一种腕带式无线心率检测装置的制作方法

本实用新型涉及电子测量领域，具体涉及一种腕带式无线心率检测装置。

背景技术：

现代社会，身体健康越来越受到人们的重视。作为人体最重要的器官之一，心脏的作用是推动血液流动，向器官、组织提供充足的血流量，以供应氧和各种营养物质，并带走代谢的终产物，使细胞维持正常的代谢和功能。一旦心脏出现问题，就会危及生命，所以保持心脏健康是每个人都应注意的问题。心率是衡量心脏健康的重要生理指标，具有重要的临床诊断价值和实用意义。医院使用的医疗监护仪可以实时监测患者心率，血压等各项数据，但是普通病情不会用到，使用的辅助器械复杂，设备线缆繁多，使用费用昂贵，不适于普通家庭和办公场所使用。

目前，实现心率检测的方法主要有反射式红外心率检测法、绿光容积图法等光电测量法，还有谐振式压力传感器等机械测量法。市场上也有一些手环类智能产品具备心率检测功能，但是加入过多与智能手机重复的功能，使得产品的功能使用复杂，实用性不强，制造成本也因此而较高。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术的不足，提出一种腕带式无线心率检测装置，具体技术方案如下：

一种腕带式无线心率检测装置，其特征在于：包括电源模块和心率检测系统，所述电源模块为所述心率检测系统供电；

所述心率检测系统包括心率传感器、信号处理模块、微处理器、按键模块、通信模块和显示模块；

所述微处理器的信号采集端口与所述信号处理模块输出端口相连，所述信号处理模块输入端口与所述心率传感器相连；

所述微处理器输入端口与所述按键模块相连；

所述微处理器输出端口与所述显示模块输入端口相连；

所述微处理器通信端口与所述通信模块通信端口相连。

为更好的实现本实用新型，可进一步为：

所述信号处理模块包括运算放大器U5、运算放大器U6和运算放大器U7；

所述运算放大器U5正向输入端与电容C6第一端相连，该电容C6第二端与所述心率传感器相连，所述电容C6第二端还经电阻R5与所述运算放大器U5反向输入端相连，在所述运算放大器U5反向输入端与输出端之间还分别跨接有电阻R8和电容C8；

所述运算放大器U5输出端与所述运算放大器U6正向输入端相连，所述运算放大器U6反向输入端与所述运算放大器U6输出端相连，该运算放大器U6输出端还经电阻R10与所述运算放大器U7反向输入端相连；

所述运算放大器U7正向输入端经电阻R9与所述运算放大器U5正向输入端相连，在所述运算放大器U7正向输入端和输出端之间跨界有电阻R11，在所述运算放大器U7反向输入端经电容C7接地。

进一步地：所述通信模块为蓝牙模块。

进一步地：所述心率传感器为反射式光电传感器。

本实用新型的有益效果为：第一，本实用新型设置有蓝牙模块，可以利用蓝牙与其它蓝牙设备进行无线通信，具有良好的灵敏度和响应速度，适用于各个场所。第二，本实用新型设置的信号处理模块，滤波性能好，信号稳定，抗干扰能力强。

附图说明

图1是本实用新型的系统结构示意图；

图2是图1中心率传感器电路图；

图3是图1中信号处理模块图；

图4是图1中蓝牙模块电路图；

图5是图1中显示模块与微处理器电路图；

图6是图1中按键模块电路图；

图7是图1中电源模块电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1至图7所示：一种腕带式无线心率检测装置，包括电源模块和心率检测系统，电源模块为心率检测系统供电；

心率检测系统包括心率传感器、信号处理模块、微处理器、按键模块、通信模块和显示模块。

该心率传感器采用SON1303，内有两对LED发光管和接收管，发光管提供绿色光源，可照射人体皮肤，接收管接收人体皮肤反射回来的光。

在心脏跳动过程中人体组织充血时的透明度减小，接收管接收到的光强度减弱，人体组织缺血时的透明度减大，接收管接收到的光强度增强，SON1303接收的反光信号后经内部一级放大电路放大，由VOUT引脚输出电压信号。电阻R2、R3起限流保护作用，电阻R4用于VOUT引脚的下拉钳位。SON1303输出与心跳频率一致的电压信号。

该信号处理模块将心率传感器输出的电信号进行滤波和放大，并送到微处理器模块的I/O口。该信号处理模块包括运算放大器U5、运算放大器U6和运算放大器U7，运算放大器U5、运算放大器U6和运算放大器U7为集成运算放大器SON221；

