arduino的脉搏测量系统设计

目录
摘要 2
Abstract 3
引言 4
一、 系统方案 5
（一）系统设计方案 5
（二）系统框架 5
二、 系统硬件设计 7
（一） Arduino控制板 7
（二） Pulse Sensor脉搏传感器 7
（三） HC06蓝牙模块 8
三、 系统软件设计 10
（一） 底层软件设计 10
（二） APP软件设计 12
四、 系统的验证调试 15
（一） 监测数据的比照 15
（二）脉搏信号的比对 16
结论 17
参考文献 18
附件一： 19
摘要
本设计关注于人体健康安全问题，基于Arduino开发平台，结合脉搏传感器和蓝牙通信模块搭建了检测脉搏跳动的硬件系统，并开发了移动端监控软件，形成了完整的脉搏测量系统。整个系统设计主要依据Pulse Sensor脉搏传感器利用光电反射原理根据血管流量输出变化的脉搏模拟信号，以ATmega328为控制核心接收该模拟信号并进行AD转化处理，再通过蓝牙通信模块将数据上传给手机客户端，在APP界面上显示心跳速率、心跳实测值，并且播放减压的音乐，测试两分钟之后会给出测试结果，分析出健康方面存在的问题，同时有心跳模拟灯光可以直观看出心跳情况。经过测试，该系统测试准确率，测试误差控制在5%以内。
引言
随着社会的进步，人们的生活水平得到了很大的提高，但是人们的生活也越来越忙碌，导致了心血管发病率逐年升高；总结原因有二：一是生活节奏不规律和时间规划不合理；二是缺少预防措施。
脉搏波呈现出的形态、速率和节奏等方面的综合信息，在很大程度上反映了人体心血管系统中的血流特征，通过监测脉搏波，可以提前预测一些心血管疾病，提醒人们及早采取措施，有效避免重大健康问题的发生。本系统采用
本设计以ATmega328为控制核心，利用心跳脉搏传感器采集心跳模拟信号，获得的模拟信号是通过光电反射原理，根据血管内血液流量获取的粗糙信号，粗糙信号经过滤波电路后，可以获得较纯正的实时脉搏信号。再通过 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072* 
蓝牙通信模块将数据上传给手机客户端，在APP界面上进行显示。
Arduino作为新出现的一种单片机开发平台，成本低，使用方便，越来越多的出现在产品应用开发当中，开发基于Arduino的脉搏监测系统，对该产品的推广具有重要意义。采集信息的可视化呈现也是值得研究的问题之一，手机界面监护成为人们生活的进行健康实时监测的一种主流方式，开发相应的手机监控界面，也是脉搏监测系统有效推广的重要环节之一。监测系统和可视化界面之间的有效信息传输，也是值得研究的问题之一。目前，蓝牙通信应用越来越广泛，大部分智能手机均安装了蓝牙模块。高效利用现有蓝牙通信技术，可以方便对脉搏进行实时监测。
一、 系统方案
（一）系统设计方案
1.选取Arduino控制板方案
方案一：选取STC89C51单片机，它是基于8位单片机处理芯片STC89C51RC的系统。STC89C51RC是（In System Programming）在系统可编程芯片，内含8K Bytes 的可反复擦写100次的Flash只读程序存储器，集成通用的8位中央处理器，24个通用I/O口，8个复用I/O，本检测系统使用端口有限，选用此核心芯片容易造成资源浪费，使用不充分。
方案二：选取Arduino核心板，它是以ATmega328为控制核心的系统。ATmega328是高性能、低功耗的8位微控制器，具有2个8位定时器/计数器，1个16位定时器/计数器，6个PWM通道，8/6通道10位ADC，同时具有上电复位和可编程掉电检测、内部校准振荡器等特殊功能。
Arduino作为的单片机的一种，充分利用单片机的I/O串口，串口大致分为模拟、数字、通信等外接接口，同时具有使用类似Java，C语言的IDE集成开发环境。操作方便简单，易于满足作品的设计与功能的实现；综上所述，本设计选择方案二的Arduino核心板作为控制核心。
2.通信模块的选取方案
方案一：采用HC06蓝牙模块作为通信模块。蓝牙模块具有体积小、低功耗、低成本、高性能无限收发等特点，灵敏度达80dBm，功率可调输出，内置2.4GHz天线用户无需调试，标准HCI端口(UART or USB)。
方案二：采用WiFi模块作为通信模块。WiFi模块为串口或TTL电平WiFi通信的一种传输转换产品，内置TCP/IP协议栈，其特点是存量大、普及程度高、研发门槛低。
从本设计的角度来看，在一定距离内与手机获取通信，传输数据量少且速率快，使用方便可插拔。选取HC06蓝牙通信模块更合适。
（二）系统框架
该系统设计提出的脉搏跳动检测方案整体由Arduino核心板、Pulse Sensor脉搏传感器、显示模块、蓝牙模块、手机端APP、电源线等6部分组成，系统整体框架如图1所示。


图1 脉搏测量系统框架

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