一種與手機(jī)建立連接的低功耗心率檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種與手機(jī)建立連接的低功耗心率檢測裝置，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們生活水平的日益提高，人們對(duì)于健康也提出了更高的要求，這體現(xiàn)在對(duì)于生理參數(shù)檢測的舒適性和移動(dòng)性上，于是可穿戴設(shè)備的時(shí)代已經(jīng)悄然到來，并潛移默化的影響著本發(fā)明的生活。眾所周知，心臟脈搏的跳動(dòng)是人類是否能夠正常新陳代謝的一個(gè)重要的指標(biāo)，因而對(duì)于心率的監(jiān)測顯得尤為重要。而目前市場上存在的心率計(jì)大部分只能實(shí)現(xiàn)簡單的心率測試，無法滿足人們對(duì)于舒適性和移動(dòng)性的需求。更重要的是隨著智能移動(dòng)終端的普及，將可穿戴設(shè)備與移動(dòng)終端相結(jié)合會(huì)是一個(gè)很好的選擇，不僅有利于可穿戴設(shè)備的推廣普及，也是未來的趨勢走向。這就會(huì)要求心率檢測裝置在保證其數(shù)據(jù)檢測的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性的同時(shí)還應(yīng)具有可以與智能手機(jī)連接使用的智能性，同時(shí)為了保證連接使用時(shí)間更長，還需要解決其低功耗性。這些需求和特點(diǎn)是市場上產(chǎn)品所不具備的。因而設(shè)計(jì)出一款能夠?qū)崿F(xiàn)心率數(shù)據(jù)在移動(dòng)終端上顯示的智能心率計(jì)顯得尤為重要。
[0003]由于為了滿足人們對(duì)于心率檢測的舒適性和移動(dòng)性的要求，同時(shí)也要滿足可穿戴設(shè)備低功耗的要求，需要設(shè)計(jì)一款基于藍(lán)牙4.0低功耗協(xié)議的智能心率計(jì)。藍(lán)牙4.0是3.0的升級(jí)版本，與3.0版本相比優(yōu)勢更為明顯，不僅覆蓋范圍增強(qiáng)，能夠完全向下兼容，更重要的是加入了低功耗技術(shù)，使得藍(lán)牙4.0技術(shù)擁有極低的運(yùn)行和待機(jī)功耗，是一種“綠色”的技術(shù)，因而可以廣泛應(yīng)用在個(gè)人可穿戴設(shè)備上。
[0004]利用藍(lán)牙4.0協(xié)議，結(jié)合心率傳感器，可以將采集的數(shù)據(jù)及時(shí)、快速、高效的傳給上位機(jī)。由于現(xiàn)在安卓手機(jī)的覆蓋面相當(dāng)廣，并且考慮其移動(dòng)性，進(jìn)而選擇上位機(jī)軟件為安卓應(yīng)用，這樣可以在安卓客戶端接收顯示用戶的心率數(shù)據(jù)，以滿足移動(dòng)性、舒適性與智能性的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于提供了一種與手機(jī)建立連接的低功耗心率檢測裝置，該裝置采用的是藍(lán)牙4.0低功耗技術(shù)，在與智能手機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互之時(shí)也具有更快的連接速度與數(shù)據(jù)傳輸速度。而且手機(jī)客戶端不僅可以進(jìn)行心率數(shù)據(jù)的顯示，同時(shí)也提供數(shù)據(jù)上傳等應(yīng)用功能接口，結(jié)合服務(wù)器則可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)心率檢測裝置的可玩性與智能性。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:一種與手機(jī)建立連接的低功耗心率檢測裝置，該裝置包括心率傳感器模塊、控制模塊、低功耗藍(lán)牙模塊、安卓客戶端應(yīng)用APP。
[0007]心率傳感器模塊包括光源、光接收器、濾波電路以及放大電路，該模塊主要功能是通過接收因透光率的變化而反射的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并進(jìn)行平滑濾波、放大處理，實(shí)現(xiàn)心率?目號(hào)的米集。
[0008]控制模塊主要功能是將心率傳感器采集到心率的原始波形進(jìn)行采樣，然后計(jì)算出1分鐘內(nèi)的心跳數(shù)，即BPM值(即:每分鐘節(jié)拍數(shù)的單位)。
[0009]低功耗藍(lán)牙模塊的主要功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送。
[0010]低功耗藍(lán)牙模塊與控制模塊進(jìn)行集成，安卓客戶端則是編寫成智能手機(jī)APP的形式，調(diào)用手機(jī)本身的藍(lán)牙模塊、按鍵模塊、LCD模塊、電源模塊、存儲(chǔ)模塊以及控制器模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收、處理與顯示。
[0011]安卓客戶端應(yīng)用APP的功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收、處理和顯示。
[0012]本發(fā)明所述的控制模塊為CC2540控制模塊。
[0013]有益效果:
[0014]1、本發(fā)明使用心率傳感器通過光電容積法計(jì)算出測量的心率值，然后通過低功耗藍(lán)牙模塊將測量出的心率值實(shí)時(shí)的發(fā)送至與之連接的安卓智能手機(jī)客戶端，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與顯示。
