Max30102 giao tiếp STM32, Cảm biến nhịp tim, Oxy + LCD1602 + STM

Max30102 giao tiếp STM32 là cảm biến nhịp tim và đo nồng độ oxy trong máu có thiết kế tiện dụng dễ dàng đeo vào ngón tay, cổ tay, được sử dụng để đo nhịp tim và nồng độ Oxy trong máu, thích hợp cho nhiều ứng dụng liên quan đến y sinh, cảm biến sử dụng phương pháp đo quang phổ biến hiện nay với thiết kế và chất liệu mắt đo chuyên biệt từ chính hãng Maxim cho độ chính xác và độ bền cao, cảm biến sử dụng giao tiếp I2C với bộ thư viện sẵn có trên Arduino rất dễ sử dụng. Cảm biến nhịp tim và oxy trong máu Max30102 là một mô-đun đo nhịp tim và oxy trong máy tích hợp. Nó bao gồm đèn LED bên trong, bộ tách sóng quang, các bộ phận quang học và các thiết bị điện tử có tiếng ồn thấp với khả năng loại bỏ ánh sáng xung quanh. Cảm biến nhịp tim và oxy trong máu Max30102 hoạt động trên một nguồn cung cấp điện 1.8V và một nguồn cấp điện 5.0V riêng biệt cho các đèn LED bên trong. Giao tiếp thông qua giao diện tương thích I2C tiêu chuẩn và có thể được tắt thông qua phần mềm với chế độ chờ bằng không. Nó cho phép các thanh ray nguồn vẫn được cấp nguồn ở mọi thời điểm.

Liên hệ làm Đồ án và Mạch điện tử Phone : 0967.551.477 Zalo : 0967.551.477 FB : Huỳnh Nhật Tùng Email : dientunhattung@gmail.com Địa Chỉ: 171/25 Lê Văn Thọ, P8, Gò Vấp, Tp HCM Chi tiết: Nhận làm mạch và đồ án Điện tử

Table of Contents

1. Linh kiện cần thiết làm mạch cảm biến ánh sáng Max30102 giao tiếp STM32

1.1 Vi điều khiển STM Max30102 giao tiếp STM32

a. Giới thiệu

At89s52 là một chíp vi điều khiển được sản xuất bời hãng Atmel thuộc họ 8051. At89s52 là một bộ vi điều khiển 8 bit dựa trên kiến trúc RISC bộ nhớ chương trình 8KB ISP flash có thể ghi xóa hàng nghìn lần, một bộ nhớ RAM vô cùng lớn trong thế giới vi xử lý 8 bit (256x8KB SRAM) Với 32 chân có thể sử dụng cho các kết nối vào hoặc ra i/O, 32 thanh ghi, 3 bộ timer/counter có thể lập trình, có các gắt nội và ngoại (2 lệnh trên một vector ngắt), giao thức truyền thông nối tiếp USART, SPI. Khả năng lập trình được watchdog timer, hoạt động với 5 chế độ nguồn.

Vi xử lý có rất nhiều loại bắt đầu từ 4 bit cho đến 32 bit, vi xử lý 4 bit hiện nay không còn nhưng vi xử lý 8 bit vẫn còn mặc dù đã có vi xử lý 64 bit. Lý do sự tồn tại của vi xử lý 8 bit là phù hợp với một số yêu cầu điều khiển trong công nghiệp. Các vi xử lý 32 bit, 64 bit thường sử dụng cho các máy tính vì khối lượng dữ liệu của máy tính rất lớn nên cần các vi xử lý càng mạnh càng tốt. Các hệ thống điều khiển trong công nghiệp sử dụng các vi xử lý 8 bit hay 16 bit như hệ thống điện của xe hơi, hệ thống điều hòa, hệ thống điều khiển các dây chuyền sản xuất, …

b. Chức năng của At89s52:

Số chân	Tên chân	Đặc điểm
32-39	Port 0	8 chân Địa chỉ và Dữ liệu / GPIO
1-8	Port 1	8 chân GPIO
21-28	Port 2	8 chân GPIO
10-17	Port 3	8 chân GPIO
9	RST	Chân Reset
18	XTAL2	Chân đầu ra của bộ tạo dao động bên ngoài
19	XTAL1	Chân đầu vào bộ tạo dao động bên ngoài
20	GND	Chân nối đất
40	VCC	Chân cấp điện
31	EA / VPP	Kích hoạt truy xuất bên ngoài / chân cấp nguồn kích hoạt Flash
30	ALE / PROG	Chân chốt địa chỉ / Chân lập trình flash
29	PSEN	Chân cho phép lưu chương trình

Chân Port 0

Tất cả các cổng của AT89S52 là 8-bit có nghĩa là mỗi port có 8 chân đa chức năng. Các chân đầu vào / đầu ra này có thể được cấu hình cho các chức năng khác bằng cấu hình cách các thanh ghi cấu hình. Nếu chúng ở trạng thái mức thấp, chúng hoạt động như các chân đầu vào trở kháng cao hai chiều. Nhưng nếu chúng được kéo lên mức cao, chúng được sử dụng làm chân đầu ra digital. Các chân Port0 cũng được sử dụng để cập nhật các byte thấp trong code đến bộ nhớ chương trình bên trong của vi điều khiển AT89S52 và cũng được sử dụng để xác nhận code đã được cập nhật. Khi sử dụng các chân này để lập trình, chúng ta cần kết nối các chân này với các điện trở kéo lên bên ngoài.

Chân Port 1

Tương tự như port 0, Port1 cũng có các chân dữ liệu 2 chiều 8 bit với các điện trở kéo lên bên trong. Một số chân GPIO này được sử dụng giao tiếp lập trình hệ thống trong mạch và một số được sử dụng làm chức năng thay thế cho ba chân bộ định thời / bộ đếm 16 bit.

Số chân	Chức năng
P1.0	T2
P1.1	T2EX
P1.5	MOSI
P1.6	MISO
P1.7	SCK

Chân Port 2

Giống như Port 1, Port2 cũng có các chân dữ liệu 2 chiều 8 bit với các điện trở kéo lên bên trong. Một số chân GPIO này được sử dụng để giao tiếp lập trình hệ thống trong mạch và một số chân được sử dụng làm chức năng thay thế cho ba chân Bộ định thời / Bộ đếm 16 bit. Các chân Port2 cũng được sử dụng để cập nhật các byte cao trong code lên bộ nhớ chương trình bên trong của vi điều khiển AT89S52 và cũng được sử dụng để xác nhận code đã được cập nhật. Khi sử dụng các chân này để lập trình, chúng ta cần kết nối các chân này với các điện trở kéo lên bên ngoài. Chân port 3 Port 3 cũng là một cổng 8-bit và có 8 chân GPIO. Ngoài chức năng nhập / xuất, các chân này còn có một số tính năng đặc biệt. Cổng 3 cũng được sử dụng để truyền dữ liệu nối tiếp UART, ngắt ngoài và thực hiện các thao tác đọc / ghi bộ nhớ dữ liệu bên ngoài.

Số chân	Chức năng
P3.0	RXD
P3.1	TXD
P3.2	INT0
P3.3	INT1
P3.4	T0
P3.5	T1
P3.6	WR
P3.7	RD

Tất cả các chân này là chân dữ liệu hai chiều và tương thích với chuẩn TTL. Chúng có thể là nguồn dòng sink hay source và tất cả đều có điện trở kéo lên bên trong để xác định đúng trạng thái.

