基于伽利略的心跳采集系統(tǒng)

　　1 介紹

　　本文介紹了心率檢測(cè)系統(tǒng)。本系統(tǒng)包括硬件模塊和軟件模塊。硬件模塊負(fù)責(zé)了心跳信息的收集、處理和發(fā)送;軟件模塊即為運(yùn)行于Android平臺(tái)上的客戶端，用以接收硬件模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，并記錄和顯示，它的另一項(xiàng)重要功能就是判斷使用者是否在做有氧運(yùn)動(dòng)。軟硬件系統(tǒng)利用藍(lán)牙相互通信。

　　整套系統(tǒng)可以在兩種運(yùn)行模式下工作：全功能模式和低功耗模式。這兩個(gè)模式的切換可以在客戶端上控制。在全功能模式下，系統(tǒng)把收集到的心跳數(shù)據(jù)加以分析，得出心率信息，然后把心率信息和心跳波形數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙發(fā)送給客戶端，客戶端接收到這些數(shù)據(jù)后一方面把心率信息顯示出來(lái)，另一方面把心跳波形顯示在客戶端的界面上;在低功耗模式下，系統(tǒng)停止心跳數(shù)據(jù)的傳送，在客戶端上不需要處理心跳波形數(shù)據(jù)，從而使得系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸量降低，也減輕了系統(tǒng)的運(yùn)算負(fù)擔(dān)，這樣系統(tǒng)達(dá)到我們需求的同時(shí)，可以更加省電。

　　2 系統(tǒng)構(gòu)建

　　圖1是我們的整個(gè)系統(tǒng)，圖4為伽利略開(kāi)發(fā)板，圖2的模塊是pulse sensor 心率傳感器，圖5是藍(lán)牙模塊HC-06，圖1試運(yùn)行在英特爾架構(gòu)的安卓平臺(tái)上的客戶端。pulse sensor通過(guò)收集人的心跳波形，然后傳給伽利略開(kāi)發(fā)板進(jìn)行處理，提取出心跳波形中包含的心率信息，通過(guò)藍(lán)牙模塊發(fā)送給安裝有我們客戶端的智能手機(jī)。客戶端名字為：Hsport(healthy sport)，它接收硬件平臺(tái)發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后把心跳波形顯示于界面上得到一個(gè)區(qū)域內(nèi)，把心率信息也顯示出來(lái)，另外客戶端還通過(guò)分析傳過(guò)來(lái)的心率信息，判斷用戶是否在做有氧運(yùn)動(dòng)，并給用戶相應(yīng)的提醒。

　　3 原理分析

　　3.1 硬件模塊

　　3.1.1 件需求

　　(1)pulse sensor

　　pulse sensor 是利用光容積法獲取人體的心跳信息的，主要是在人體的指尖或者耳垂上檢測(cè)，這個(gè)是光容積法的一個(gè)局限之一，但是它精確快速和人體沒(méi)有直接的接觸。pulse sensor是一款開(kāi)源硬件，原本是利用在Arduino開(kāi)源平臺(tái)上的，如果和Arduino配套使用，官方會(huì)提供可以直接利用的源代碼、運(yùn)行于多種平臺(tái)上的客戶端(Windows，Linux, Mac)。pulse sensor 只有一根信號(hào)線，從信號(hào)線以模擬信號(hào)的形式傳出采集到的心跳波形。

　　3.1.2 Intel Galileo

　　Intel Galileo是Intel專為移動(dòng)電子開(kāi)發(fā)提供給的開(kāi)發(fā)板，在硬件接口上兼容Arduino。Galileo搭載Quark SoC X1000處理器, Quark 系列的處理器強(qiáng)大，微型并且低功耗、可用于互聯(lián)網(wǎng)和可穿戴設(shè)備等未來(lái)廣闊的電子領(lǐng)域中，它功能非常強(qiáng)大是32位單核單線程的奔騰結(jié)構(gòu)的處理器，最高速度為400Mhz。

　　3.1.3 藍(lán)牙模塊HC-06

　　我們選擇的是HC-06藍(lán)牙從機(jī)模塊，支持藍(lán)牙2.0協(xié)議。藍(lán)牙模塊可以和任何擁有藍(lán)牙功能的設(shè)備連接通信。我們用它來(lái)和運(yùn)行客戶端的手機(jī)進(jìn)行通信。

　　3.2 硬件運(yùn)行機(jī)制

　　利用上述的三大模塊，我們可以構(gòu)建出如圖6的硬件系統(tǒng)。