基于LabVIEW的紅外心率測量系統

基于LabVIEW為開發(fā)平臺設計并實現一種無線心率測量系統。采用HKG-07B紅外脈搏傳感器采集心電信號，信號經放大、濾波、整形、AD轉換后通過LED顯示心率，并通過無線發(fā)送到PC終端，在終端信號經LabVIEW采集、顯示、存儲心率波形，而且可以隨時調用心率波形。該設計體積小，實時性好，人機界面友好。

心率測量是常用的醫(yī)學檢查項目之一，是人體健康監(jiān)測的一項重要指標，目前的家用心率測量系統主要采用的核心芯片是單片機，這種開發(fā)方式設計出來的產品雖然容易攜帶，但是很難實時有效地存儲心率波形。而采用LabVIEW的心率測試系統不僅能實時測量心率，顯示心率波形，同時還能方便地存儲心率波形，為后續(xù)的算法處理提供方便。

1 系統構成和原理

系統采用紅外傳感器HKG-07B采集心率信號，經放大濾波及A/D轉換后通過MCU進行數據計算并用LED顯示，并將A/D轉換后的數據通過WIFI發(fā)送到PC終端，在PC終端上用LabVIEW顯示波形、存儲數據并可通過網絡報警。系統結構圖如圖1所示。

圖1 系統結構圖

2 LABVIEW采集顯示存儲模塊設計

PC機端接收到的心率圖形由LABVIEW采集并顯示，并可以選擇存儲時間長度，其前面板界面如圖2所示。

圖2 LabVIEW前面板界面

進行采集時，將對串口進行初始化設置，并檢測是否有數據收到，如果沒有，繼續(xù)等待。其程序框圖如圖3所示。

圖3 串口初始化

設置好串口參數后，執(zhí)行采集模塊，讀取串口送來的數據，將收到字符串數據轉換為ASCII碼，再轉換成電壓的伏值。由于電腦接收的數據為8位二進制，即0～255，其相應的伏值為(U/255)×5，并輸入到顯示波形顯示。如圖4所示。

圖4 字符轉換

字符串數據轉換為ASCII碼后，建立數組，創(chuàng)建波形，并根據波形測量模塊檢測輸入波形的頻率，該頻率乘上60，可得每分鐘心率數。如圖5所示。

圖5 脈搏次數運算

為方便以后調用歷史數據，對采集來的數據進行保存。將ASCII碼轉換為十進制電壓值，保存到電子表格中，如圖6所示。

圖6 存儲模塊

調用歷史數據時選擇回放模式，讀取保存的文件，將其轉化為數組，并對其中選定段數據進行波形顯示，如圖7所示。

圖7 回放模塊

3 測試結果

系統上電測試后結果如圖8所示。從測試結果來看，LED顯示的心跳和PC機端顯示的心率略有不同，這是因為二者計算方法有所差別。電腦計算心率值時所使用的統計時長較長，而單片機計算心率時使用的統計時長較短。

圖8 系統工作圖形

圖9 干擾后的心率圖形

在測試過程中也發(fā)現，心率脈搏有部分受到干擾，受干擾后的波形如圖9所示。干擾包括信號發(fā)送和接收時受到的其他信號的干擾，也包括在采集時外部環(huán)境對傳感器的干擾。為減少不良信號的出現，可以對采集和濾波電路做進一步改進。

4 結論

系統以LabVIEW為平臺，采用華科HDG-07B紅外傳感器采集心率信號，AD0809為模數轉換芯片，采用USR-WIFI232-B WIFI無線收發(fā)模塊，實現心率的測量和顯示。測試結果表明，系統可靠性較好，可在LabVIEW平臺上進一步進行信號處理。