Розроблення цифрового пульсоксиметра для оцінки стану затриманих чи/та постраждалих: кваліфікаційна робота на здобуття освітнього ступеня «бакалавр» за спеціальністю 126 «Інформаційні системи та технології»

Abstract

У межах кваліфікаційної роботи спроєктовано та реалізовано програмно-апаратний комплекс цифрового пульсоксиметра. Пристрій орієнтований на використання співробітниками поліції для оперативного моніторингу життєвих показників постраждалих або затриманих осіб. Функціонал пристрою забезпечує вимірювання рівня насичення крові киснем (SpO2) та частоти серцевих скорочень (ЧСС). Візуалізація поточних даних та побудова графіків у режимі реального часу здійснюється на OLED-дисплеї. Конфігурація системи здійснюється через інтегроване меню налаштувань користувача. Цей інтерфейс дозволяє задавати граничні межі для контрольованих показників та керувати звуковою тривогою, яка попереджає про вихід показників за визначені межі. Апаратна архітектура пульсоксиметра базується на платформі Arduino Micro з МК ATmega32u4. Для реєстрації ЧСС та рівня SpO2 інтегровано цифровий сенсор MAX30100. Візуалізація отриманої інформації реалізована за допомогою двоколірного графічного OLED-модуля SSD1306 з роздільною здатністю 128x64 точок. Схемотехнічне рішення та віртуальна модель пульсоксиметра були реалізовані в САПР Proteus, а програмний комплекс розроблено на мові C/C++ в екосистемі Arduino IDE. Інтегральне тестування пристрою виконано спочатку на рівні програмної емуляції в Proteus ISIS, а згодом – шляхом верифікації параметрів фізичного прототипу, зібраного на макетній платі. As part of the qualification work, a hardware and software complex for a digital pulse oximeter was designed and implemented. The device is intended for use by police officers for operational monitoring of vital signs of injured or detained persons. The device functionality provides measurement of blood oxygen saturation (SpO2) and heart rate (HR). Visualization of current data and construction of graphs in real time is carried out using the OLED screen. System configuration is carried out through the integrated user settings menu. This interface allows you to set limit limits for monitored indicators and control the sound alarm, which warns about the indicators going beyond the specified limits. The hardware architecture of the pulse oximeter is based on the Arduino Micro platform with the ATmega32u4 microcontroller. A MAX30100 digital sensor is integrated to record heart rate and SpO2 levels. The visualization of the received information is implemented using a two-color graphic OLED module SSD1306 with a resolution of 128x64 pixels. The circuit design and virtual model of the pulse oximeter were implemented in Proteus CAD, and the software complex was developed in C/C++ in the Arduino IDE ecosystem. Integrated testing of the device was performed first at the software emulation level in Proteus ISIS, and later by verifying the parameters of the physical prototype assembled on a breadboard.