趙子鑫　汪瑛

摘要：該文是基于arduinoNANO開發(fā)板與Pulse Sensor心率傳感器模塊設(shè)計(jì)的一款具有實(shí)時(shí)性的便攜式心率顯示功能的襯衫，通過心率傳感器檢測實(shí)時(shí)心率，并通過HC-05藍(lán)牙模塊發(fā)送至同樣搭載HC-05藍(lán)牙模塊的arduinoNANO開發(fā)板，并通過計(jì)算控制襯衫上的數(shù)碼管或LED燈進(jìn)行實(shí)時(shí)的心率效果顯示。

關(guān)鍵詞：藍(lán)牙模塊；便攜式心率傳感；可視化實(shí)時(shí)監(jiān)測

中圖分類號：TP338 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1009-3044（2017）18-0230-01

1背景

隨著智能化時(shí)代的到來，人們越來越關(guān)注身體的健康信息，醫(yī)院里的心率檢測設(shè)備又過于昂貴與笨重，而心臟病又是有突發(fā)性的疾病，目前市面的產(chǎn)品對于心率檢測的結(jié)果只能過于單一的顯示數(shù)值且不能實(shí)時(shí)進(jìn)行顯示，因此需要用戶不停的發(fā)起檢測來獲取當(dāng)前心率信息，這就對用戶造成了頻繁操作與重復(fù)勞動(dòng)力。本項(xiàng)目利用單片機(jī)通過藍(lán)牙無線連接心率傳感器模塊，實(shí)時(shí)獲取心率結(jié)果，并將通過計(jì)算得到的數(shù)值轉(zhuǎn)而由數(shù)碼管或點(diǎn)陣LED在襯衫上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，成本低，功耗低，可大面積對醫(yī)院或普通用戶投入使用，達(dá)到人人都能實(shí)時(shí)看到自己健康信息的目的。

2項(xiàng)目開發(fā)模式

本項(xiàng)目主要采用了IDE開發(fā)工具，運(yùn)用C、C++等語言對ar-duinoNANO開發(fā)板進(jìn)行編程，由于本項(xiàng)目目前主要基于ardumo平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)，所以對于獲取數(shù)據(jù)、對數(shù)據(jù)的處理與計(jì)算、以及數(shù)據(jù)的結(jié)果顯示推送，皆由arduinoNANO開發(fā)板進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

3項(xiàng)目的總體設(shè)計(jì)

便攜式心率顯示襯衫的結(jié)構(gòu)如圖1所示，本項(xiàng)目總方案設(shè)計(jì)主要包括2個(gè)部分，一個(gè)是可視化便攜心率監(jiān)測設(shè)備的整體硬件設(shè)計(jì)，一個(gè)是心率傳感器模塊采集數(shù)據(jù)的無線收發(fā)與數(shù)據(jù)處理的程序編程，使得由心率傳感設(shè)備監(jiān)測到的心率數(shù)據(jù)由藍(lán)牙傳輸至單片機(jī)并最終能夠在襯衫上所配置的數(shù)碼管與LED點(diǎn)陣燈上實(shí)時(shí)顯示。

4項(xiàng)目的硬件設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目的硬件設(shè)計(jì)主要包括四個(gè)部分，包括開發(fā)平臺(tái)，藍(lán)牙傳輸模塊，心率傳感器模塊，顯示模塊。

開發(fā)平臺(tái)采用了Arduino公司生產(chǎn)的搭載ATMEL-MEGA328P芯片的arduinoNANO開發(fā)板。NANO開發(fā)板的特點(diǎn)是體積小，輕盈便攜且功能強(qiáng)大，采用CH340芯片實(shí)現(xiàn)USB轉(zhuǎn)串口，開發(fā)板上含有信號與可控制LED燈，含有可自定義按鍵，供電5V，將藍(lán)牙模塊與開發(fā)板的TXD/RXD進(jìn)行直連，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

藍(lán)牙模塊采用HC-05，功能強(qiáng)大且較為便宜。藍(lán)牙版本為藍(lán)牙2.0，兼容性較高。

心率傳感器模塊采用了Pulse Sensor。心率傳感器PulseSensor采用光電反射形式采集模擬信號進(jìn)行心率檢測，同樣通過HC-05藍(lán)牙模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。這款傳感器的優(yōu)點(diǎn)是體積小，功耗低，造價(jià)便宜，可工作于3.3V的電壓下，而HC-05藍(lán)牙模塊有可供3.3V模塊工作的電源口，所以可如此搭配。

顯示模塊可視化顯示選用四位八段數(shù)碼管與8*8點(diǎn)陣LED。數(shù)碼管顯示心跳數(shù)值，點(diǎn)陣LED顯示心跳波形。

本項(xiàng)目的硬件設(shè)計(jì)如圖2所示。

5項(xiàng)目工作流程

在本項(xiàng)目中，通過將連接了藍(lán)牙模塊的光電反射式心率傳感器佩戴至人體的手指、手腕、或者耳垂等皮膚脂肪較薄且距離血管較近的部位，傳感器通過人體脈搏的跳動(dòng)規(guī)律不同監(jiān)測光線經(jīng)過不同血氧含量的血液的透光度，經(jīng)過濾波與計(jì)算波峰值，從而得出心率值。之后由連接的藍(lán)牙模塊將數(shù)據(jù)無線發(fā)送至單片機(jī)控制器，通過程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的計(jì)算與轉(zhuǎn)換，最后再通過單片機(jī)所連接的數(shù)碼管與LED點(diǎn)陣燈進(jìn)行心率數(shù)值與波形的實(shí)時(shí)顯示。以此達(dá)到實(shí)時(shí)的對人體心率信息的一個(gè)可視化的效果。

6結(jié)束語

本文創(chuàng)新點(diǎn)：基于光電反射式的心率傳感器設(shè)備與Arduino單片機(jī)通過藍(lán)牙進(jìn)行無線的數(shù)據(jù)傳輸，功耗更低，造價(jià)更低，相比較于大型醫(yī)療用心率監(jiān)測設(shè)備更加便攜、大眾化，并且可以將心率信息實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示，彌補(bǔ)了整個(gè)市面上的便攜式心率監(jiān)測設(shè)備不能實(shí)時(shí)反饋顯示的不足，真實(shí)的達(dá)到了實(shí)時(shí)監(jiān)測的目的。endprint