脉搏信号采集装置的制作方法

本实用新型涉及电子设备领域，更具体地说，涉及一种脉搏信号采集装置。

背景技术：

智能手环/智能手表是一种穿戴式智能设备，通过智能手环/智能手表，用户可以记录日常生活中的锻炼、睡眠、部分还有饮食等实时数据，并将这些数据与手机、平板、ipod touch同步，起到通过数据指导健康生活的作用。

部分智能手环/智能手表中还集成有脉搏传感器，以实现心率监测。上述脉搏传感器的检测原理如下：血管在每个心跳周期内脉动，以便让血液流入或流出人体的每个部分，当光辐射穿过手指或手腕中的血管时，从手指或手腕反射接收到的光信号便具有了周期性，因有节奏的血流和血液的吸波特性而发生变化，通过检测这一光学变化即可获得心率数据。

在上述脉搏传感器中，通过驱动电路直接驱动绿光LED发光，绿光LED发出的灯光照在测试目标(手指或者手腕)上，部分光被测试目标吸收，部分光被测试目标反射到CMOS图像传感器上；CMOS图像传感器检测到反射回来的光后，把检测到的光信号转变成电信号并输出到数字信号处理电路；数字信号处理处理电路对CMOS图像传感器输出的电信号进行滤波放大处理后，由峰值检波器等获得每分钟脉搏的跳动次数，作为脉搏数据并存储到控制存储模块。上述脉搏数据通过串行数据接口直接输出到微控制单元(MCU)。

然而，上述脉搏传感器仅能计数每分钟脉搏跳动次数，其功能相对单一。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于，针对上述智能手环/手表脉搏检测数据单一的问题，提供一种脉搏信号采集装置。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案是，提供一种脉搏信号采集装置，包括发光阵列、感光阵列，所述采集装置还包括模数转换电路、第一时序控制电路、驱动电路、阀值比较电路以及寄存器读写控制电路，其中：所述第一时序控制电路的第一输出端连接到驱动电路的控制端，且所述驱动电路的输出端连接到发光阵列的控制端；所述感光阵列的输出端连接到模数转换电路的输入端，所述模数转换电路的输出端连接到阀值比较电路的第一输入端；所述阀值比较电路的第一输出端连接到所述寄存器读写控制电路，且该阀值比较电路在第一输入端的输入值大于或等于第一基准值时向所述寄存器读写控制电路输出信号使寄存器读写控制电路将第一输入端的输入值写入寄存器。

在本实用新型所述的脉搏信号采集装置中，所述阀值比较电路的第二输出端连接到所述第一时序控制电路，且该阀值比较电路在第一输入端输入的值小于第一基准值且大于或等于第二基准值时使所述第一时序控制电路调整输出。

在本实用新型所述的脉搏信号采集装置中，所述采集装置包括第二时序控制电路、计数器以及感光元件，所述第二时序控制电路的第一输出端连接到驱动电路的控制端，且该第二时序控制电路的第二输出端连接到计数器的第一输入端；所述计数器的第二输入端连接到感光元件的输出端，且该计数器的输出端连接到阀值比较电路的第二输入端。

在本实用新型所述的脉搏信号采集装置中，所述采集装置还包括中断控制电路；所述阀值比较电路的第二输出端经由中断控制电路分别连接到第一时序控制电路和第二时序控制电路，并在第一输入端输入的值小于第二基准值时通过所述中断控制电路控制第一时序控制电路停止输出以及控制第二时序控制电路向驱动电路输出控制信号。

在本实用新型所述的脉搏信号采集装置中，所述采集装置包括噪声消除电路，所述感光元件的输出端经由所述噪声消除电路连接到所述计数器。

在本实用新型所述的脉搏信号采集装置中，所述采集装置包括偏置校准电路，且所述偏置校准电路连接到所述计数器。

在本实用新型所述的脉搏信号采集装置中，所述采集装置包括增益控制电路，所述增益控制电路连接到所述第二时序控制电路。

在本实用新型所述的脉搏信号采集装置中，所述发光阵列的发光波长为525nm。

在本实用新型所述的脉搏信号采集装置中，所述感光阵列的感光灵敏度为1lux/count，测试量程为65536lux。

本实用新型的脉搏信号采集装置具有以下有益效果：通过感光阵列实时采样脉搏信号，并通过模数转换电路将感光阵列输出的模拟信号转换为数字信号进行存储，从而有助于还原出脉搏原始信号波形。

附图说明

图1是本实用新型脉搏信号采集装置第一实施例的示意图。

图2是本实用新型脉搏信号采集装置第二实施例的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，是本实用新型脉搏信号采集装置第一实施例的示意图，上述脉搏信号采集装置可应用于智能手环/智能手表，并进行脉搏相关数据采集。本实施例中的脉搏信号采集装置包括发光阵列11、感光阵列12、驱动电路13、模数转换电路14、第一时序控制电路15、阀值比较电路16、寄存器读写控制电路17以及其他诸如上电复位电路、参考电流源/电压源、温度补偿电路、晶振电路等。

