标签: 血氧

因为自己本身是做人体生理信号采集与处理的，目前也主要研究近红外光电容积脉搏波信号，对于脉搏波信号的采集，本人也做了很多电路。无意间看到 中微半导体公布了一款基于 8051 内核的 CMS8S6990 血氧仪方案，该芯片利用内置两路运算放大器对接收信号进行放大处理；利用内置 PWM+PGA 模拟 DAC 以驱动 H 桥三极管，利用内置 ADC 对光电信号进行采集，从而达到对接收信号值的精准调控，以帮助开发成员快速实现血氧监测。放眼一瞅，这个芯片明显就是给我设计的嘛，所以就申请一款打算好好研究研究，幸运的是，最终也成功申请到了一款 CMS8S6990 开发板，并意外获得了一个基于 CMS8S6990 的血氧指夹，因此，对于该开发板的第一篇评测文章我主要简单讲解基于 CMS8S6990 的血氧指夹方案。 1. 硬件系统 1.1 电源电路 电源采用了一键实现关机状态下短按开机，开机状态下长按关机、短按切换屏幕方向功能，利用单片机的两个 IO 检测按键状态和控制 MOS 管通断，让整个电路板结构更紧凑，实现了血氧指夹小型化要求。 1.2 发光管驱动电路 发光管驱动电路采用 H 桥方式实现 660nm 和 940nm 发光管的点亮切换，当 IR_1=1 ， IR_2=0 时， R_LED 点亮， IR_LED 熄灭，当 IR_1=0 ， IR_2=1 时， IR_LED 点亮， R_LED 熄灭。用芯片内部一路 PWM 波经过 RC 网络模拟 DAC 输出，经内部 PGA 放大后控制三极管基极电流，从而实现控制全桥通过电流，控制发光管亮度。 1.3 信号放大 光电二极管输出的光电流信号通过芯片内部运算放大器 1 进行 I-V 转换，将电流信号转换为电压信号，然后通过芯片内部运算放大器 0 进行二级放大。放大之后的信号输入到芯片内部进行 ADC 采集。信号放大电路同时用芯片内部一路 PWM 波经 RC 网络模拟 DAC 调整运算放大器 1 同向输入端电压，以调整信号放大电路的动态范围。 1.4 控制系统 控制系统就是评测的主角 CMS8S6990 ，只需一颗去耦电容，很简洁。 1.5 显示接口 显示用的也是很经典的 0.96 寸的 OLED ，中规中矩。 2. 软件结构 上图是《 CMS8S6990 血氧仪方案 V1.2 》说明里给的软件流程图，比较笼统，具体实现细节还是需要看代码。 3. 部分示例代码错误 在学习示例代码过程中，遇到以下错误，特贴出来以便求证。 3.1 编译错误 解压工程，编译，提示 error c231:’_putchar’redefinition 。查询解决方案无果，只能以注释以下代码解决。 3.2 库函数错误 1 配置运算放大器偏置寄存器时，将 0xaa 误写入控制寄存器 1 中，应将原语句修改为： OPnADJE=OffsetAdj （ n=0 ， 1 ）。 3.3 库函数错误 2 第 80 行注释错误，应将 PGACON2 改为 PGACON3 。 3.4 库函数错误 3 第 147 行应将 PGA_PAGACON1_PGAADJ_Msk 修改为 PGA_PAGACON3_PGAADJ_Msk 。 3.5 库函数错误 4 函数名应修改为 void PGA_EnableOutPut(void) 。 3.6 库函数错误 5 第 20 行注释应修改为 TIMER3 为 1ms 中断一次。 4. 总结 针对市场需求，中微股份推出了内置运算放大器，系统时钟最高可达 48MHz 主控方案的 CMS8S6990 血氧仪。该血氧仪利用内置的两路运放对接收信号进行放大处理，利用内置的 PWM 模拟 DAC 经由 PGA 提供驱动能力后对三极管进行精准电流控制，再加上中微独创的第一级运放偏置调节算法，极大的适应不同人群，该方案可以帮助开发人员快速实现血氧监测。 CMS8S6990 对各种放大器的高效集成，有效降低了产品电路设计难度，扩大了该芯片的应用市场，但是附带的库函数还是有些瑕疵，不过一个 8051 内核的单片机对应用厂家来说开发难度还是较容易地，更何况中微还提供了许多基本外设的例程，使开发者开发起来更是得心应手了。