Các chức năng khác

Reset: Chân 9 là chân reset mức thấp đang hoạt động. Xung mức thấp dài hơn độ dài xung tối thiểu sẽ tạo ra reset. Các xung ngắn không có khả năng tạo ra reset.
VCC: Chân 10 là chân cấp nguồn cho bộ điều khiển này. Nguồn điện của cần phải có 5 V để đặt bộ điều khiển này trong điều kiện đang chạy.
GND: Chân 11 là chân nối đất.
AREF: Chân 32 là chân tham chiếu tương tự chủ yếu được sử dụng cho bộ chuyển đổi A / D .
AVCC: Chân 30 là AVCC là chân điện áp cung cấp cho PORTA và ADC. Nó được kết nối với VCC thông qua bộ lọc thông thấp khi có ADC. Tuy nhiên, trong trường hợp không có ADC, AVCC được kết nối bên ngoài với VCC.
Chân 12 & 13: Một bộ dao động tinh thể được kết nối với các chân này. Atmega16 hoạt động ở tần số bên trong 1MHZ; bộ dao động được thêm vào để tạo ra xung clock và tần số cao.

c.Thông số kỹ thuật Atmega (Dip)

Datasheets	At89s52
Standard Package	27
Category	Integrated Circuits (ICs)
Family	Embedded – Atmel
Series	At89s
Packaging	Tube
Core Processor	8051
Core Size	8-Bit
Speed	33MHz
Connectivity	SPI, UART / USART, USB
Peripherals	Brown-out Detec t/ Reset, HLVD, POR, PWM, WDT
Number of I /O	32
Program Memory Size	8KB
Program Memory Type	FLASH
EEPROM Size	NO
RAM Size	256×8 Byte
Voltage – Supply (Vcc/Vdd)	4.2 V ~ 5.5 V
Data Converters	NO
Oscillator Type	Internal
Operating Temperature	-40°C ~ 85°C
Package / Case	40-SOIC (0.295″, 7.50mm Width)
Other Names	At89s52

d. Power

5V: Điện áp ra 5V (dòng điện trên mỗi chân này tối đa là 500mA).
GND: Là chân mang điện cực âm trên board.
IOREF: Điệp áp hoạt động của vi điều khiển trên AVR và có thể đọc điện áp trên chân IOREF. Chân IOREF không dùng để làm chân cấp nguồn.

e.Bộ nhớ

8 KByte bộ nhớ chỉ đọc có thể xóa và lập trình nhanh (EPROM),
8 KByte bộ nhớ có thể lập trình nhanh, có khả năng tới 1000 chu kỳ ghi/xoá
128 Byte RAM
64 KB vùng nhớ mã ngoài
64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoại.

f. Chức năng nội bật

Là bộ vi điều khiển công nghệ CMOS hiệu suất cao tích hợp công nghệ Flash
Hoạt động ở dải điện áp rộng 4 – 5.5V, vì vậy nó là một IC công suất thấp.
Thiết bị hỗ trợ lập trình bên trong ở cả chế độ page và byte của bộ nhớ Flash.
Tần số hoạt động lên đến 33MHz nhưng có thể thay đổi để tiết kiệm năng lượng.
Module có thời gian lập trình nhanh với 10.000 chu kỳ đọc / ghi.
Bộ nhớ RAM 256 × 8 bit.
Giao tiếp nối tiếp thông qua module UART song công.
Nó có một chân reset, ba bộ định thời 16 bit và tám bộ ngắt.
AT89S52 có hai chế độ nguồn. Đầu tiên là chế độ nhàn rỗi, trong đó thiết bị xử lý dừng hoạt động trong khi ngoại vi vẫn tiếp tục hoạt động. Thứ hai là chế độ tắt nguồn sẽ tạm dừng bộ dao động và các chức năng khác và lưu nội dung RAM.
Bộ đếm thời gian Watchdog để hoạt động khởi động thiết bị từ chế độ ngủ và có thể được kích hoạt hoặc hủy kích hoạt thông qua lập trình

