Arduino 血氧与体温双参数监测仪：MAX30102 + MLX90614 方案

项目概述

本项目基于 Arduino UNO，集成 MAX30102 反射式心率/血氧传感器与 GY-906 (MLX90614) 非接触红外测温模块，实现血氧饱和度 (SpO₂) 与体温同步监测。测量值实时显示于 20×4 I2C LCD，并通过红绿双色 LED 指示健康状态：SpO₂ ≥ 90% 且体温 < 38℃ 绿灯亮，否则红灯报警。代码采用低通滤波算法计算 SpO₂，支持 EEPROM 存储历史读数，适合家庭健康监护、教学演示或二次开发。

所需组件与物料

• Arduino UNO R3 × 1
• 20×4 I2C LCD 模块 (地址 0x27) × 1
• MAX30102 心率血氧传感器模块 (MH-ET LIVE 或兼容板) × 1
• GY-906-BCC (MLX90614) 非接触红外测温模块 × 1
• 5mm LED 红/绿各 1 个
• 220Ω 电阻 × 2
• 830 点面包板 × 1
• 杜邦线若干

硬件接线指南

I2C 总线共享

MAX30102 与 MLX90614 均为 I2C 设备，并联在 Arduino A4 (SDA) 与 A5 (SCL) 上。需在 SDA/SCL 至 5V 间各接 4.7kΩ 上拉电阻（模块板载可能已含，建议测量确认）。

引脚分配表

核心算法与代码逻辑

SpO₂ 计算流程

1. 原始数据采集：MAX30102 配置为高精度模式 (采样率 200Hz, 脉宽 411μs, ADC 16384, LED 电流 0x7F)，通过 FIFO 读取红光 (Red) 与红外光 (IR) 原始值。
2. 低通滤波去基线：avered = avered * frate + red * (1-frate)，frate=0.95 提取交流分量。
3. RMS 计算：累积 100 个样本的交流分量平方和 sumredrms、sumirrms。
4. 比率 R 计算：R = (sqrt(sumredrms)/avered) / (sqrt(sumirrms)/aveir)。
5. 经验公式换算：SpO2 = -23.3 * (R - 0.4) + 100 (参考 Microchip AN1525B)。
6. 二阶低通平滑：ESpO2 = FSpO2 * ESpO2 + (1-FSpO2) * SpO2，FSpO2=0.7。

体温读取

MLX90614 通过 Adafruit_MLX90614 库直接读取物体温度 (℃)，无需接触，响应快、精度 ±0.5℃。

手指检测与报警逻辑

• IR 原始值 < 30000 判定为未戴手指，LCD 显示上次有效读数 (从 EEPROM 读取)。
• IR ≥ 30000 进入测量模式，实时刷新 SpO₂ 与体温。
• 报警阈值：ESpO2 < 90 || Temperature > 37 触发红灯，否则绿灯。

EEPROM 存储方案

地址 0~3 存储浮点型 ESpO2 (4 字节)，地址 6 存储整型 Temperature (1 字节)。提供 writeEEPROM() 与 readEEPROM() 封装函数，掉电保持上次有效读数。

软件库依赖

• Wire.h (内置)
• LiquidCrystal_I2C.h
• Adafruit_MLX90614.h
• MAX30105.h (SparkFun MAX3010x 库，兼容 MAX30102)
• EEPROM.h (内置)

使用注意事项

• 测量姿势：手指自然平放于 MAX30102 传感器窗口上方，切勿用力按压，否则血管受压导致读数偏低或波形失真。
• 环境光干扰：强阳光或荧光灯直射会干扰光电二极管，建议遮光罩或室内使用。
• 预热时间：上电后等待 3 秒 (TIMETOBOOT) 稳定后再读数。
• 校准建议：医疗级应用需对标专业血氧仪标定系数，本项目仅供参考教学。

项目文件

• Arduino 代码：Blood_Oximeter.ino (文末下载)
• 原理图：schematic.png
• GitHub 仓库：https://github.com/DKARDU/bloodoxygen (含原理图与完整代码)

典型应用场景

• 家庭老人/儿童日常健康监护
• 高校生物医学工程教学实验
• 可穿戴设备原型开发参考
• 疫情期间社区筛查辅助工具 (非医疗诊断依据)

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