系统设计

设计与实现一个光学心率测(HRM)系统(又称光电容积脉搏波技术，简称PPG)是一类复杂的、涉及多个领域的项目。设计要素包括人体工程学 、信号处理与过滤、光学和机械设计、低噪声信号接收电路以及低噪声电流脉冲发生器。

可穿戴电子产品制造商正在不断为其保健与健身产品添加心率监测功能，集成化也正在推动心率监测应用中传感器的成本不断降低。目前，许多心率检测传感器都在其高度集成的模组中包含了一些分离的元器件，如模拟前端(AFE)、光电管检测器和发光二极管等。这些模组支持更便捷的实现方式，可在将心率监测功能加入到可穿戴产品中时降低其成本和复杂性。

可穿戴产品的外观形态也在逐渐改变。在胸带已经有效地服务了保健与健身市场多年的同时，心率监测功能现在正在进入到各种手腕佩戴产品中。光学感测技术与高性能、低功耗处理器等方面的技术进步，已经促使手腕佩戴这种外形可适用于许多设计;心率检测算法的精密度也已到达了一种新的水平，从而可以被采用手腕佩带外形的产品所接受。其它新的可穿戴感测应用外观形态和应用场景也在不断涌现，比如头带、体育与健身服装、以及耳塞等。但是，可穿戴生理指标监测的最主要应用场景还将归集于手腕。

本文选用了意法半导体公司基于ARM最新Cortex—M3内核的STM32F103RB作为主控芯片，通过选择合适的液晶模块，构建了一个高性能低功耗的中文人机界面系统。

<strong>1、系统的工作原理</strong>

本系统以STM32F103RBT6为核心，采用晶彩光电的AM240320TFT液晶屏作为显示器，完成内容的显示，由于STM32F103RBT6内部Flash为128K，如果用来储存汉字字库，对芯片资源是一种极大的浪费，所以本文中采用微控制器外挂SPI接口Flash的设计思路，将不用重复改变的中文字库存放在外部Flash芯片里面，需要时再通过SPI口调入处理器。由于STM32F103RBT6不带有FSMC，所以采用软件模拟总线的方法，完成对液晶模块的驱动。

<strong>2、系统硬件设计</strong>

2.1、供电部分电路

在自动控制系统中，执行器同控制器或控制系统相连，共同实现对工业过程的控制。现场总线是过程控制技术、仪表工业技术和计算机网络技术三大技术领域相结合的产物。WorldFIP现场总线既是实时的，可预测的，又是面向未来的、能够和Internet连接的现场总线。本文对开发基于WorldFIP现场总线技术的智能电动执行器的软硬件进行了探讨，包括：MCU控制板卡，通信板卡和驱动板卡，以及相关软件程序的设计与开发。

1、引言

现场总线是从20世纪80年代中期发展起来的。随着工业自动化与微处理器计算机网络的不断发展，要求有一种能在工业现场环境运行的、性能可靠、造价低廉的通信系统以形成工厂底层网络，完成现场自动化设备之间的多点数字通信，实现底层现场设备之间以及生产现场与外界的信息交换。上世纪八、九十年代以来，逐步出现多种智能执行器，本文主要完成一种基于WorldFIP现场总线技术的智能电动执行器设计。