自制一个心率/脉搏测量计 / 开普饭

前言

shineblink core 开发板（简称Core）的库函数支持AD采样功能，所以利用AD采样功能，即可实现对心率测量器件的心率采样

PS：Core 仅用五、六行代码即可实现Wifi/Ble/NB/Lora/ThreadMesh/RFID/Eth/Usb/RS485/RS232通信、以及30多种传感器/10多种硬件外设/10多种Mcu内设功能，并且这些功能最多可以 5 种随机组合同时运行。更多关于Core的内容可以在 shineblink.com 上了解。

一：传感器介绍

XD-58C PulseSensor 是一款用于脉搏心率测量的光电反射式模拟传感器。该传感器集成了集成了放大电路和噪声消除电路。可以将手指接触传感器的白色区域部分，利用人体组织在血管搏动时造成透光率不同来进行脉搏测量。传感器对光电信号进行滤波、放大，最终输出模拟电压值。利用Core的AD功能将采集到的模拟信号值转换为数字信号，再通过相应的算法就可以得到心率数值BPM和脉搏时间间隔IBI。

传感器内部原理如下图：

二：连接图

三：完整代码

--配置Core的USB口以虚拟串口模式工作，这样print()输出的内容就可以在电脑串口终端上显示了
LIB_UsbConfig("CDC")
--配置AD电压采集功能（最大值采样值4096对应3.6V输入电压）
--配置为当通道采集满50个点时缓存满，每个点的采集时间间隔为2000us(2ms)
--这样配置后就可以每50*2=100ms获取50个的传感器AD采集原始数据，即一秒即可采集500个原始数据
--而心率传感器算法要求喂入的数据也是500Hz的频率
LIB_ADConfig(50,2000)
--为PulseSensor心率脉搏传感器算法准备好运行环境
LIB_HrAlgorithmConfig()
--开始大循环
while(GC(1) == true)
do
--查询A0通道是否转换完成
--开发者也可以将传感器接至A1-A3中的任一通道，也可以多个通道接多个传感器，用法都和下面一样
A0_full_flag, A0_buf = LIB_ADCheckBufFull("A0")
if A0_full_flag == 1 then --已在100ms内采集满50个传感器原始数据
--将A0_buf[]数组中的50个原始数据逐个喂入算法中，并查询算法输出结果
for i, v in ipairs(A0_buf) do
--给传感器喂原始数据v，并查询是否解析到有效的心率数据
flag,BPM,IBI = LIB_HrGetBpmIbi(v)
if flag == 1 then --算法已解析到有效心率结果
--将解析到的BPM(每分钟心跳)、IBI(心率间隔R-R，单位：毫秒)值打印输出
print(string.format("BPM:%d IBI:%d ", BPM, IBI))
end
end
end
end

复制代码

四：实验结果

将手指按压在传感器的白色区域上观察传感器输出的BPM(心率)和IBI(脉搏间隔)，并和Keep运动手环对比。

操作注意事项：

避免手指和传感器背面接触。
按压的力度不要过大，否则阻碍血液流动会导致读不到脉搏信号，但也不要太轻。
传感器和手指之间接触需保持稳定，按压力度的轻微变化都对测量结果有影响。

结论：

通过上面实验可以看出，当传感器测量稳定下来时，测量结果还是相对准确的。但是传感器对于手指的轻微变化也会导致测量结果的扰动。

下面是对测量中出现的异常情况时的推荐对策：

从手指第一次稳定接触传感器到输出稳定可靠的心率值，传感器算法需要大概8-20秒时间来稳定，请耐心等待。
测量过程中如果由于手指接触的不稳定导致数据出现波动，这时可以耐心等待几秒直至数据稳定下来，如果一直不能稳定下来，请将手指移开小片刻再放回传感器，让算法重新开始捕捉心率信号。
测量过程中如果算法一直不更新输出心率结果，这时可以将手指移开小片刻再放回传感器，让算法重新开始捕捉心率信号。

自制一个心率/脉搏测量计

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