stm32实现心电监测-原理图单片机程序C#上位机程序

十年前接触生物电子让我对电子产生浓厚的兴趣，让我感到电子科技的博大精深无所不能。最近用stm32和C#实现心电监测，分享给大家一起探讨，我也把这些技术资料整理下。

原理图

心电前端采集电路采用仪表放大器，仪表放大器对于共模干扰有很强的抑制力，适合做心电采集前端电路。传输部分采用USB实现虚拟串口和上位机对接，具体电路如下所示

PCB

上位机程序

实物如下

单片机采用stm32内部AD采集，关键程序如下

#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "led.h"
#include "usb_lib.h"
#include "hw_config.h"
#include "usb_pwr.h"
#include "usb_prop.h"
#include "bsp_usart.h"
#include "bsp_adc.h"extern char USB_TX_data[512],USB_RX_data[512];
extern u8 USB_Tx_Counter,USB_Rx_Counter,USB_TX_flag,USB_RX_flag;
extern char U1_TX_data[512],U1_RX_data[512];
extern u8 U1_Tx_Counter,U1_Rx_Counter,U1_TX_flag,U1_RX_flag;extern short    AD_BUF[1024];
extern unsigned int TIM3_count;
extern char TIM3_flag;void RCC_HSI_Configuration(void)
{RCC_DeInit();//??? RCC?????????RCC_HSICmd(ENABLE);//??HSI  while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_HSIRDY) == RESET)//??HSI????{}if(1){FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);   RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSI_Div2, RCC_PLLMul_12); RCC_PLLCmd(ENABLE);//??PLL???????,????????while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET){}RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);  while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08){}}
}int main(void){     u16 i;u16 temp;u8 usbstatus=0;    RCC_HSI_Configuration();delay_init();            //ÑÓÊ±º¯Êý³õÊ¼»¯     NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);    //ÉèÖÃNVICÖÐ¶Ï·Ö×é2:2Î»ÇÀÕ¼ÓÅÏÈ¼¶£¬2Î»ÏìÓ¦ÓÅÏÈ¼¶LED_Init();USART1_Config();ADC_Config();delay_ms(10000);USB_Port_Set(0);   delay_ms(50);USB_Port_Set(1);   Set_USBClock();   USB_Interrupts_Config();    USB_Init();   while(1){if(TIM3_flag==1){GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_13, Bit_SET);TIM3_flag=0;temp=ADC_GetConversionValue(ADC1);USB_USART_SendData(0x55);//ÒÔ×Ö½Ú·½Ê½,·¢ËÍ¸øUSBUSB_USART_SendData(0xaa);//ÒÔ×Ö½Ú·½Ê½,·¢ËÍ¸øUSBUSB_USART_SendData(temp>>8);//ÒÔ×Ö½Ú·½Ê½,·¢ËÍ¸øUSBUSB_USART_SendData(temp);//ÒÔ×Ö½Ú·½Ê½,·¢ËÍ¸øUSB USB_USART_RX_STA=0;GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_13, Bit_RESET);}if(USB_RX_flag==1){USB_RX_flag=0;}if(usbstatus!=bDeviceState)//USBÁ¬½Ó×´Ì¬·¢ÉúÁË¸Ä±ä.{usbstatus=bDeviceState;//¼ÇÂ¼ÐÂµÄ×´Ì¬}}
}