1.2 Cảm biến ánh sáng Max30102 giao tiếp STM32

a. Giới thiệu cảm biến Max30102 giao tiếp STM32

Max30102 giao tiếp STM32 là cảm biến nhịp tim và đo nồng độ oxy trong máu có thiết kế tiện dụng dễ dàng đeo vào ngón tay, cổ tay, được sử dụng để đo nhịp tim và nồng độ Oxy trong máu, thích hợp cho nhiều ứng dụng liên quan đến y sinh, cảm biến sử dụng phương pháp đo quang phổ biến hiện nay với thiết kế và chất liệu mắt đo chuyên biệt từ chính hãng Maxim cho độ chính xác và độ bền cao, cảm biến sử dụng giao tiếp I2C với bộ thư viện sẵn có trên Arduino rất dễ sử dụng. Cảm biến nhịp tim và oxy trong máu Max30102 giao tiếp STM32 là một mô-đun đo nhịp tim và oxy trong máy tích hợp. Nó bao gồm đèn LED bên trong, bộ tách sóng quang, các bộ phận quang học và các thiết bị điện tử có tiếng ồn thấp với khả năng loại bỏ ánh sáng xung quanh. Cảm biến nhịp tim và oxy trong máu Max30102 hoạt động trên một nguồn cung cấp điện 1.8V và một nguồn cấp điện 5.0V riêng biệt cho các đèn LED bên trong. Giao tiếp thông qua giao diện tương thích I2C tiêu chuẩn và có thể được tắt thông qua phần mềm với chế độ chờ bằng không. Nó cho phép các thanh ray nguồn vẫn được cấp nguồn ở mọi thời điểm.

cam-bien-nhip-tim-va-nong-do-oxy-Max30102-lcd1602-arduino-uno

b. Thông số kỹ thuật cảm biến Max30102

Cảm biến nhịp tim và oxy trong máu MAX30102
IC chính: MAX30102
Đo được nhịp tim và nồng độ Oxy trong máu.
Điện áp sử dụng: 3.3~5VDC.
Nhỏ gọn, siêu tiết kiệm năng lượng, thích hợp cho các thiết bị đo nhỏ gọn, Wearable Devices.
Giao tiếp: I2C, mức tín hiệu TTL.
Kích thước: 20.6 x 15.5mm

1.3 LCD1602 cho mạch cảm biến ánh sáng Max30102 giao tiếp STM32

a. Giới thiệu

hinh-lcd1602-bang-gia-tri-Max30102 giao tiếp Atmega

g. Bảng địa chỉ cho LCD

hinh-lcd1602-dia-chi-Max30102 giao tiếp Atmega

2. Hướng dẫn đồ án Max30102 giao tiếp STM32 hiển thị LCD1602

Phần này chưa được chia sẻ.

LIÊN HỆ thông tin ở TẠI ĐÂY để được hổ trợ tốt hơn.

Phần cứng

max30102-giao-tiep-arduino-hien-thi-lcd1602

Phần mềm

/*
  -5V = 5V (3.3V is allowed)
  -GND = GND
  -SDA = A4 (or SDA)
  -SCL = A5 (or SCL)
  -INT = Not connected

*/

#include <Wire.h>
#include "MAX30105.h"
#include <LiquidCrystal.h>

#include "heartRate.h"

MAX30105 particleSensor;
LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2);

const byte RATE_SIZE = 4; //Increase this for more averaging. 4 is good.
byte rates[RATE_SIZE]; //Array of heart rates
byte rateSpot = 0;
long lastBeat = 0; //Time at which the last beat occurred

float beatsPerMinute;
int beatAvg;

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  
  lcd.begin(16, 2);
  Serial.println("Initializing...");

