一种低成本的心率检测仪制造技术

本实用新型专利技术涉及一种低成本的心率检测仪，包括采集心率的左电极和右电极、前置放大器、一级滤波放大器、二级滤波放大器、接触检测电路及单片机，左电极、右电极分别和前置放大器的输入端相连，前置放大器的输出端经一级滤波放大器、二级滤波放大器和单片机的一个输入端相连，左电极、右电极还分别和接触检测电路的输入端相连，接触检测电路的输出端和单片机的另一个输入端相连，单片机的输出端和PC机相连。本实用新型专利技术电路结构简单，优化性能，低功耗、低成本，体积小，携带方便，使用简单。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种低成本的心率检测仪
本技术涉及一种心率检测仪，尤其涉及一种低成本的心率检测仪。技术背景目前的心率检测仪一般由前置差分放大单元、高通滤波单元、低通滤波单元、带阻滤波单元、电压放大单元、右腿驱动单元、AD转换器和MCU中央处理单元构成。电路较复杂， 所涉及的各种滤波器使用到的元器件较多，运算放大器的使用量较多，对于精度较高、阻带衰减较大的运算放大器而言，价格又普遍较高，因而生产成本较高。而且现有的心率检测仪，其前端的功耗并不能够很好地加以控制，功耗会较大。
技术实现思路
本技术主要解决原有心率检测仪电路复杂、成本较高、功耗也较大的技术问题；提供一种低成本的心率检测仪，其简化电路结构，降低功耗，降低成本，优化性能，体积小，携带方便，使用简单。本技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的本技术包括采集心率的左电极和右电极、前置放大器、一级滤波放大器、二级滤波放大器及单片机， 左电极、右电极分别和前置放大器的输入端相连，前置放大器的输出端和一级滤波放大器的输入端相连，一级滤波放大器的输出端和二级滤波放大器的输入端相连，二级滤波放大器的输出端和所述的单片机的一个输入端相连，单片机的输出端和PC机相连。本技术的功能是心率检测，所以并不需要整个频带的心电信号，因此对滤波电路的要求有所降低。 滤波电路带宽设计为16HZ，在该频率范围内，包括了大部分的心电信号能量。而阻带滤波电路所抑制的频率是50Hz，因此在本技术中可以省略，简化了电路结构，优化性能，降低成本。作为优选，所述的低成本的心率检测仪还包括一个接触检测电路，所述的接触检测电路的两个输入端各和所述的左电极、右电极相连，接触检测电路的输出端和所述的单片机的另一个输入端相连。通过接触检测电路检测左电极、右电极上是否有手指接触，检测到的信号输送给单片机，由单片机根据接触情况发出信号控制采集前端的工作模式，有效控制功耗。采集前端采用完美的低功耗设计，使用单片机对采集前端的电源实现实时控制， 在手指接触的时候开启，在手指离开的时候休眠，有效降低了功耗。作为优选，所述的低成本的心率检测仪还包括一个USB 口转串口的转换接口，所述的单片机的输出端经USB 口转串口的转换接口和PC机相连。USB 口兼容目前通用接口， 使用方便。作为优选，所述的前置放大器采用面向低成本应用的高精度运算放大器。可选用 TI公司的新型产品，达到优化性能及降低成本的目的。作为优选，所述的单片机采用MSP430G2系列单片机。MSP430G2系列单片机属于 TI公司的Valueline系列产品，其主要特点是继承了 MSP430F2系列产品的性能，而价格上却有绝对优势。低功耗设计也得益于该款单片机本身卓越的低功耗性能。本技术的有益效果是电路结构简单，优化性能，低功耗、低成本，体积小，携带方便，使用简单。附图说明图1是本技术的一种电路结构框图。图2是本技术的一种工作程序流程图。图中1.左电极，2.右电极，3.前置放大器，4. 一级滤波放大器，5. 二级滤波放大器，6.单片机，7.PC机，8.接触检测电路，9. USB 口转串口的转换接口。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本技术的技术方案作进一步具体的说明。