上述发光阵列11可采用一个或多个LED发光体，且该发光阵列的发光波长优选为525nm。感光阵列12则可采用一个或多个光电二极管(Photo-Diode，PD)，优选地，该感光阵列12的感光灵敏度为1lux/count，测试量程为65536lux。

第一时序控制电路15根据晶振电路的信号产生时序信号，且该第一时序控制电路15的第一输出端连接到驱动电路13的控制端，且驱动电路13的输出端连接到发光阵列11的控制端。在工作时，驱动电路13根据第一时序控制电路15输出的时序信号产生具有一定占空比的脉冲调制信号(PWM)，从而发光阵列11向测试目标发出一定强度的光。

感光阵列12的输出端连接到模数转换电路14的输入端，模数转换电路14的输出端连接到阀值比较电路16的第一输入端，阀值比较电路16的第一输出端连接到寄存器读写控制电路17。发光阵列11发出的灯光照在测试目标上，一部分光被测试目标吸收、一部分光被测试目标反射回来，感光阵列12同时检测到来自测试目标反射回来的灯光和环境光，且该感光阵列12将接收到光的强度产生相应的模拟电信号。模数转换电路14将感光阵列12输出的模拟电信号转换为数字信号，并输出到阀值比较电路16。阀值比较电路16在第一输入端的输入值(即模数转换电路14的输出值)大于或等于第一基准值时(表明此时智能手环/智能手表佩戴符合要求)向寄存器读写控制电路17输出信号使寄存器读写控制电路17将第一输入端的输入值写入寄存器。

上述脉搏信号采集装置通过感光阵列12及模数转换电路14连续采集原始脉搏信号并将上述原始脉搏信号处理后转换为数字化强度信号进行存储，便于还原出原始的脉搏波信号，不仅可以计算出每分钟脉搏的跳动次数，还可以通过脉搏波的形态对与脉搏波的一些相关疾病进行分析。

上述阀值比较电路16还可包括连接到第一时序控制电路15的第二输出端，且该阀值比较电路16在第一输入端输入的值小于第一基准值且大于或等于第二基准值时使第一时序控制电路15调整输出。通过上述方式，可在感光阵列12接收的光的强度不足(例如因发光阵列11与测试目标之间的距离过大)时，控制发光阵列11改变发光强度。

如图2所示，是本实用新型脉搏信号采集装置第二实施例的示意图。在本实施例中，采集装置除了包括发光阵列11、感光阵列12、驱动电路13、模数转换电路14、第一时序控制电路15、阀值比较电路16、寄存器读写控制电路17以及其他诸如上电复位电路、参考电流源/电压源、温度补偿电路、晶振电路等外，还包括第二时序控制电路21、计数器22以及感光元件23。上述感光元件23同样可采用光电二极管。

第二时序控制电路21的第一输出端连接到驱动电路13的控制端，且该第二时序控制电路21的第二输出端连接到计数器22的第一输入端；计数器22的第二输入端连接到感光元件23的输出端，且该计数器22的输出端连接到阀值比较电路16的第二输入端。

上述第二时序控制电路21通过驱动电路13输出脉冲调制信号控制发光阵列11发光。发光阵列11发出的光照在测试目标上，一部分的光被测试目标吸收，一部分的光被测试目标反射回来。感光元件23检测到反射回来的光后，传输到计数器22进行计数。通过上述方式，可实现脉搏计数，且第二时序控制电路21可由来自智能手环/智能手表的微控制单元的信号控制开启。

特别地，上述采集装置还包括中断控制电路(该中断控制电路可与阀值比较电路集成在一起)；阀值比较电路16的第二输出端经由中断控制电路分别连接到第一时序控制电路15和第二时序控制电路21，并在第一输入端输入的值(即来自模数转换电路)小于第二基准值时通过中断控制电路控制第一时序控制电路停止输出以及控制第二时序控制电路21向驱动电路13输出控制信号。通过该方式，可在智能手表/智能手环未佩戴好时，自动退出连续采集脉搏波的模式，并启动第二时序控制电路21进行脉搏计数的模式。

为提高计数器22脉搏计数的准确性，上述采集装置可包括噪声消除电路24、偏置校准电路25，其中感光元件23的输出端经由噪声消除电路24连接到计数器22以滤除干扰信号，偏置校准电路25则连接到计数器22以对计数值进行校准。

同样地，为提高脉搏计数的准确性，上述采集装置还可包括增益控制电路26，该增益控制电路26连接到第二时序控制电路21，以调整发光阵列11的发光强度。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。