智能健康监测平板改造     前些天体检发现身体健康出现了一些小状况……随着年龄的增大，加上缺乏运动，一些以前一直以为跟自己无关的病症已经不知不觉上了身…… 自己最近正在做智能健康监测模块，但刚出样机，还没有形成产品。但又迫切希望自己先从中受益，希望能借助它更方便及时的了解自身的健康状况。 刚好手边有一台平时看书用的台电平板 X98AIR ，如果一边看书一边记录自己的健康数据，那就太棒了。于是萌生了 DIY 改造它成为地球第一款健康监测平板的念头，这也让我有机会成为它的第一个用户。 这就是我最近做的健康监测模块，贴到皮肤就可以测量心率、血氧、血液微循环状态、血流速、血压等健康数据。这个模块的传感器大到 ” ** ” ，为的就是追求极致的精准，好挖掘更多的健康信息。             技术方面的细节就不说了，介绍一下改造平板的过程 ~           第一步：打开平板的“设备管理器”，发现里面有一个 COM1 。猜测很有可能是平板电脑测试或调试保留的 UART 串口。（很多电脑、平板和手机都会有一个这样的调试接口。而我的模组为了方便各种植入，也是采用这种接口。）             第二步：猜测是否靠谱，还要实践说了算。一个字，“拆”。分分钟过后，平板就成了这个样子……拆机过程就不赘述了，很小的时候拆家里各种电器练就的基本功 ~           下面是两大块电池，上面绿色的部分就是电路主板了。我找……找两个或三个一起的测试点……一遍没有找到，然后扒开中间屏蔽板，露出的就是 INTEL 四核 CPU 和内存颗粒，还有 EMMC 等核心器件。只是一瞬间，这些高端东东完全被两束闪耀的金光湮没了！我不禁惊叹，台电真是太厚道了，不仅留着大大的两个沉金测试点，居然还赫然标着 RX 、 TX ，就是我需要的两个信号线。             第三步：后面就要确认这组接口到底是不是我要找的 COM1 。用万用表测试 RX 和 TX ，都是 1.8V 。打开串口调试助手，选择周期发送数据，用万用表可以看到 TX 的电压发生周期性变化。好吧，好像顺利的有些过头了……它正是我要找的 COM1 。至此，改造工作已经成功了 99% ……                   第四步：找电源。为了让智能健康监测模组正常工作，需要从平板电脑上引出两组电源。其中一组是供 IO 使用的 1.8V ；还有一组是供模拟部分使用的 3.3V 。找电源当然是围着电源管理芯片来要了，那个被一堆电感电容包围着的 AXP288 就是平板电脑的心脏， 1.8V 和 3.3V 这种主流的输出，它肯定是有的。用万用表“扫荡”挨着电感的大电容，这样的输出往往能提供充沛的电流，主要是稳定。           扫了不到半个山头，目标就锁定了，两组电源确定好了位置 ~ 第五步：万事俱备，只欠一坑！要在平板上凿一个坑，来把模组埋进去 ~ 此步是最没含金量也最暴力的环节……为了尽可能让平板与模块和谐统一，又兼顾使用便捷，最终选址定在了扬声器下面的那块风水宝地。（这个板板还真是两个独立的喇叭呢，而且质量还不错的。）           经过一番“软磨硬泡”之后，终于露出了她细嫩平滑的前玻璃面板。 第六步：将模组埋了，焊好线。它就算扎下根活了 ~ 第七步：至此移植就接近尾声了，下面就是把板板恢复原样了。摆回银灿灿的扬声器，扣好屏蔽板，再把里面的线稍粘几下固定。（可惜手头没有彩贴，就地找了些胶纸就和了，有点拿着缝衣线补伤口的赶脚。）           扣回平板的后盖……地球第一台健康监测平板就诞生了 ~~           作为她的第一个用户，随本本靓照附赠大粗手指一条。以后夜深人静的时候，便会有一抹淡淡的柔光环绕在指尖，提醒我注意休息 ~ 以后可以一边看书看电影，一边记录自己的健康数据了。当然还能随时查看自己的每一次心跳…… 子曾经曰过，生者云云，心脉各异，将来用它做个心脉解锁定然不错。 嬛主子说，虚言者心有杂邪，脉率多变，倘你早生了千把年，陪我辨别是非，定也是极好的 ~     对模块和DIY感兴趣的小伙伴们可以email我哦：37564275@qq.com