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基于LabVIEW的無線心率測量系統(tǒng)設(shè)計

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關(guān)鍵詞: LabVIEW,紅外傳感器,心率測量

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

      心率測量是常用的醫(yī)學(xué)檢查項目之一,是人體健康監(jiān)測的一項重要指標(biāo),目前的家用心率測量系統(tǒng)主要采用的核心芯片是單片機,這種開發(fā)方式設(shè)計出來的產(chǎn)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(tǒng)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(xù)的算法處理提供方便。

      1 系統(tǒng)構(gòu)成和原理

      系統(tǒng)采用紅外傳感器HKG-07B采集心率信號,經(jīng)放大濾波及A/D轉(zhuǎn)換后通過MCU進行數(shù)據(jù)計算并用LED顯示,并將A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)通過WIFI發(fā)送到PC終端,在PC終端上用LabVIEW顯示波形、存儲數(shù)據(jù)并可通過網(wǎng)絡(luò)報警。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

    基于LabVIEW的無線心率測量系統(tǒng)

      圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

      2 LABVIEW采集顯示存儲模塊設(shè)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。

    基于LabVIEW的無線心率測量系統(tǒng)

      圖2 LabVIEW前面板界面

      進行采集時,將對串口進行初始化設(shè)置,并檢測是否有數(shù)據(jù)收到,如果沒有,繼續(xù)等待。其程序框圖如圖3所示。

    基于LabVIEW的無線心率測量系統(tǒng)

      圖3 串口初始化

      設(shè)置好串口參數(shù)后,執(zhí)行采集模塊,讀取串口送來的數(shù)據(jù),將收到字符串?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ASCII碼,再轉(zhuǎn)換成電壓的伏值。由于電腦接收的數(shù)據(jù)為8位二進制,即0~255,其相應(yīng)的伏值為(U/255)×5,并輸入到顯示波形顯示。如圖4所示。

    基于LabVIEW的無線心率測量系統(tǒng)

      圖4 字符轉(zhuǎn)換

      字符串?dāng)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ASCII碼后,建立數(shù)組,創(chuàng)建波形,并根據(jù)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(shù)。如圖5所示。

    基于LabVIEW的無線心率測量系統(tǒng)

      圖5 脈搏次數(shù)運算

      為方便以后調(diào)用歷史數(shù)據(jù),對采集來的數(shù)據(jù)進行保存。將ASCII碼轉(zhuǎn)換為十進制電壓值,保存到電子表格中,如圖6所示。

    基于LabVIEW的無線心率測量系統(tǒng)

      圖6 存儲模塊

      調(diào)用歷史數(shù)據(jù)時選擇回放模式,讀取保存的文件,將其轉(zhuǎn)化為數(shù)組,并對其中選定段數(shù)據(jù)進行波形顯示,如圖7所示。

    基于LabVIEW的無線心率測量系統(tǒng)

      圖7 回放模塊

      3 測試結(jié)果

      系統(tǒng)上電測試后結(jié)果如圖8所示。從測試結(jié)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(tǒng)計時長較長,而單片機計算心率時使用的統(tǒng)計時長較短。

    基于LabVIEW的無線心率測量系統(tǒng)

      圖8 系統(tǒng)工作圖形

    基于LabVIEW的無線心率測量系統(tǒng)

      圖9 干擾后的心率圖形

      在測試過程中也發(fā)現(xiàn),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(fā)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(huán)境對傳感器的干擾。為減少不良信號的出現(xiàn),可以對采集和濾波電路做進一步改進。

      4 結(jié)論

      系統(tǒng)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(shù)轉(zhuǎn)換芯片,采用USR-WIFI232-B WIFI無線收發(fā)模塊,實現(xiàn)心率的測量和顯示。測試結(jié)果表明,系統(tǒng)可靠性較好,可在LabVIEW平臺上進一步進行信號處理。

    (審核編輯: 智匯張瑜)

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