[0015]2、本發(fā)明在保證心率檢測裝置的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性的同時(shí)，也提供了可以隨時(shí)與智能手機(jī)連接使用的移動(dòng)性、實(shí)時(shí)性與低功耗性。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明的心率采集結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3為本發(fā)明的APDS-9008應(yīng)用電路圖。
[0019]圖4為本發(fā)明的低通濾波電路圖。
[0020]圖5為本發(fā)明的MCP6001應(yīng)用電路圖。
[0021]圖6為本發(fā)明心率采集的方法流程圖。
[0022]圖7為本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳輸流程圖。
[0023]圖8為本發(fā)明的上位機(jī)軟件流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0025]實(shí)施例1
[0026]如圖1所示，本發(fā)明利用心率傳感器以及藍(lán)牙4.0模塊作為心率采集的節(jié)點(diǎn)裝置；并利用先進(jìn)的藍(lán)牙4.0低功耗技術(shù)實(shí)現(xiàn)心率數(shù)據(jù)在安卓客戶端APP的接收顯示。
[0027]本發(fā)明的系統(tǒng)包括:安卓客戶端應(yīng)用APP、CC2540控制模塊、心率傳感器和各功能模塊。首先心率傳感器采集用戶的心率數(shù)據(jù)，交由CC2540控制模塊進(jìn)行處理，然后利用藍(lán)牙4.0低功耗技術(shù)將數(shù)據(jù)以無線的方式傳送給安卓客戶端應(yīng)用APP，最后安卓客戶端APP將所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行界面顯示。
[0028]一、心率傳感器設(shè)計(jì)
[0029]本發(fā)明心率測量的方法主要有三種，包括:一是從心電信號(hào)中提??；二是從測量血壓時(shí)壓力傳感器測到的波動(dòng)計(jì)算心率；三是采用光電容積法。前兩種方法不能很好的滿足移動(dòng)性和舒適性的要求，而第三種方法不僅可以彌補(bǔ)前兩種方法的不足，同時(shí)使得測量更為方便，也更加精確，進(jìn)而本發(fā)明將采用第三種方法。光電容積法的基本原理是利用人體組織在血管跳動(dòng)時(shí)造成透光率的不同來進(jìn)行心率測量的。其使用的心率傳感器由光源、光電變換器等部分組成。通過接收因透光率的變化而反射的光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并進(jìn)行平滑濾波、放大處理，實(shí)現(xiàn)心率信號(hào)的采集。
[0030]如圖2所示，本發(fā)明的心率傳感器包括光源(即:綠色LED)、光接收器、濾波電路和放大電路，可以采集到心率的模擬電壓信號(hào)。綠色LED作為發(fā)光電源，是心率信號(hào)采集的光源；光接收器的作用是接收經(jīng)脈搏跳動(dòng)反射的光，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；濾波電路的作用是將所轉(zhuǎn)化的電信號(hào)進(jìn)行濾波雜波和高次諧波，使信號(hào)平滑；放大電路的作用是將所采集的較小的電信號(hào)進(jìn)行放大，這樣可以給后續(xù)電路更好的進(jìn)行信號(hào)的處理。
[0031]二、光接收器
[0032]本發(fā)明采用光電容積法來實(shí)現(xiàn)通過光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，因而需要一款能夠?qū)崿F(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的光變換器，同時(shí)，該變換器需要較高的響應(yīng)能力，能夠?qū)χ車h(huán)境光的變換迅速作出反應(yīng)，并且以電信號(hào)的形式輸出，因而，本發(fā)明選擇環(huán)境亮度傳感器APDS-9008。
[0033]APDS-9008是一款新型低成本小型化表面貼裝環(huán)境亮度傳感器，在設(shè)計(jì)緊密貼近人眼的光譜響應(yīng)曲線，使得功耗可以大幅度的降低，從而可以大大延長電池的使用時(shí)間，同時(shí)配合低功耗藍(lán)牙4.0可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品電池使用壽命延長，體現(xiàn)綠色環(huán)保的理念。APDS-9008采用小型化無鉛chipLED表面貼裝封裝，輸出量是一個(gè)模擬信號(hào)，工作電壓的范圍在
1.6V-5.5V之間，同時(shí)集成了相應(yīng)的光傳感器，使得該傳感器具備卓越的響應(yīng)輸出能力。
[0034]APDS-9008在心率采集電路中的電路如圖3所示，其電源和接地管腳直接按下圖所示連接，在模擬輸出端需要加一個(gè)負(fù)載電阻，在本發(fā)明中設(shè)置負(fù)載電阻為12ΚΩ:
[0035]如圖3所示，由于血管的跳動(dòng)使得透光率變化，APDS-9008接收到反射光，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，通過負(fù)載電阻實(shí)現(xiàn)心率信號(hào)的輸出。
[0036]三、濾波電路
[0037]APDS-9008所采集到的電信號(hào)帶有雜波和高次諧波，因而需要應(yīng)用濾波電路將所采集的電信號(hào)進(jìn)行濾波平滑處理，本發(fā)明中采用低通濾波電路。
[0038]濾波電路常用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成，如在負(fù)載電阻兩端并聯(lián)電容器C，或與負(fù)