基于麒麟座mini开发板的心率检测器

jinglixixi

心率是一项重要的生理指标，通过心率传感器的使用我们能够较好地获取心率信息。PulseSensor 就是一款光电反射式的脉搏心率传感器，其输出信号为模拟信号。使用时，可将其佩戴于手指、耳垂等处。借助麒麟座mini开发板内部的模数转换器，可将采集到的心率模拟信号由模拟转换为数值量，以便于计算出相应的心率参数。此外，还可将脉搏数据通过串口上传到电脑，并通过专用程序显示出波形，其主要构成如图1所示。

图1  心率检测整体构成

该设计供提供3种使用方式：

方式一：使用TFT屏显示心率波形

方式二：使用通讯串口1向PC发送心率数据

方式三：使用通讯串口2向蓝牙发送心率数据，进而供手机或PC接收。

心率传感器的外观如图2所示，它共有 3 个引脚，其中标有 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）。

在使用时，是将S端连接到开发板的PA0引脚。电源输入可连接5V 或 3 .3V。

图2  心率传感器外观

在使用TFT屏绘制心率波形前，可以下载器将串口1所发送的心率数据传送到PC，并以串行助手进行查看，其执行效果如图3所示。

串口所输出的心率数据均为 ASCII 码格式，因数据量较大，故所用的通讯波特率为 115200。

在传送的数据中，供含3种数据，其中以“S”为前缀的，是表示脉搏的数据（脉象图的数

值化表示）；以“B”为前缀的，是表示 BPM 数值（心率值）；以“Q”为前缀的，是表示 IBI 数值（相邻两个心跳之间的时间）。这3种数据若发给上位机 Processing 软件，就会在窗口中显示出来。 数据S 的发送频率为20ms 一次，数据量较大；数据B 和 Q 只在检测到有效脉搏后，才在每一次心跳后发送一次，数据量较小。其效果如图4和图5所示。

图3  串口接收心率数据

图4  心率检测初始时段效果

图5  长时段心率检测效果

在接入TFT显示屏的情况下，其心率波形显示效果如图6所示。界面所显示的汉字由字模提取软件PCtoLCD2002来制备，所设置的字模生成格式如图7和图8所示。

图6  心率波形显示效果

图7生成格式设置

图8专用字模提取

绘制波形所用的画线函数其内容如下：

1. void LCD_DrawLine(unsigned int x1, unsigned int y1, unsigned int x2, unsigned int y2)
   
2. {
   
3.         unsigned int t;
   
4.         int xerr=0,yerr=0,delta_x,delta_y,distance;
   
5.         int incx,incy,uRow,uCol;
   
6. 
   
7.         delta_x=x2-x1;  
   
8.         delta_y=y2-y1;
   
9.         uRow=x1;
   
10.         uCol=y1;
    
11.         if(delta_x>0)incx=1;  
    
12.         else if(delta_x==0)incx=0;
    
13.         else {incx=-1;delta_x=-delta_x;}
    
14.         if(delta_y>0)incy=1;
    
15.         else if(delta_y==0)incy=0;
    
16.         else{incy=-1;delta_y=-delta_y;}
    
17.         if( delta_x>delta_y)distance=delta_x;
    
18.         else distance=delta_y;
    
19.         for(t=0;t<=distance+1;t++ )
    
20.         {  
    
21.                 LCD_DrawPoint(uRow,uCol);
    
22.                 xerr+=delta_x ;
    
23.                 yerr+=delta_y ;
    
24.                 if(xerr>distance)
    
25.                 {
    
26.                         xerr-=distance;
    
27.                         uRow+=incx;
    
28.                 }
    
29.                 if(yerr>distance)
    
30.                 {
    
31.                         yerr-=distance;
    
32.                         uCol+=incy;
    
33.                 }
    
34.         }  
    
35. }

复制代码

主函数的程序如下：

1. int main(void)
   
2. {
   
3.   int16_t sj,sp,j;
   
4.   HAL_Init();
   
5.   SystemClock_Config();
   
6.   SPI_CONFIG();        
   
7.   Lcd_Init();
   
8.   LCD_Clear(RED);
   
9.   BACK_COLOR=RED;
   
10.   POINT_COLOR=WHITE;  
    
11.   showhanzi16h(40,120,5,0);
    
12.   showhanzi16h(40,140,4,0);
    
13.   showhanzi16h(40,160,3,0);
    
14.   showhanzi16h(40,180,2,0);
    
15.   showhanzi16h(40,200,1,0);
    
16.   showhanzi16h(40,220,0,0);
    
17.         
    
