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[经验]

基于KL25Z的心率检测仪（ 1）

2017-3-7 09:12:59

4879 检测仪

1

心率是反映身体健康状况的重要指标，以往要进行心率的测量那是要到医院借助医疗器械来测量的。随着手机性能的提高，如今一些手机上也可进行心率的测量了。

如果你手头还不具备这样的检测装置，不妨自己DIY一个心率检测仪。

要想制作一个心率检测仪，都需要什么器件呢？

首先我们需要一个心率传感器，因为没有它就无法采集心率信号，自然也就不能提供相应的数据以供判别。其次，我们要选一个MCU来作为数据处理的核心，这里就需要功能较强的KL25Z。此外，还要配置一个显示器件以输出检测结果。为了节能这里选取价格较低的液晶显示屏LCD5110。（最初是打算IIC接口的双色OLED，但好像KL25Z对它的驱动性能不是很强，故只能暂时由LCD5110来实现）

那心率传感器是怎样一种器件呢?

心率传感器有多种，这里所介绍的是一种基于光电反射式的心率传感器。在测量时，可将其佩戴于手指、耳垂等处，通过导线可将采集到的模拟信号传输给MCU，再由MCU将其转换为数字信号，以便进行相应的计算来显示所得到的心率参数，此外还可将脉搏数据由串口上传到电脑来显示波形。

该心率传感器非常适于二次开发，它只有3个引脚，其实物如图1所示。

在这 3 根线中，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）。

图1 心率传感器

心率传感器的相关参数如下：

电路板直径：16mm

电路板厚度：1.2mm

LED 峰值波长：515nm

供电电压：3.3~5v

检测信号类型：光反射信号(PPG)

输出信号类型：模拟信号

信号放大倍数：330 倍

输出信号大小：0~VCC

电流大小：~4ma(5v 下)

传统的脉搏测量方法主要有三种：

一是从心电信号中提取；

二是从测量血压时压力传感器测到的波动来计算脉率；

三是光电容积法。

前两种方法在提取信号时均需要限制病人的活动，并在长时间使用时会影响病人在生理和心理上的舒适感。而光电容积法则具有方法简单、佩戴方便、可靠性高等特点。

光电容积法的基本工作原理是利用人体组织在血管搏动时所造成的透光率的不同来进行脉搏测量。

整个心率传感器的结构如下图：

在使用心率传感器之前，需要对它进行组装，下面就来看一看心率传感器的相关配件吧，具体内容如图2所示。

各部分的作用如下：

1. 贴膜

在传感器的正面由于带有光感受器，故为了防止手指的汗液导致短路，所以需将赠送的贴膜覆盖于电路板上，如图3所示。

2. 粘扣

由于电路板的背面均是电子器件，为了防止手指上的静电对其参数损坏和干扰，使用时应将所提供的粘扣粘在背面，这样也便于同绑带进行固定，具体如图4所示。

3. 绑带和耳夹

使用绑带或耳夹可以起到对心率传感器的固定作用，这样便于信号的稳定采集，否则会容易出现信号的时大时小现象。

图2 心率传感器相关配件

图3 贴膜粘贴

图4 粘扣粘贴

图5 绑带使用

有了前面对心率传感器的认识，该如何来制作心率检测仪呢？

首先要确定硬件间的连接关系，也就是LCD5110及心率传感器与KL25Z的连接方式，具体连接如图6所示。

图6检测线路

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