一種與手機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]本實用新型涉及一種與手機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，人們對于健康也提出了更高的要求，這體現(xiàn)在對于生理參數(shù)檢測的舒適性和移動性上，于是可穿戴設(shè)備的時代已經(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，心臟脈搏的跳動是人類是否能夠正常新陳代謝的一個重要的指標(biāo)，因而對于心率的監(jiān)測顯得尤為重要。而目前市場上存在的心率計大部分只能實現(xiàn)簡單的心率測試，無法滿足人們對于舒適性和移動性的需求。更重要的是隨著智能移動終端的普及，將可穿戴設(shè)備與移動終端相結(jié)合會是一個很好的選擇，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)定性的同時還應(yīng)具有可以與智能手機連接使用的智能性，同時為了保證連接使用時間更長，還需要解決其低功耗性。這些需求和特點是市場上產(chǎn)品所不具備的。因而設(shè)計出一款能夠?qū)崿F(xiàn)心率數(shù)據(jù)在移動終端上顯示的智能心率計顯得尤為重要。
[0003]由于為了滿足人們對于心率檢測的舒適性和移動性的要求，同時也要滿足可穿戴設(shè)備低功耗的要求，需要設(shè)計一款基于藍牙4.0低功耗協(xié)議的智能心率計。藍牙4.0是3.0的升級版本，與3.0版本相比優(yōu)勢更為明顯，不僅覆蓋范圍增強，能夠完全向下兼容，更重要的是加入了低功耗技術(shù)，使得藍牙4.0技術(shù)擁有極低的運行和待機功耗，是一種“綠色”的技術(shù)，因而可以廣泛應(yīng)用在個人可穿戴設(shè)備上。
[0004]利用藍牙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、快速、高效的傳給上位機。由于現(xiàn)在安卓手機的覆蓋面相當(dāng)廣，并且考慮其移動性，進而選擇上位機軟件為安卓應(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建立連接的低功耗心率檢測裝置，該裝置采用的是藍牙4.0低功耗技術(shù)，在與智能手機進行數(shù)據(jù)交互之時也具有更快的連接速度與數(shù)據(jù)傳輸速度。而且手機客戶端不僅可以進行心率數(shù)據(jù)的顯示，同時也提供數(shù)據(jù)上傳等應(yīng)用功能接口，結(jié)合服務(wù)器則可進一步實現(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，并將其轉(zhuǎn)化為電信號，并進行平滑濾波、放大處理，實現(xiàn)心率?目號的米集。
[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行采樣，然后計算出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]低功耗藍牙模塊的主要功能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送。
[0010]低功耗藍牙模塊與控制模塊進行集成，安卓客戶端則是編寫成智能手機APP的形式，調(diào)用手機本身的藍牙模塊、按鍵模塊、LCD模塊、電源模塊、存儲模塊以及控制器模塊進行數(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算出測量的心率值，然后通過低功耗藍牙模塊將測量出的心率值實時的發(fā)送至與之連接的安卓智能手機客戶端，進行數(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，也提供了可以隨時與智能手機連接使用的移動性、實時性與低功耗性。
【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)明的上位機軟件流程圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明創(chuàng)造作進一步的詳細(xì)說明。
[0025]實施例1
[0026]如圖1所示，本發(fā)明利用心率傳感器以及藍牙4.0模塊作為心率采集的節(jié)點裝置；并利用先進的藍牙4.0低功耗技術(shù)實現(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控制模塊進行處理，然后利用藍牙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)進行界面顯示。
[0028]一、心率傳感器設(shè)計
[0029]本發(fā)明心率測量的方法主要有三種，包括:一是從心電信號中提?。欢菑臏y量血壓時壓力傳感器測到的波動計算心率；三是采用光電容積法。前兩種方法不能很好的滿足移動性和舒適性的要求，而第三種方法不僅可以彌補前兩種方法的不足，同時使得測量更為方便，也更加精確，進而本發(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時造成透光率的不同來進行心率測量的。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，并將其轉(zhuǎn)化為電信號，并進行平滑濾波、放大處理，實現(xiàn)心率信號的采集。
[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。綠色LED作為發(fā)光電源，是心率信號采集的光源；光接收器的作用是接收經(jīng)脈搏跳動反射的光，并將其轉(zhuǎn)化為電信號；濾波電路的作用是將所轉(zhuǎn)化的電信號進行濾波雜波和高次諧波，使信號平滑；放大電路的作用是將所采集的較小的電信號進行放大，這樣可以給后續(xù)電路更好的進行信號的處理。
[0031]二、光接收器
[0032]本發(fā)明采用光電容積法來實現(xiàn)通過光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，因而需要一款能夠?qū)崿F(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的光變換器，同時，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間，同時配合低功耗藍牙4.0可以實現(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，輸出量是一個模擬信號，工作電壓的范圍在
1.6V-5.5V之間，同時集成了相應(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，通過負(fù)載電阻實現(xiàn)心率信號的輸出。
[0036]三、濾波電路
[0037]APDS-9008所采集到的電信號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進行濾波平滑處理，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)