18.   showhanzi16h(200,120,9,0);
    
19.   showhanzi16h(200,140,8,0);
    
20.   showhanzi16h(200,160,7,0);
    
21.   showhanzi16h(200,180,9,0);
    
22.                         
    
23.   showhanzi16h(200,260,6,0);        
    
24.   showhanzi16h(200,280,1,0);
    
25.   showhanzi16h(200,300,0,0);
    
26.   POINT_COLOR=WHITE;  
    
27.   LCD_DrawLine(10, 300, 190, 300);
    
28.   LCD_DrawLine(190, 10, 190, 300);
    
29.   sp=0;
    
30.   MX_GPIO_Init();
    
31.   MX_ADC1_Init();
    
32.   MX_TIM3_Init();
    
33.   MX_USART2_UART_Init();
    
34.   HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);
    
35.   j=0;
    
36.   while (1)
    
37.   {
    
38.                 sendDataToProcessing('S', Signal);     
    
39.                 j++;
    
40.                 POINT_COLOR=YELLOW;
    
41.                 sj=Signal/5;
    
42.                 LCD_DrawLine(190-sp, 300-3*(j-1), 190-sj, 300-3*(j));  
    
43.                 sp=sj;
    
44.                 if(j>86 )
    
45.                 {
    
46.                 LCD_ClearQ(RED);        
    
47.                 j=0;
    
48.                 POINT_COLOR=WHITE;  
    
49.                 showhanzi16h(40,120,5,0);
    
50.                 showhanzi16h(40,140,4,0);
    
51.                 showhanzi16h(40,160,3,0);
    
52.                 showhanzi16h(40,180,2,0);
    
53.                 showhanzi16h(40,200,1,0);
    
54.                 showhanzi16h(40,220,0,0);
    
55.                         
    
56.                 showhanzi16h(200,120,9,0);
    
57.                 showhanzi16h(200,140,8,0);
    
58.                 showhanzi16h(200,160,7,0);
    
59.                 showhanzi16h(200,180,9,0);
    
60.                         
    
61.                 showhanzi16h(200,260,6,0);        
    
62.                 showhanzi16h(200,280,1,0);
    
63.                 showhanzi16h(200,300,0,0);
    
64.                
    
65.                 POINT_COLOR=WHITE;  
    
66.                 LCD_DrawLine(10, 300, 190, 300);
    
67.                 LCD_DrawLine(190, 10, 190, 300);
    
68.                 }        
    
69.                 if (QS == true)
    
70.                 {
    
71.                 sendDataToProcessing('B',BPM);   
    
72.                 sendDataToProcessing('Q',IBI);  
    
73.                 LCD_ShowCharh(200,100,':',0);
    
74.                 LCD_ShowCharh(200 ,240,':',0);
    
75.                 LCD_ShowCharh(200,230,BPM/100+0x30,0);
    
76.                 LCD_ShowCharh(200,220,BPM%100/10+0x30,0);
    
77.                 LCD_ShowCharh(200,210,BPM%10+0x30,0);
    
78.                 LCD_ShowCharh(200,90,IBI/1000+0x30,0);
    
79.                 LCD_ShowCharh(200,80,IBI%1000/100+0x30,0);
    
80.                 LCD_ShowCharh(200,70,IBI%100/10+0x30,0);
    
81.                 LCD_ShowCharh(200,60,IBI%10+0x30,0);
    
82.                 QS = false;                     
    
83.                 }
    
84.                
    
85.                 HAL_Delay(20);
    
86.   }
    
87. 
    
88. }

复制代码

小结：

至此，已完成了申请时所设置的计划和项目，学习并掌握了麒麟座mini开发板的使用方法，证明该开发板还是十分便于开发和使用的，能直接用于小型设计项目。后面争取学习一些APP的编程设计，以便能让手机和该开发板构成一个应用系统。

学习历程的相关连接如下：

初识麒麟座mini开发板   https://www.cirmall.com/bbs/thread-96943-1-1.html

麒麟座开发板的开发环境构建及验证   https://www.cirmall.com/bbs/thread-97074-1-1.html

麒麟座开发板的OLED屏显示   https://www.cirmall.com/bbs/thread-97103-1-1.html

以麒麟座开发板实现温湿度控制   https://www.cirmall.com/bbs/thread-97137-1-1.html

以麒麟座开发板实现温湿度曲线显示    https://www.cirmall.com/bbs/thread-97190-1-1.html

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jinglixixi

loveeeboard 发表于 2017-9-20 09:23
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多谢，多谢！！！