  // Initialize sensor
  if (!particleSensor.begin(Wire, I2C_SPEED_FAST)) //Use default I2C port, 400kHz speed
  {
    Serial.println("MAX30105 was not found. Please check wiring/power. ");
    while (1);
  }
  Serial.println("Place your index finger on the sensor with steady pressure.");

  particleSensor.setup(); //Configure sensor with default settings
  particleSensor.setPulseAmplitudeRed(0x0A); //Turn Red LED to low to indicate sensor is running
  particleSensor.setPulseAmplitudeGreen(0); //Turn off Green LED
}

void loop()
{
  long irValue = particleSensor.getIR();

  if (checkForBeat(irValue) == true)
  {
    //We sensed a beat!
    long delta = millis() - lastBeat;
    lastBeat = millis();

    beatsPerMinute = 60 / (delta / 1000.0);

    if (beatsPerMinute < 255 && beatsPerMinute > 20)
    {
      rates[rateSpot++] = (byte)beatsPerMinute; //Store this reading in the array
      rateSpot %= RATE_SIZE; //Wrap variable

      //Take average of readings
      beatAvg = 0;
      for (byte x = 0 ; x < RATE_SIZE ; x++)
        beatAvg += rates[x];
      beatAvg /= RATE_SIZE;
    }
  }

  Serial.print("IR=");
  Serial.print(irValue);
  Serial.print(", BPM=");
  Serial.print(beatsPerMinute);
  Serial.print(", Avg BPM=");
  Serial.print(beatAvg);

  if (irValue < 50000)
    Serial.print(" No finger?");

  Serial.println();

  lcd.setCursor(0,0);
  lcd.print("BPM: ");
  lcd.print(beatAvg);

  lcd.setCursor(0,1);
  lcd.print(" IR: ");
  lcd.print(irValue);
}

3. Hoạt động của mạch cảm biến ánh sáng Max30102 giao tiếp STM32

Khi cấp điện hệ thống hoạt động, vi điều khiển hiển thị thông tin ban đầu. Lúc này vi điều khiển chờ tín hiệu từ cảm biến nhịp tim và nồng độ Oxy Max30102 giao tiếp STM32 trong máu đưa vào. Khi nhận tín hiệu từ cảm biến Max30102 vi điều khiển tính toán, xử lý dữ liệu sau đó hiển thị giá trị nhịp tim và nồng độ Oxy lên màn hình LCD1602 theo yêu cầu đã được lập trình.

4. Hoạt động mạch cảm biến ánh sáng Max30102 giao tiếp STM32 các bạn xem video:

Ngoài ra còn nhiều Phần và các môn khác

Đồ án điện tử, Lập trình vi điều khiển tổng hợp File đồ án – Phần 1 Mạch điện tử, Lập trình vi điều khiển tổng hợp File đồ án – Phần 2 Thiết kế mạch điện tử, Lập trình vi điều khiển tổng hợp File đồ án – Phần 3 Vi xử lý, Lập trình vi điều khiển Pic – 8051 – Avr – Phần 4 Tổng hợp File ĐỒ ÁN Điện tử cơ bản Tổng hợp File ĐỒ ÁN Viễn thông Tổng hợp File ĐỒ ÁN PLC Tổng hợp File ĐỒ ÁN Cung cấp điện

Chúc các bạn thành công…!!!

Số chân	Ký hiệu chân	Mô tả chân
1	Vss	Cấp điện 0v
2	Vcc	Cấp điện 5v
3	V0	Chỉnh độ tương phản
4	RS	Lựa chọn thanh ghi địa chỉ hay dữ liệu
5	RW	Lựa chọn thanh ghi Đọc hay Viết
6	EN	Cho phép xuất dữ liệu
7	D0	Đường truyền dữ liệu 0
8	D1	Đường truyền dữ liệu 1
9	D2	Đường truyền dữ liệu 2
10	D3	Đường truyền dữ liệu 3
11	D4	Đường truyền dữ liệu 4
12	D5	Đường truyền dữ liệu 5
13	D6	Đường truyền dữ liệu 6
14	D7	Đường truyền dữ liệu 7
15	A	Chân dương đèn màn hình
16	K	Chân âm đèn màn hình

Đồ án, Review Đồ án