低功耗心率檢測(cè)儀設(shè)計(jì)

　　4.1 心率算法描述

　　計(jì)算心率也就是計(jì)算每?jī)蓚€(gè)R峰之間的時(shí)間，所以找到R峰的準(zhǔn)確位置則是關(guān)鍵。我們?cè)谶B續(xù)信號(hào)通過(guò)找到倒數(shù)為0的值來(lái)找到峰值，而在采樣得到的離散信號(hào)理中則通過(guò)差分來(lái)找到峰值。為了顯示的心電波形更真實(shí)，我們的采樣率為100Hz。為了配合手機(jī)顯示模塊，每次采樣700個(gè)點(diǎn)，而計(jì)算的心率則為在這段時(shí)間內(nèi)的平均心率。在顯示結(jié)束后再立刻開(kāi)始采樣，刷新現(xiàn)有數(shù)據(jù)。然后一直重復(fù)執(zhí)行來(lái)獲得相對(duì)的實(shí)時(shí)心率。通過(guò)差分求極點(diǎn)的算法較為準(zhǔn)確，可以有效地算出心率。首先進(jìn)行預(yù)處理：用簡(jiǎn)單的5點(diǎn)平滑濾波法，去除采樣數(shù)據(jù)的小誤差。為了排除干擾，我們將R峰幅值的70%作為一個(gè)閾值，小于這個(gè)值的都置為0，不影響后面的判斷。接著進(jìn)行心率計(jì)算：將信號(hào)進(jìn)行兩次差分，將每個(gè)值為-2的點(diǎn)(若某個(gè)點(diǎn)的值為-2，則表示該點(diǎn)相對(duì)于前一個(gè)點(diǎn)呈增加趨勢(shì)，而后一個(gè)點(diǎn)相對(duì)于該店呈減少趨勢(shì)，可知這個(gè)點(diǎn)是我們尋找的峰值)的下標(biāo)儲(chǔ)存且標(biāo)記。

　　心率 = [1÷(RR峰間隔/采樣率)]*60

　　4.2 手機(jī)端 Android 應(yīng)用

　　1.使用說(shuō)明：

　　(1)點(diǎn)擊開(kāi)啟藍(lán)牙開(kāi)啟手機(jī)藍(lán)牙并連接使用的藍(lán)牙模塊，點(diǎn)擊波形顯示在中央的白色畫(huà)布顯示波形，點(diǎn)擊開(kāi)始采樣可以向藍(lán)牙模塊發(fā)送開(kāi)始信息。

　　(2)當(dāng)所連接的藍(lán)牙模塊有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，心率會(huì)顯示心率數(shù)值，如果心率低于50字體變?yōu)辄S色并閃爍，若高于90字體變?yōu)榧t色并閃爍以起到報(bào)警作用。

　　(3)若有數(shù)據(jù)傳入的同時(shí)正在顯示波形，則畫(huà)布上會(huì)顯示經(jīng)藍(lán)牙模塊傳輸?shù)牟ㄐ巍?/p>

　　2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖7。

　　3.具體實(shí)現(xiàn)：

　　(1)使用Eclipse平臺(tái)進(jìn)行手機(jī)端Android程序編寫，使用Android4.2.2系統(tǒng)華為手機(jī)進(jìn)行調(diào)試。

　　(2)藍(lán)牙線程：采用輸入輸出流操作，將藍(lán)牙模塊傳輸?shù)男盘?hào)讀取到一個(gè)字節(jié)(Byte)數(shù)組存儲(chǔ)，第一位為心率數(shù)值可顯示為0~255，后面數(shù)據(jù)為波形數(shù)據(jù)，傳輸?shù)嚼L圖線程進(jìn)行波形的繪制。心率數(shù)值通過(guò)信息句柄傳輸?shù)経I線程，顯示心率并對(duì)超限心率進(jìn)行報(bào)警。

　　(3)繪圖線程：先對(duì)背景坐標(biāo)軸進(jìn)行繪制，使用打點(diǎn)的方法將讀入的波形數(shù)據(jù)繪制在畫(huà)布上，并且對(duì)橫坐標(biāo)計(jì)數(shù)，當(dāng)運(yùn)行到屏幕最后時(shí)再?gòu)念^開(kāi)始逐步刷新波形。

　　4.3 單片機(jī)軟件模塊

　　4.3.1 AD采樣模塊

　　因?yàn)橐獙⒛M信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，所以AD采樣十分重要。5529內(nèi)部有高性能的12位的ADC，轉(zhuǎn)換速率快，采樣值精確。使用單通道重復(fù)采樣模式，我們運(yùn)用定時(shí)器B來(lái)觸發(fā)采樣，為了波形顯示的完整和信號(hào)的準(zhǔn)確我們將采樣率設(shè)為100Hz。因?yàn)槭謾C(jī)屏幕一次能顯示700個(gè)點(diǎn)，所以我們每次采樣700個(gè)點(diǎn)來(lái)顯示波形并且計(jì)算心率。在中斷中將采樣值存儲(chǔ)到數(shù)組中，以采樣次數(shù)來(lái)控制采樣的結(jié)束，到達(dá)700個(gè)點(diǎn)后，關(guān)閉中斷，終止采樣。等待手機(jī)接收完數(shù)據(jù)，再次采樣重復(fù)上述步驟。