基于麒麟座mini开发板的心率检测器

jinglixixi · 发表于 2017-9-20 08:48:59

心率是一项重要的生理指标，通过心率传感器的使用我们能够较好地获取心率信息。PulseSensor 就是一款光电反射式的脉搏心率传感器，其输出信号为模拟信号。使用时，可将其佩戴于手指、耳垂等处。借助麒麟座mini开发板内部的模数转换器，可将采集到的心率模拟信号由模拟转换为数值量，以便于计算出相应的心率参数。此外，还可将脉搏数据通过串口上传到电脑，并通过专用程序显示出波形，其主要构成如图1所示。

图1 心率检测整体构成
该设计供提供3种使用方式：
方式一：使用TFT屏显示心率波形

方式二：使用通讯串口1向PC发送心率数据

方式三：使用通讯串口2向蓝牙发送心率数据，进而供手机或PC接收。

心率传感器的外观如图2所示，它共有 3 个引脚，其中标有 S 的为模拟信号输出线（最左边）；标有+的为电源输入线（中间）；标有-的为地线（最右边）。
在使用时，是将S端连接到开发板的PA0引脚。电源输入可连接5V 或 3 .3V。

图2 心率传感器外观
在使用TFT屏绘制心率波形前，可以下载器将串口1所发送的心率数据传送到PC，并以串行助手进行查看，其执行效果如图3所示。
串口所输出的心率数据均为 ASCII 码格式，因数据量较大，故所用的通讯波特率为 115200。
在传送的数据中，供含3种数据，其中以“S”为前缀的，是表示脉搏的数据（脉象图的数
值化表示）；以“B”为前缀的，是表示 BPM 数值（心率值）；以“Q”为前缀的，是表示 IBI 数值（相邻两个心跳之间的时间）。这3种数据若发给上位机 Processing 软件，就会在窗口中显示出来。数据S 的发送频率为20ms 一次，数据量较大；数据B 和 Q 只在检测到有效脉搏后，才在每一次心跳后发送一次，数据量较小。其效果如图4和图5所示。

图3 串口接收心率数据

图4 心率检测初始时段效果

图5 长时段心率检测效果
在接入TFT显示屏的情况下，其心率波形显示效果如图6所示。界面所显示的汉字由字模提取软件PCtoLCD2002来制备，所设置的字模生成格式如图7和图8所示。

图6 心率波形显示效果

图7生成格式设置

图8专用字模提取
绘制波形所用的画线函数其内容如下：
void LCD_DrawLine(unsigned int x1, unsigned int y1, unsigned int x2, unsigned int y2){ unsigned int t; int xerr=0,yerr=0,delta_x,delta_y,distance; int incx,incy,uRow,uCol; delta_x=x2-x1; delta_y=y2-y1; uRow=x1; uCol=y1; if(delta_x>0)incx=1; else if(delta_x==0)incx=0; else {incx=-1;delta_x=-delta_x;} if(delta_y>0)incy=1; else if(delta_y==0)incy=0; else{incy=-1;delta_y=-delta_y;} if( delta_x>delta_y)distance=delta_x; else distance=delta_y; for(t=0;t<=distance+1;t++ ) { LCD_DrawPoint(uRow,uCol); xerr+=delta_x ; yerr+=delta_y ; if(xerr>distance) { xerr-=distance; uRow+=incx; } if(yerr>distance) { yerr-=distance; uCol+=incy; } } }实现心率曲线绘制的主函数程序如下：
int main(void){ int16_t sj,sp,j; HAL_Init(); SystemClock_Config(); SPI_CONFIG(); Lcd_Init(); LCD_Clear(RED); BACK_COLOR=RED; POINT_COLOR=WHITE; showhanzi16h(40,120,5,0); showhanzi16h(40,140,4,0); showhanzi16h(40,160,3,0); showhanzi16h(40,180,2,0); showhanzi16h(40,200,1,0); showhanzi16h(40,220,0,0); showhanzi16h(200,120,9,0); showhanzi16h(200,140,8,0); showhanzi16h(200,160,7,0); showhanzi16h(200,180,9,0); showhanzi16h(200,260,6,0); showhanzi16h(200,280,1,0); showhanzi16h(200,300,0,0); POINT_COLOR=WHITE; LCD_DrawLine(10, 300, 190, 300); LCD_DrawLine(190, 10, 190, 300); sp=0; MX_GPIO_Init(); MX_ADC1_Init(); MX_TIM3_Init(); MX_USART2_UART_Init(); HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3); j=0; while (1) { sendDataToProcessing('S', Signal); j++; POINT_COLOR=YELLOW; sj=Signal/5; LCD_DrawLine(190-sp, 300-3*(j-1), 190-sj, 300-3*(j)); sp=sj; if(j>86 ) { LCD_ClearQ(RED); j=0; POINT_COLOR=WHITE; showhanzi16h(40,120,5,0); showhanzi16h(40,140,4,0); showhanzi16h(40,160,3,0); showhanzi16h(40,180,2,0); showhanzi16h(40,200,1,0); showhanzi16h(40,220,0,0); showhanzi16h(200,120,9,0); showhanzi16h(200,140,8,0); showhanzi16h(200,160,7,0); showhanzi16h(200,180,9,0); showhanzi16h(200,260,6,0); showhanzi16h(200,280,1,0); showhanzi16h(200,300,0,0); POINT_COLOR=WHITE; LCD_DrawLine(10, 300, 190, 300); LCD_DrawLine(190, 10, 190, 300); } if (QS == true) { sendDataToProcessing('B',BPM); sendDataToProcessing('Q',IBI); LCD_ShowCharh(200,100,':',0); LCD_ShowCharh(200 ,240,':',0); LCD_ShowCharh(200,230,BPM/100+0x30,0); LCD_ShowCharh(200,220,BPM0/10+0x30,0); LCD_ShowCharh(200,210,BPM+0x30,0); LCD_ShowCharh(200,90,IBI/1000+0x30,0); LCD_ShowCharh(200,80,IBI00/100+0x30,0); LCD_ShowCharh(200,70,IBI0/10+0x30,0); LCD_ShowCharh(200,60,IBI+0x30,0); QS = false; } HAL_Delay(20); }}

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