低功耗心率检测仪设计

　　4.1 心率算法描述

　　计算心率也就是计算每两个R峰之间的时间，所以找到R峰的准确位置则是关键。我们在连续信号通过找到倒数为0的值来找到峰值，而在采样得到的离散信号理中则通过差分来找到峰值。为了显示的心电波形更真实，我们的采样率为100Hz。为了配合手机显示模块，每次采样700个点，而计算的心率则为在这段时间内的平均心率。在显示结束后再立刻开始采样，刷新现有数据。然后一直重复执行来获得相对的实时心率。通过差分求极点的算法较为准确，可以有效地算出心率。首先进行预处理：用简单的5点平滑滤波法，去除采样数据的小误差。为了排除干扰，我们将R峰幅值的70%作为一个阈值，小于这个值的都置为0，不影响后面的判断。接着进行心率计算：将信号进行两次差分，将每个值为-2的点(若某个点的值为-2，则表示该点相对于前一个点呈增加趋势，而后一个点相对于该店呈减少趋势，可知这个点是我们寻找的峰值)的下标储存且标记。

　　心率 = [1÷(RR峰间隔/采样率)]*60

　　4.2 手机端 Android 应用

　　1.使用说明：

　　(1)点击开启蓝牙开启手机蓝牙并连接使用的蓝牙模块，点击波形显示在中央的白色画布显示波形，点击开始采样可以向蓝牙模块发送开始信息。

　　(2)当所连接的蓝牙模块有数据传输时，心率会显示心率数值，如果心率低于50字体变为黄色并闪烁，若高于90字体变为红色并闪烁以起到报警作用。

　　(3)若有数据传入的同时正在显示波形，则画布上会显示经蓝牙模块传输的波形。

　　2.系统设计如图7。

　　3.具体实现：

　　(1)使用Eclipse平台进行手机端Android程序编写，使用Android4.2.2系统华为手机进行调试。

　　(2)蓝牙线程：采用输入输出流操作，将蓝牙模块传输的信号读取到一个字节(Byte)数组存储，第一位为心率数值可显示为0~255，后面数据为波形数据，传输到绘图线程进行波形的绘制。心率数值通过信息句柄传输到UI线程，显示心率并对超限心率进行报警。

　　(3)绘图线程：先对背景坐标轴进行绘制，使用打点的方法将读入的波形数据绘制在画布上，并且对横坐标计数，当运行到屏幕最后时再从头开始逐步刷新波形。

　　4.3 单片机软件模块

　　4.3.1 AD采样模块

　　因为要将模拟信号转换为数字信号，再进行数据处理，所以AD采样十分重要。5529内部有高性能的12位的ADC，转换速率快，采样值精确。使用单通道重复采样模式，我们运用定时器B来触发采样，为了波形显示的完整和信号的准确我们将采样率设为100Hz。因为手机屏幕一次能显示700个点，所以我们每次采样700个点来显示波形并且计算心率。在中断中将采样值存储到数组中，以采样次数来控制采样的结束，到达700个点后，关闭中断，终止采样。等待手机接收完数据，再次采样重复上述步骤。