基于 MAX32620FTHR 的智能生物医学监测手环

硬件清单

所需工具

• 电脑（Arduino IDE 开发）
• 电烙铁及焊接工具
• 通用手工工具
• 智能手机（运行配套 App）

软件与平台

• Arduino IDE（需添加 Maxim 板卡包）
• Fritzing（原理图绘制）
• MIT App Inventor（开发 Android 配套 App）

项目背景与动机

全球每天约 29,000 名儿童（每分钟 21 名）死于可预防疾病，发展中国家 80% 医疗发生在家庭，且缺乏专业诊断。本项目旨在利用 MAX32620FTHR 的超低功耗特性，**设计一款可穿戴生物医学监测手环，利用体热（帕尔帖效应）供电，实现体温、心率、血氧等生命体征的 24 小时连续监测，数据经蓝牙上传云端，供医生、家长、公共卫生机构实时查看，实现早期预警与干预。**

系统分阶段实施规划

第一阶段：智能手环原型

• 集成体温 (LM35)、心率 (PPG)、血氧 (SpO2) 采集
• MAX32620FTHR 板载加速度计辅助体动伪迹抑制
• 蓝牙透传原始数据至手机 App
• 第二代原型计划集成微流控血液分析模块

第二阶段：云端医疗数据平台

• 云数据库存储个人电子病历
• 症状关联分析、疾病辅助诊断
• 多端访问：患者 App、医生门户、公共卫生大屏
• 疫情热力图可视化（如流感、COVID-19 传播追踪）

硬件连接指南

1. MAX32620FTHR 引脚映射：A1←LM35 Vout，A2←心率传感器，数字口控制帕尔帖/蓝牙
2. 帕尔帖片热端贴合皮肤，冷端散热，产生微功率为 MCU 供电（演示用，实际需配合 DC-DC 升压）
3. HC-06 蓝牙模块串口直连 MAX32620 UART1
4. 所有模块共地，3.3V 供电域统一

详细接线图见项目附件（Fritzing 源文件及导出 PNG）。

Arduino IDE 环境配置

1. 文件 → 首选项 → 附加开发板管理器网址：https://raw.githubusercontent.com/maximintegratedmicros/arduino-collateral/master/package_maxim_index.json
2. 工具 → 开发板 → 开发板管理器 → 搜索 “maxim” → 安装 “Maxim's 32-bit Microcontroller”
3. 工具 → 开发板 → Maxim ARM (32-bit) Boards → 选择 MAX32620FTHR
4. 工具 → 端口 → 选择对应串口
5. 工具 → 程序员 → 选择 DAPLink
6. 验证：文件 → 示例 → 01.Basics → Blink → 验证/上传

固件代码（核心逻辑）

通过蓝牙指令字符切换采集模式：

• 'a' → 读取 LM35 体温（ADC 转换公式：`tempC = (ADC * 5.0 * 100) / 970`）
• 'b' → 读取心率传感器原始 ADC 值（阈值 550 判断脉搏波峰）
• 其他 → 返回 "error"

#include 
SoftwareSerial blue(TX, RX);  // 蓝牙串口
char NOMBRE[21] = "MONITOR MEDICAL";
char BPS = '4';  // 9600 bps
char PASS[5] = "1651";

float tempC;
int PulseSensorPurplePin = A2;
int Signal, Threshold = 550;
int tempPin = A1;
int select = 3;

void setup() {
  blue.begin(9600);
  blue.println("Conect");
  blue.println("WELCOME TO YOUR PERSONAL MEDICAL ASSISTANT");
}

void loop() {
  if (blue.available() > 0) {
    select = blue.read();
    switch (select) {
      case 'a':
        tempC = analogRead(tempPin);
        tempC = (tempC * 5.0 * 100) / 970;
        blue.println(tempC);
        blue.print(" °C");
        delay(1000);
        break;
      case 'b':
        Signal = analogRead(PulseSensorPurplePin);
        blue.println(Signal);
        blue.print(" RPM");
        delay(1000);
        break;
      default:
        blue.println("error");
        delay(1500);
    }
  }
}

蓝牙配对与 App 界面

• 手机蓝牙搜索 “MONITOR MEDICAL”，配对码 1651
• MIT App Inventor 开发的 App 提供：实时波形、数值记录、云端同步按钮
• App 截图见项目附件

云端数据平台演进

已搭建原型数据库，支持多用户、多设备数据汇聚，可视化疫情热力图（示例：流感传播密度图）。后续计划接入 FHIR 标准、实现边缘计算预处理。

最新进展（8 月 25 日更新）

• 数据库云端已上线
• 原型集成太阳能电池板，白天补充供电
• 持续优化功耗，目标：纯体热+光能维持全天候运行

结语与展望

作者系贫困家庭青年，受武装冲突影响，立志用技术改善弱势群体医疗获取。项目虽处早期，但已验证核心链路：传感器 → MAX32620FTHR → 蓝牙 → App → 云端。欢迎 Maxim Integrated、Hackster 社区及全球开发者合作，共同推动低成本可穿戴医疗设备普及，将日均 29,000 例可预防死亡降至 1,000 以下。

原理图与 PCB

Fritzing 源文件 (.fzpz) 及导出图片见附件。