红圈是球囊部位,其材料像是气球用的橡胶,送入病人体内之后,由医生注水胀起。但是在实际使用过程中,有些球囊会破裂,水就漏掉。球囊是起固定作用的,一旦漏掉就没办法使用,需要病人及时去更换。如果几小时未更换,需要重新手术。
传感器在红色管套这一头,与球囊联通,实时监测水压。通过蓝牙发到手机,最后手机联网,通知医院准备并更换。
我们可以在手机app中设置定时测量水压的时间间隔,比如每10分钟测一次,前后数据比较,若压力明显下降,就报警,提醒用户进行更换。
基于压力传感器对导尿管球囊压力进行实时监测,当出现压力异常波动时触发声光报警。该系统能够定时测量导尿管球囊内水压,整个系统体积小巧,直径小于12mm,长度小于40mm。
用户可以在手机app中设置定时测量水压的时间间隔,并实时查看水压大小。该器件除要求体积小,重量轻、低功耗外,密封防水和散热也需要满足需求。
压力传感器的精度:由于要求系统能够实时监测导尿管球囊压力,因此压力传感器的精度对系统的效果有很大的影响。 手机APP报警的可靠性:系统需要能够在出现压力异常波动时及时触发手机APP报警。 系统体积小巧:为便于病人携带,系统要求直径小于12mm,长度小于40mm。 防水防腐:压力传感器需要监测水压,因此需要考虑控制器结构方面的防水防腐蚀措施。
核心主控选择了STM32F103CBU6,该芯片是UFQFPN-48(7x7)的封装,RAM总容量为20KB,程序 FLASH容量128KB,满足本项目的使用需求。
MCU的驱动库是移植的ST官方的HAL库,对MCU的寄存器进行了抽象,能够很方便的使用外设。
BSP包含HP206C传感器驱动、BT-11蓝牙驱动、RTC Alarm与低功耗。HP206C传感器使用I2C进行驱动控制。BT-11蓝牙模块通过串口进行驱动。Alarm用于控制系统的测量周期,它是基于RTC外设,实现了定时唤醒。低功耗模式主要是使用了Power Control外设,当系统处于测量间隔期间时,会进入sleep mode来节省功耗。
服务层使用了卡尔曼滤波对传感器测量的压力值进行滤波处理,抑制了传感器的随机误差。基于蓝牙驱动,为应用层提供了发送数据接口,来发送滤波后的压力值。同时,蓝牙驱动基于串口实现了控制指令的解析。
应用层使用了有限向量状态机,分为工作、暂停和空闲三个状态,来对系统工作状态进行管理。系统状态在RTC的alarm中断和串口中断中进行切换。
HP206C气压传感器基本参数:
● 电压范围:1.8V ~ 3.6V
● 压力范围:300~1200mbar
● 可编程中断控制
● 气压:20位有效测量位(帕)
● 高度:20位有效测量位(米)
● 温度:20位有效测量位(摄氏度)
● 高分辨率:10cm
● 待机功耗:< 0.1uA,低功耗:每秒采样一次
● 工作温度:-40~+85℃
● 高速I2C数字输出接口
● 尺寸: 6.8 X 6.2 X 3.0(+0.2)mm
压力传感器使用HP206C,这个传感器会输出24bit的压力值,压力范围在300~1200mbar。
该部分由黄泽负责完成。
蓝牙模块使用bt-11,该模块功耗低,尺寸小,使用串口进行驱动,适合用于本工程的应用场景。
该部分由阮杨帆负责完成。
读取传感器的压力数据,滤波后通过蓝牙模块发送数据,当压力数据超过了阈值系统会报警。
系统应用层使用了状态机进行管理,分为工作、暂停和空闲三个状态。空闲状态和暂停状态都会通过power control外设进入sleep mode,节省系统功耗。串口中断和alarm中断都会唤醒系统。
当蓝牙模块通过串口中断接收指令并解析,如果指令是开始就会设置状态为工作,如果指令是暂停就会进入暂停状态,如果指令是设置阈值就会修改压力阈值,如果指令是修改周期,就会修改RTC的alarm周期。
当rtc的alarm产生中断后,会唤醒系统,设置状态为work,采集压力数据、滤波后通过蓝牙传输数据。工作完成后会回到空闲状态继续休眠,等待下一次alarm中断唤醒再工作。
该部分由袁雨完成。
APP包含了指令传输、压力数据显示和报警的功能。
该部分由阮杨帆完成
主控STM32F103C8T6通过UART1与蓝牙模块BT-11相连,发送压力数据。通过I2C接口与传感器HP206相连,获取压力数据。
https://hoperf.cn/sensor/pressure_sensor/HP206C.html
https://www.hoperf.com/sensor/pressure_sensor/HP206C.html
https://github.com/ncdcommunity/Arduino_Library_HP206C_24Bit_ADC_Barometer_Altimeter_Sensor
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