心率监控与反馈系统 终稿.doc

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1、心率监控与反馈系统终稿　　关键词心率测定MSP430单片机NRF2401A模块GSM模块　　一、前言随着人们生活水平的提高，人们对于健康的关注程度也在逐渐上升。　　我国的医疗设备市场存在着很大的发展空间，拥有巨大的市场潜力。　　心率是指心脏每分钟跳动的次数，是一项能够比较准确的反映出一个人身体状况的生理指标。　　通过心率的测量和连续心率数据的处理发掘，可以较客观的获得个体的身体状况分析。　　根据模块化设计的思想，可以依照用户的需求进行差异化的定制，从而得到相应所需的产品，极大的扩展了产品的使用范围。　　同时通过程序的设计使其能够对于数据进行优化处理，使

2、设备更加智能化，操作更加简便快捷。　　二、工作原理　　11、硬件部分硬件部分采用了模块化的设计方案，通过不同的模块与基础测量部分的搭配，从而达到扩展功能的目的。　　硬件部分分为信号采集模块、数据处理模块、人机交互模块、数据传输模块、数据存储模块、报警模块、数据接收模块七个部分。　　信号采集模块将采集到的信号输入到MSP430单片机中，然后经过单片机的处理，显示在屏幕上，同时将数据存储进SD卡中。　　在安装数据传输模块后可以选择将数据通过NRF2401A模块或GSM模块进行传输，一旦心率超出正常范围，报警模块将开始工作，同时将报警信息通过数据传送模块发送

3、到数据接收端。　　系统框图如图一所示图一系统框图1.1信号采集模块信号采集模块采用的是PulseSensor生物传感器。　　该传感器采用光电容积法来测量。　　当光束透过人体外周血管，由于动脉搏动充血容积变化导致这束光的透光率发生改变，此时由光电变换器接收经人体组织反射的光线，转变为电信号并将其放大和输出。　　其价格低廉，精度高，体积较小，工作状态稳定性好，可以使用微处理器进行数据分析处理，用以分析脉搏变化以及实时自我调节心率，维持较为稳定的健康的心率状态。　　工作电压在+3～+5V，作品采用+5V供电。　　图二传感器波形图21.2数据处理模块数据处理模

4、块选择的是德州仪器生产的MSP430单片机，其工作速度快，片内存储空间大，同时具备64个通用IO口，具备优良的数据处理和控制性能。　　将PulseSensor传感器采集到的数据进行处理后再传输给下一级硬件部分。　　下图为MSP430单片机图三0MSP430单片机1.3人机交互模块人机交互模块采用的了10.1英寸的TFT触摸彩屏，同时对控制部分进行优化。　　通过运用工业化集成屏幕，使用触摸进行操作，使系统操作更加便捷。　　大屏幕增强了图形显示的效果，使人机交互的功能得到增强。　　1.4数据传输模块为了适应不同的数据传输需求，数据传输模块采用了两种方式。　

5、　近距离的数据传输采用NRF2401A无线传输模块。　　该模块能够工作在2.4~2.5GHZ的公共频段，工作晶振为16MHZ，采用3.3V电压供电，分为配置模式，直接发送模式，突发模式等多种模式，该模块选择的是突发模式，在该模式下无线通信模块可以直接将从单片机获得的8位二进制数据传送给同一频段的接收端，空旷地区实测传输距离可达400米，接收端再将8位数据校验完成后输出。　　图四ANRF2401A无线传输模块原理图远距离的数据传输采用华为的GTM900GSMGPRS通信模块，其能够在接收到MSP430传递的数据后通过2G网络将数据以短信的形式发送到绑定

6、的手机，工作性能稳定。　　1.5数据存储模块在数据存储模块部分采用的是大容量SD卡存储设备。　　其通过SPI总线与MSP430单片机相连，在数据采集后能够迅速完成数据的存入和读取，同时体积较小，具备极高的兼容性，方便数据的转移。　　同时扩大了数据的存储空间和存储效果。　　1.6报警模块报警模块采用了蜂鸣器和屏幕共同工作的方式。　　当报警模块工作时，蜂鸣器开始工作同时屏幕开始间歇性点亮熄灭，从而起到发出警报的效果。　　1.7数据接收模块在远距离数据传输中，采用手机作为数据接收端；在近距离的数据传输中，由于使用了NRF2401A无线通信模块，所以接收端采用

7、了相同的通信模块和STC89C52RC单片机来构成，其能够将接收到的数据显示在LCD1602的屏幕上，同时在发送端发出警报信号时，在接收端的蜂鸣器工作进行报警。　　下图为接收端LCD1602的电路原理图图五2LCD1602显示部分原理图　　22、软件设计部分2.1心率采集算法原理及相关CC语言程序2.1.1心率采集算法原理NNNNYYYYYYNNYYNNYYYYNNBPM用于保存脉冲速率IBI持有次之间的时间Pulse脉冲波高，真;假时，低QS为真时，发现了一拍心跳节拍Signal持有传入的原始数据其中最主要的是BPM和IBI两个字。　　IBI是连续两

8、个心拍之间的时间差，而BMP是心率值，表示心脏每分钟跳几下，BMP=60/IBI。　　采样主要