）在ProcSPO2模块的UART4ToUART7函数中，如果解包结果是血氧波形，则将血氧波形数据写入缓冲区；（2）增加DAC模块；（3）在DAC模块中，将缓冲区中的血氧波形数据通过PA4引脚输出；（4）将PA4引脚与PA5引脚通过杜邦线相连接；（5）增加ADC模块；（6）在ADC模块中，将PA5引脚检测到的模拟信号转换为数字信号；（7）将转换后的数字量按照PCT通信协议进行打包；（8）通过医疗电子单片机高级开发系统的UART1实时将打包后的数据发送至计算机；（9）通过计算机上的信号采集工具动态显示接收到的血氧波形。4.本章任务《医用单片机开发实用教程-基于STM32F4》-配套讲义111.简述血氧信号检测原理。2.脉率和心率有什么区别？3.正常成人血氧饱和度取值范围是多少？正常新生儿血氧饱和度取值范围是多少？4.如果血氧波形数据1～血氧波形数据5均为128，血氧探头