《2025 DigiKey AI应用创意挑战赛》基于MAX30102的心率血氧监测系统设计
# 基于MAX30102的心率血氧监测系统设计## 一、项目概述
### 1.1、项目介绍
本项目开发了一个基于MAX30102光学传感器和Arduino Nano 33 IoT的便携式心率血氧监测系统。该系统能够实时监测用户的心率、血氧饱和度以及PPG（光电容积脉搏波）信号，并通过240×320分辨率的TFT显示屏直观显示各项生理参数和波形图。**MAX30102**是一款由Maxim Integrated（现为ADI公司）生产的高集成度脉搏血氧仪和心率监测模块。它集成了完整的反射式脉搏血氧测量系统，特别适合可穿戴健康监测设备的应用。
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### 1.2、硬件组成
1.2.1、 **核心控制器**：Arduino Nano 33 IoT
* ARM Cortex-M0+ 32位处理器
* 内置WiFi/蓝牙模块
* 低功耗设计，适合可穿戴应用
1.2.2、 **传感器模块**：MAX30102
* 集成红外（IR）和红光（Red）LED
* 高灵敏度光电探测器
* I²C接口通信
* 可编程采样率和LED电流
1.2.3、 **显示模块**：2.4英寸TFT显示屏
* 240×320分辨率
* SPI接口
* 支持彩色显示
## 二、作品实物介绍
实物作品如下：
!(https://www.eefocus.com/forum/data/attachment/forum/202601/26/234059u22p234dzd2z1q2p.png)
!(https://www.eefocus.com/forum/data/attachment/forum/202601/27/000536a3huutkpugj44h0e.png)
### 2.1、系统框图
!(https://www.eefocus.com/forum/data/attachment/forum/202601/26/234752dggg7cmwsb7uukd2.png)
MAX30102作为本项目的核心传感器，其高性能和易用性为系统提供了可靠的数据源。通过精心设计的算法和用户界面，将原始光电信号转化为直观的生理参数，实现了从硬件到软件的完整解决方案。
### 2.2、算法设计与实现
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1. 信号预处理，对采集获取的初始信号进行加权平均算法滤波处理，有效抑制高频噪声，同时保持信号的实时性。
2. 手指检测算法，设置阈值区分手指放置状态和未放置状态，确保测量数据的可靠性。
3. 系统实现了自适应的波形显示机制，保证了波形始终以最佳比例显示在有限的空间内。
4. 心率检测基于斜率的心跳检测算法。采用动态阈值机制，阈值以0.95的系数衰减，适应信号强度的变化。
5. 血氧饱和度计算基于红光和红外光吸收比的简化血氧算法，通过滑动窗口平均提高稳定性。
## 三、演示视频及文档代码资料
本次项目使用arduino开发，代码如下：
需安装以下库：
演示视频：
## 总结
本项目成功实现了一个低成本、高性能的心率血氧监测系统。通过精心设计的算法和用户界面，系统在有限的硬件资源下实现了专业级的生理参数监测功能。代码结构清晰，模块化设计，既适合实际应用，也适合作为嵌入式系统和生物信号处理的教學案例。
该系统展现了现代微控制器结合先进传感器在健康监测领域的强大潜力，为个人健康管理和远程医疗监测提供了实用的技术解决方案。
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