void ADC_Config(void)
{GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;NVIC_InitTypeDef   NVIC_InitStructure;ADC_InitTypeDef   ADC_InitStructure;TIM_TimeBaseInitTypeDef         TIM_TimeBaseInitStruct;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_ADC1  , ENABLE );RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_DMA1,ENABLE);RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_TIM3 , ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;//Ä£ÄâÊäÈëGPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;  ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = ENABLE;  ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE; ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;  ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right; ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;  ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);  ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_0,1,ADC_SampleTime_239Cycles5);ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);  ADC_ResetCalibration(ADC1);  while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1)); ADC_StartCalibration(ADC1);  while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1)); ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE); TIM_DeInit(TIM3);        //½«ÍâÉèTIM3¼Ä´æÆ÷ÖØÉèÎªÈ±Ê¡Öµ  TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1 ;    //ÉèÖÃÁËÊ±ÖÓ·Ö¸î(Tck_tim) TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up ;   //Ñ¡ÔñÁË¼ÆÊýÆ÷Ä£Ê½(TIMÏòÉÏ¼ÆÊýÄ£Ê½)  TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 999 ;       //Éè¶¨¼ÆÊýÆ÷×Ô¶¯ÖØ×°Öµ,È¡Öµ·¶Î§0x0000~0xFFFF   TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 47 ;    //ÉèÖÃÓÃÀ´×÷ÎªTIM3Ê±ÖÓÆµÂÊ³ýÊýµÄÔ¤·ÖÆµÖµÎª(7199+1),È¡Öµ·¶Î§0x0000~0xFFFF TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseInitStruct ) ;       TIM_ClearFlag(TIM3, TIM_FLAG_Update);         //Çå³ýTIM3µÄ´ý´¦Àí±êÖ¾Î»    TIM_ITConfig(TIM3, TIM_IT_Update,ENABLE);     //Ê¹ÄÜTIM3ÖÐ¶Ï  TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);         //Ê¹ÄÜTIM3ÍâÉè  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);    //NVIC_Group:ÏÈÕ¼ÓÅÏÈ¼¶2Î»£¬´ÓÓÅÏÈ¼¶2Î»  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;    //ÅäÖÃÎªTIM3ÖÐ¶Ï  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;  //ÏÈÕ¼ÓÅÏÈ¼¶Îª1  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;   //´ÓÓÅÏÈ¼¶Îª2  NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;      //Ê¹ÄÜÖÐ¶ÏÍ¨µÀ  NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}