实施例1 本实施例的一种低成本的心率检测仪，如图1所示，包括采集心率的左电极1和右电极2、前置放大器3、一级滤波放大器4、二级滤波放大器5、接触检测电路8及单片机6、USB 口转串口的转换接口 9。左电极1、右电极2分别和前置放大器3的输入端相连，前置放大器3的输出端和一级滤波放大器4的输入端相连，一级滤波放大器4的输出端和二级滤波放大器5的输入端相连，二级滤波放大器5的输出端和单片机6的一个输入端相连。左电极1、右电极2还分别和接触检测电路8的两个输入端相连，接触检测电路8的输出端和单片机6的另一个输入端相连。单片机6的输出端经USB 口转串口的转换接口 9 和PC机7相连。前置放大器3采用面向低成本应用的高精度运算放大器，本实施例中采用 TI公司生产的新型产品，使得本实施例的成本和性能得到优化。单片机6采用MSP430G2系列单片机，属于TI公司的Valueline系列产品，其主要特点是继承了 MSP430F2系列产品的性能，而价格上却有绝对优势，并具有卓越的低功耗性能。通过左电极、右电极采集被测者的心电信号波形，经前置放大器、一级滤波放大器和二级滤波放大器的放大，放大后的信号输送给单片机存储和处理。通过接触检测电路检测左电极或右电极是否有接触信号，该检测信号也输送给单片机。单片机中存储有心率检测仪的工作程序，上述信号经单片机的处理、分析和运算，将心电信号波形转换为直接的心率值，再通过USB 口转串口的转换接口输出心率值给PC机显示。本技术的功能是心率检测，所以并不需要整个频带的心电信号，因此对滤波电路的要求有所降低。滤波电路带宽设计为16Hz，在该频率范围内，包括了大部分的心电信号能量。而阻带滤波电路所抑制的频率是50Hz，因此在本技术中可以省略。左电极、右电极、前置放大器、一级滤波放大器、二级滤波放大器及接触检测电路构成采集前端(AFE)， 采集前端所用到的电源均由单片机管脚控制，在系统处于待机状态时，接触检测电路处于1 秒工作一次的间隔工作状态，而采集前端则处于休眠状态；反之，即在有手指触及左电极或右电极时，采集前端转为工作状态，而接触检测电路切换为3秒工作一次的间隔工作状态。 采集前端待机和工作模式完全可控，因此电路的功耗能够有效抑制。本技术的便携式设计采用的导联方式是双导联方式，只需要将手指放于电极上即可开始心率的检测。本技术的单片机中存储的工作程序的流程图如图2所示。工作程序中，使用到了时域滤波算法和频域滤波算法，在某种程度上能够滤除部分干扰信号，能对硬件电路的性能加以改善。时域滤波在波峰检测到以后，会屏蔽一段时间内的所有信号，以提高其抗干扰性。频域滤波主要用于滤除高于16Hz的频率信号，以降低其它信号对心电信号的干扰。以下是对流程图的介绍系统初始化后，系统处于低功耗LPM3模式，看门狗配置为IHz的间隔定时器，时钟源配置为ACLK/VL0，禁止AFE。当间隔定时器溢出时，使能接触检测电路且启动一次AD转换。AD采样的点是左电极，通过与阈值比对来判断是否接触，接触是否良好等，这里我们分为三种采样电压高于1. 7V时，视为接触良好，且表现为绿灯闪烁；采样电压高于1. 5V时， 视为接触不良，且表现为红灯闪烁；在未接触状态下，电极电压维持在0. 825V。如果没接触，那么系统返回LPM3模式直到下次定时器溢出。假如接触良好或者接触不良，则禁止接触检测，并使能AFE，同时WDT间隔定时器设置为60Hz，时钟源选择MCLK/ DC0,进入到LPMO模式。因此，每16mS采样一次，经过模拟前置放大和滤波放大后的EKG心电信号，由单片机将转换后的数据保存到SRAM，用于心率的计算。心率值可通过定时器模拟的UART收发传输器来进行传输。在AD对EKG信号进行采样时，接触检测电路每3S启动一次，以确保是否处于接触状态。如果有接触事件存在，那么返回继续对EKG信号进行采样，否则，接触检测电路维持IOS左右的使能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁世乐，
申请(专利权)人：利尔达科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：