运算放大器U5正向输入端与电容C6第一端相连，该电容C6第二端与心率传感器相连，电容C6第二端还经电阻R5与运算放大器U5反向输入端相连，在运算放大器U5反向输入端与输出端之间还分别跨接有电阻R8和电容C8；

运算放大器U5输出端与运算放大器U6正向输入端相连，运算放大器U6反向输入端与运算放大器U6输出端相连，该运算放大器U6输出端还经电阻R10与运算放大器U7反向输入端相连；

运算放大器U7正向输入端经电阻R9与运算放大器U5正向输入端相连，在运算放大器U7正向输入端和输出端之间跨界有电阻R11，在运算放大器U7反向输入端经电容C7接地。

该信号处理模块工作流程：上述心率传感器输出的信号经电容C6滤波，然后经运算放大器U5进行放大，电容C8用来降低干扰。运算放大器U6和运算放大器U7组成比较放大整形电路，运算放大器U6是一个电压跟随器，运算放大器U6的输出端的电压信号经电阻R10和电容C7进行滤波，并在运算放大器U7反相输入端形成一个参考电压，运算放大器U5输出端的电压信号经过电阻R9接入U7同相输入端，如果运算放大器U7同相输入端电压高于反相输入端电压，则运算放大器U7输出端的电压信号OUT1为高电平，反之则为低电平。

微处理器采用STC15L2K60S2，工作电压典型值为3.3V。STC15L2K60S2的P3.2为外部中断输入引脚，设置为上升沿中断，与信号处理模块的输出OUT1信号的输出端口连接，OUT1每产生一个低电平到高电平的跳变信号，STC15L2K60S2就会触发一次外部中断，记为一次心跳。从信号处理模块输出OUT2的输出端口输出电压信号，连接STC15L2K60S2的P1.7脚，通过STC15L2K60S2内部ADC通道可直接读取电压数据。

按键模块设有三个按键，一个功能建，两个方向键：左键和右键。长按功能键可进入功能选择菜单，两个方向键进行功能选择和参数调整，再次长按功能键退出。

无线通信模块选用CC2540蓝牙模块，与STC15L2K60S2通过串口连接，可与其它蓝牙设备传送数据。使用时将CC2540蓝牙模块设置为主机模式，采用串口透传方式，其它蓝牙设备作为接收机。R12是上拉电阻，用于CC2540蓝牙模块的上电复位。CC2540蓝牙模块的P0.2和P0.3引脚分别为串口数据的接收和发送引脚，连接STC15L2K60S2的发送端。CC2540蓝牙模块的P1.0为工作状态输出引脚，连接STC15L2K60S2的P3.3引脚。CC2540蓝牙模块的P1.1为连接状态输出引脚，连接STC15L2K60S2的P3.4引脚。STC15L2K60S2读取自己的P3.3引脚可获取CC2540蓝牙模块的工作状态，读取自己的P3.4引脚可判断与其它蓝牙设备是否连接成功，高电位为连接成功，低电位为未连接。

显示模块采用分辨率为128*32的OLED12382显示屏，可以显示时间及心率数据。OLED12382显示屏内置一块SSD1306驱动芯片。微处理器模块采用3线SPI方式向显示模块传递心率数据。OLED12382显示屏在待机模式下不显示，有按键时显示，3分钟无动作自动熄屏，可有效的降低能耗。OLED12382显示屏在主界面显示时间，当有按键操作进入心率测量模式时，以进度条的形式实时模拟心跳动作，测得心率数据后显示心率信息。OLED12382显示屏外部接口有DC、CLK、DIN、VCC、GND五个引脚，其中DC为控制引脚，CLK为时钟引脚，DIN为数据引脚，VCC为电源引脚，GND为接地引脚。DC、CLK、DIN构成了SSD1306驱动芯片的三线SPI接口。DC引脚为高电平时，SSD1306驱动芯片读取DIN引脚的数据；DC引脚为低电平时，DIN引脚的数据将作为命令写入SSD1306驱动芯片的寄存器。DIN里的数据在CLK的每次上升沿被读取。OLED12382显示屏采用内部升压方式供电，其工作电压同时兼容3.3V和5V。

电源模块设置有一块标准电压3.7V的可充电锂电池，额定容量200mAh，通过Mini-USB接口充电，并采用恒流/恒压线性充电器CH4054进行充电管理。CH4054内部采用防倒充电路，对充电电流可自动调节，也可自动控制充电过程。