智能心率监测系统设计 摘 要： 设计一款智能心率监测系统，主要应用于老年人和中年人的智能穿戴领域，其便携式的心率测量使用方便。采用反射式光电传感器作为前端信号采集，将得到的信号进行转换和数字滤波，经过心率计算后得到的数据无线传输给监控终端，可实现智能化和网络化的实时监测。当接收到的心率测量数据不在人体心率安全范围内时，系统会启动报警，可及时避免突发疾病因时间耽误急救。该系统设计经过多种运动状态试验对比，表明此设计的智能心率监测系统具有稳定性、高精度和可行性。 关键词： 反射式光电传感器； 智能穿戴设备； 高精度数字滤波； 信号采集 中图分类号： TN931+.3?34； TP311 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）20?0117?04 Abstract： An intelligent heart rate monitoring system is designed， which is mainly used in the intelligent wearable fields of the elderly and middle?aged people， and is convenient for portable measurement of heart rate. The reflective photoelectric sensor is used to acquire the front?end signal， then the transformation and digital filtering are performed for the received signal， and the data calculated with heart rate monitoring system is transmitted to the monitoring terminal in the wireless form to realize the intelligent and networked real?time monitoring. If the measured heart rate data received by the signal acquisition module is out of the security scope of human heart rate， the system will start the alarm to timely prevent the delay before the first aid of paroxysmal disease comes true. The experimental contrast was conducted for the system design with a variety of motion conditions. The experimental result shows that the intelligent heart rate monitoring system has high stability， high accuracy and strong feasibility. Keywords： reflective photoelectric sensor； smart wearable device； high?precision digital filtering； signal acquisition 0 引 言 近年来随着生活水平的提高和生活压力的增大，人们开始更加关注自身健康状况，智能穿戴产品已进入大众生活，市面上出现各种测量身体生理参数的智能穿戴产品，但多数对运动量和睡眠进行监测，其显示人体的健康情况意义并不是很大。老年人的发病率远远超过年轻人，发病的主要原因是生理的基本参数没有得到及时的监测，其心率作为最重要的生理参数，将成为可穿戴设备中的必要功能。可穿戴设备可将对人体监测的数据发送至监控终端，及时观察人体的健康情况。 目前医院测量心率仪器分为非携带式和穿戴式两种。非携带式仪器可以准确地监测出人体的心率参数，但对于日常生活中不方便使用；而可穿戴式使用起来不便于使用者的正常生活。本文主要研究便携式心率监测系统，通过远程通信传输给亲属或社区医院，以便时刻观ued运动科技察使用者的情况。心率所呈现出的综合信息在很大程度上可以反映出许多生理疾病，通过心率信息判断出心率输出量、算出休克指数和估计出心肌耗氧数。 本文设计采用的是反射式光电传感器作为前端数据采集装置，传感器本身具有低功耗、使用便捷等特点，外围电路设计有信号转换、放大电路和数/模转换等，实现了脉搏信号采集、信号转换和数/模转换等功能[1]。通过对比几种滤波算法的去除噪音的效果，本文选?褡钣攀?据滤波和心率算法处理，从而消除脉搏的信号杂质。本文主要通过研究前端信号采集、信号转换、数字滤波、算法处理和数据远程传输来完成整体系统设计。 1 系统结构设计 利用人体生物组织在血液搏动时造成透光率不同来进行脉搏测量，根据这一特性实现对于脉搏信号的采集[2]。其脉搏测量具有多种方法，但得到稳定数据的关键是滤波处理和算法处理这两个关键性过程。本文采用光敏传感器和外ued运动科技围电路结构设计，简化了系统数据采集前端电路的设计。系统结构设计如图1所示。 本文系统硬件结构设计通过独立式模块展示，整体结构主要采用了前端信号采集模块、微处理器模块、串口通信模块、Socket无线网络传输和监控终端进行的整体融合设计。其脉搏采集模块作为前端，因手指指尖处血管丰富，测量时可采用指尖，主要根据脉搏血液流动产生的容积变化，会随着人体心脏呈现周期性的动态变化，当心脏收缩时，血液容积会变大，心脏舒张时，血液容积会变小，根据血液容积的周期性变化来反应采集脉搏信号的周期性变化。 本文系统软件结构设计通过微处理器STM32将采集到的信号进行信号转换、数/模转换和数字滤波等处理，再将得到的稳定数据通过软
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