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基于LabVIEW的无线心率测量系统

作者:时间:2017-07-28来源:网络

  基于为开发平台设计并实现一种无线系统。采用HKG-07B红外脉搏传感器采集心电信号,信号经放大、滤波、整形、AD转换后通过LED显示心率,并通过无线发送到PC终端,在终端信号经采集、显示、存储心率波形,而且可以随时调用心率波形。该设计体积小,实时性好,人机界面友好。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201707/362348.htm

  是常用的医学检查项目之一,是人体健康监测的一项重要指标,目前的家用系统主要采用的核心芯片是单片机,这种开发方式设计出来的产品虽然容易携带,但是很难实时有效地存储心率波形。而采用的心率测试系统不仅能实时测量心率,显示心率波形,同时还能方便地存储心率波形,为后续的算法处理提供方便。

  1 系统构成和原理

  系统采用红外传感器HKG-07B采集心率信号,经放大滤波及A/D转换后通过MCU进行数据计算并用LED显示,并将A/D转换后的数据通过WIFI发送到PC终端,在PC终端上用LabVIEW显示波形、存储数据并可通过网络报警。系统结构图如图1所示。

    

  图1 系统结构图

  2 LABVIEW采集显示存储模块设计

  PC机端接收到的心率图形由LABVIEW采集并显示,并可以选择存储时间长度,其前面板界面如图2所示。

    

  图2 LabVIEW前面板界面

  进行采集时,将对串口进行初始化设置,并检测是否有数据收到,如果没有,继续等待。其程序框图如图3所示。

    

  图3 串口初始化

  设置好串口参数后,执行采集模块,读取串口送来的数据,将收到字符串数据转换为ASCII码,再转换成电压的伏值。由于电脑接收的数据为8位二进制,即0~255,其相应的伏值为(U/255)×5,并输入到显示波形显示。如图4所示。

    

  图4 字符转换

  字符串数据转换为ASCII码后,建立数组,创建波形,并根据波形测量模块检测输入波形的频率,该频率乘上60,可得每分钟心率数。如图5所示。

    

  图5 脉搏次数运算

  为方便以后调用历史数据,对采集来的数据进行保存。将ASCII码转换为十进制电压值,保存到电子表格中,如图6所示。

    

  图6 存储模块

  调用历史数据时选择回放模式,读取保存的文件,将其转化为数组,并对其中选定段数据进行波形显示,如图7所示。

    

  图7 回放模块

  3 测试结果

  系统上电测试后结果如图8所示。从测试结果来看,LED显示的心跳和PC机端显示的心率略有不同,这是因为二者计算方法有所差别。电脑计算心率值时所使用的统计时长较长,而单片机计算心率时使用的统计时长较短。

    

  图8 系统工作图形

    

  图9 干扰后的心率图形

  在测试过程中也发现,心率脉搏有部分受到干扰,受干扰后的波形如图9所示。干扰包括信号发送和接收时受到的其他信号的干扰,也包括在采集时外部环境对传感器的干扰。为减少不良信号的出现,可以对采集和滤波电路做进一步改进。

  4 结论

  系统以LabVIEW为平台,采用华科HDG-07B红外传感器采集心率信号,AD0809为模数转换芯片,采用USR-WIFI232-B WIFI无线收发模块,实现心率的测量和显示。测试结果表明,系统可靠性较好,可在LabVIEW平台上进一步进行信号处理。



关键词: LabVIEW 心率测量

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