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以LabVIEW為平臺和HKG-07B紅外脈搏傳感器實現無線心率測量系統的設計

電子設計 ? 作者:電子設計 ? 2018-11-15 08:04 ? 次閱讀

基于LabVIEW為開發平臺設計并實現一種無線心率測量系統。采用HKG-07B紅外脈搏傳感器采集心電信號,信號經放大、濾波、整形、AD轉換后通過LED顯示心率,并通過無線發送到PC終端,在終端信號經LabVIEW采集、顯示、存儲心率波形,而且可以隨時調用心率波形。該設計體積小,實時性好,人機界面友好。

心率測量是常用的醫學檢查項目之一,是人體健康監測的一項重要指標,目前的家用心率測量系統主要采用的核心芯片是單片機,這種開發方式設計出來的產品雖然容易攜帶,但是很難實時有效地存儲心率波形。而采用LabVIEW的心率測試系統不僅能實時測量心率,顯示心率波形,同時還能方便地存儲心率波形,為后續的算法處理提供方便。

1 系統構成和原理

系統采用紅外傳感器HKG-07B采集心率信號,經放大濾波及A/D轉換后通過MCU進行數據計算并用LED顯示,并將A/D轉換后的數據通過WIFI發送到PC終端,在PC終端上用LabVIEW顯示波形、存儲數據并可通過網絡報警。系統結構圖如圖1所示。

以LabVIEW為平臺和HKG-07B紅外脈搏傳感器實現無線心率測量系統的設計

圖1 系統結構圖

2 LABVIEW采集顯示存儲模塊設計

PC機端接收到的心率圖形由LABVIEW采集并顯示,并可以選擇存儲時間長度,其前面板界面如圖2所示。

以LabVIEW為平臺和HKG-07B紅外脈搏傳感器實現無線心率測量系統的設計

圖2 LabVIEW前面板界面

進行采集時,將對串口進行初始化設置,并檢測是否有數據收到,如果沒有,繼續等待。其程序框圖如圖3所示。

以LabVIEW為平臺和HKG-07B紅外脈搏傳感器實現無線心率測量系統的設計

圖3 串口初始化

設置好串口參數后,執行采集模塊,讀取串口送來的數據,將收到字符串數據轉換為ASCII碼,再轉換成電壓的伏值。由于電腦接收的數據為8位二進制,即0~255,其相應的伏值為(U/255)×5,并輸入到顯示波形顯示。如圖4所示。

以LabVIEW為平臺和HKG-07B紅外脈搏傳感器實現無線心率測量系統的設計

圖4 字符轉換

字符串數據轉換為ASCII碼后,建立數組,創建波形,并根據波形測量模塊檢測輸入波形的頻率,該頻率乘上60,可得每分鐘心率數。如圖5所示。

以LabVIEW為平臺和HKG-07B紅外脈搏傳感器實現無線心率測量系統的設計

圖5 脈搏次數運算

為方便以后調用歷史數據,對采集來的數據進行保存。將ASCII碼轉換為十進制電壓值,保存到電子表格中,如圖6所示。

以LabVIEW為平臺和HKG-07B紅外脈搏傳感器實現無線心率測量系統的設計

圖6 存儲模塊

調用歷史數據時選擇回放模式,讀取保存的文件,將其轉化為數組,并對其中選定段數據進行波形顯示,如圖7所示。

圖7 回放模塊

3 測試結果

系統上電測試后結果如圖8所示。從測試結果來看,LED顯示的心跳和PC機端顯示的心率略有不同,這是因為二者計算方法有所差別。電腦計算心率值時所使用的統計時長較長,而單片機計算心率時使用的統計時長較短。

圖8 系統工作圖形

以LabVIEW為平臺和HKG-07B紅外脈搏傳感器實現無線心率測量系統的設計

圖9 干擾后的心率圖形

在測試過程中也發現,心率脈搏有部分受到干擾,受干擾后的波形如圖9所示。干擾包括信號發送和接收時受到的其他信號的干擾,也包括在采集時外部環境對傳感器的干擾。為減少不良信號的出現,可以對采集和濾波電路做進一步改進。

4 結論

系統以LabVIEW為平臺,采用華科HDG-07B紅外傳感器采集心率信號,AD0809為模數轉換芯片,采用USR-WIFI232-B WIFI無線收發模塊,實現心率的測量和顯示。測試結果表明,系統可靠性較好,可在LabVIEW平臺上進一步進行信號處理。

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