上位机采用C#，C#开发window系统应用程序非常方便，程序如下

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.ComponentModel;
using System.Data;
using System.Drawing;
using System.IO.Ports;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;namespace WindowsFormsApplication4
{public partial class Form1 : Form{private StringBuilder sb = new StringBuilder();     //为了避免在接收处理函数中反复调用，依然声明为一个全局变量long AD_num = 12;long LD_num = 1;long MD_num = 11;long QP_num = 0;int QP_flag = 0;long uart_count = 0;private const int Unit_length = 32;//单位格大小private const int X_End = 1024+512+256+48;//Y轴最大数值private const int Y_End = 512+256+128;//Y轴最大数值private const int X_Start = 48;//Y轴最大数值private const int Y_Start = 128;//Y轴最大数值private const int MaxStep = 33;//绘制单位最大值private const int MinStep = 1;//绘制单位最小值private const int StartPrint = 100;//点坐标偏移量private List<int> DataList = new List<int>();//数据结构----线性链表private Pen TablePen = new Pen(Color.FromArgb(0x80, 0x00, 0x00));//轴线颜色private Pen LinesPen = new Pen(Color.FromArgb(0x00, 0x80, 0x80));//波形颜色public Form1(){this.SetStyle(ControlStyles.DoubleBuffer | ControlStyles.UserPaint |ControlStyles.AllPaintingInWmPaint,true);//开启双缓冲this.UpdateStyles();InitializeComponent();System.Windows.Forms.Control.CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;TablePen.DashStyle = System.Drawing.Drawing2D.DashStyle.DashDotDot;SearchAndAddSerialToComboBox(serialPort1, comboBox1);}private void SearchAndAddSerialToComboBox(SerialPort MyPort, ComboBox MyBox){                                                               //将可用端口号添加到ComboBoxstring Buffer;                                              //缓存comboBox1.Items.Clear();                                        //清空ComboBox内容//int count = 0;for (int i = 1; i < 30; i++)                                //循环{try                                                     //核心原理是依靠try和catch完成遍历{Buffer = "COM" + i.ToString();MyPort.PortName = Buffer;MyPort.Open();                                      //如果失败，后面的代码不会执行// MyString[count] = Buffer;comboBox1.Items.Add(Buffer);                            //打开成功，添加至下俩列表MyPort.Close();                                     //关闭}catch{}}}private void button1_Click(object sender, EventArgs e){try{//将可能产生异常的代码放置在try块中//根据当前串口属性来判断是否打开if (serialPort1.IsOpen){//串口已经处于打开状态serialPort1.Close();    //关闭串口button1.Text = "打开串口";button1.BackColor = Color.ForestGreen;comboBox1.Enabled = true;uart_count = 0;}else{//串口已经处于关闭状态，则设置好串口属性后打开comboBox1.Enabled = false;serialPort1.PortName = comboBox1.Text;serialPort1.BaudRate = 115200;serialPort1.DataBits = 8;serialPort1.Parity = System.IO.Ports.Parity.None;serialPort1.StopBits = System.IO.Ports.StopBits.One;serialPort1.Open();     //打开串口button1.Text = "关闭串口";button1.BackColor = Color.Firebrick;}}catch (Exception ex){//捕获可能发生的异常并进行处理//捕获到异常，创建一个新的对象，之前的不可以再用serialPort1 = new System.IO.Ports.SerialPort();//刷新COM口选项comboBox1.Items.Clear();comboBox1.Items.AddRange(System.IO.Ports.SerialPort.GetPortNames());//响铃并显示异常给用户System.Media.SystemSounds.Beep.Play();button1.Text = "打开串口";button1.BackColor = Color.ForestGreen;MessageBox.Show(ex.Message);}}private void serialPort1_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e){int num = serialPort1.BytesToRead; byte[] received_buf = new byte[num];int[] show_buf = new int[num];float show_data = 1;serialPort1.Read(received_buf, 0, num);           if (num == 4){uart_count = uart_count + 4;show_data =  ((long)(received_buf[2] << 8) + (long)(received_buf[3]))*768/4096;show_buf[0] = (int)show_data;DataList.Add(show_buf[0]);//链表尾部添加数据Invalidate();            //刷新显示sb.Clear();try{//因为要访问UI资源，所以需要使用invoke方式同步uithis.Invoke((EventHandler)(delegate{textBox1.Clear();textBox1.AppendText(uart_count.ToString("F2"));}));}catch (Exception ex){//响铃并显示异常给用户System.Media.SystemSounds.Beep.Play();MessageBox.Show(ex.Message);}}}private void Form1_Paint(object sender, PaintEventArgs e)//画{String Str = "";System.Drawing.Drawing2D.GraphicsPath gp = new System.Drawing.Drawing2D.GraphicsPath();e.Graphics.FillRectangle(Brushes.White, e.Graphics.ClipBounds);//Draw Y 纵向轴绘制for (int i = 0; i <= (X_End - X_Start) / Unit_length; i++){e.Graphics.DrawLine(TablePen, X_Start + i * Unit_length, Y_Start, X_Start + i * Unit_length, Y_End);//画线gp.AddString(i.ToString(), this.Font.FontFamily, (int)FontStyle.Regular, 12, new RectangleF(X_Start + i * Unit_length - 7, Y_End + 4, 400, 50), null);//添加文字}//Draw X 横向轴绘制for (int i = 0; i <= (Y_End - Y_Start) / Unit_length; i++){e.Graphics.DrawLine(TablePen, X_Start, Y_Start + i * Unit_length, X_End, Y_Start + i * Unit_length);//画线// if (i == 17)           break;gp.AddString((((12 - i) * Unit_length).ToString() ), this.Font.FontFamily, (int)FontStyle.Regular, 14, new RectangleF(X_Start - 50, Y_Start + i * Unit_length - 8, 400, 50), null);//添加文字}e.Graphics.DrawPath(Pens.Black, gp);//写文字if (DataList.Count - 1 >= (X_End - X_Start))//如果数据量大于可容纳的数据量，即删除最左数据{DataList.RemoveRange(0, DataList.Count - (X_End - X_Start) - 1);}for (int i = 0; i < DataList.Count - 1; i++)//绘制{e.Graphics.DrawLine(LinesPen, X_Start + i, Y_End - DataList[i], X_Start + (i + 1), Y_End - DataList[i + 1]);}}}
}

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