[发明专利]一种低功耗心率监测仪及其监测方法

说明书

技术领域

    本发明涉低功耗心率监测仪领域，尤其涉及一种低功耗心率监测仪及其监测方法。

背景技术

心率监测是生活中和临床上常用的，它在运动强度检测、体质检测、疾病诊断等方面有重要用途。心电波形则有更大的临床价值。如果能够把心率和心电的数据收集起来，做长期的分析，则有更大的临床和科研价值。但是，由于心电信号是低信噪比的周期性微弱信号，在采集过程中容易受到仪器、人体等方面的影响，并混有很强的工频干扰，所以需要有一定提取能力的信号提取电路。

现有的市售心率检测仪，往往功能单一，缺乏心率之外的一些实用的附加功能；数据只能显示而不能传输或记录，适用范围窄；若实现较多功能，则功耗又容易偏高。因而开发一种能克服上述缺点的心率监测仪是很有价值的。

发明内容

    本发明所要解决的技术问题在于提供一种便携、日用的低功耗心率监测仪，更适用于人们平时日常健康测量监控所需。该低功耗心率监测仪结构简单，可通过操控显示器旁的三个按钮进行监测功能的切换，向用户提供心率实时次数、心率30秒平均次数、心电波形、ST波间隔、心率过低或过高提醒等多种

实用功能。

    本发明的技术方案如下：

    低功耗心率监测仪包括三运放五级低功耗心电提取电路、单片机 、显示模块、低功耗蓝牙芯片模块和移动端,连接人体的I导联线套在三运放五级低功耗心电提取电路的铜针上，三运放五级低功耗心电提取电路的输出级与单片机通过杜邦线相连, 单片机处理后的心电参数与波形，一方面展现在显示模块上，另一方面通过串口或蓝牙模块传送心电参数与波形至移动端。

所述的单片机为MSP430F5529单片机，显示模块是Nokia5110显示模块，低功耗蓝牙芯片模块是CC2540/2541低功耗蓝牙芯片模块。

所述的三运放五级低功耗心电提取电路包括顺次相连的电源转换模块、差分放大电路模块、1Hz高通滤波模块、100Hz低通滤波模块、50Hz工频陷波模块和放大与电平抬升模块。

所述的电源转换模块采用TPS60400充电泵电压反向器，差分放大电路模块中的运放采用的是INA126差分仪表放大器，100Hz低通滤波模块采用的运算放大器是OPA227运算放大器，放大与电平抬升模块采用的运算放大器是OPA333运算放大器。

所述的100Hz低通滤波模块采用的是二阶有源巴特沃斯滤波器，1Hz高通滤波模块采用的是一阶无源巴特沃斯滤波器，50Hz工频险波模块采用的是无源双T型陷波滤波器。

所述的MSP430F5529超低功耗单片机的软件处理包括计时与采样、50Hz数字滤波、差分法R波检测、即时心率和平均心率的计算、R波检测阈值自学习、系统初始化设定与低功耗控制、按键检测、ST波间隔检测、液晶驱动、心率界面与心率输出、波形界面显示和报警界面显示、设定界面的显示、报警灯开关设定、背光开关设定、UART串口发送开关设定、UART串口数据编码、UART串口数据发送至低功耗蓝牙芯片模块。

所述移动端APP/HeartRate能接收低功耗蓝牙芯片模块发送的数据、进行数据解码、显示即时心率、平均心率、ST间隔数据和心电波形。

所述低功耗蓝牙芯片模块与移动端APP进行数据传输是基于蓝牙4.0协议。

所述心率监测仪的低功耗心率监测方法，其特征在于利用I导联线提取I导联心电信号，经过三运放五级低功耗心电提取电路进行前置信号处理，进行心电信号的放大、滤波与电平抬升，然后将电路输出信号传入单片机，单片机采用500次/s的采样频率，带有按键检测，并对输入的心电信号进行50Hz数字滤波，单片机利用差分法R波检测来进行心率计算，于显示屏上进行波形与数据的显示，最后通过低功耗蓝牙芯片模块，将心电参数与心电波形传输到移动端APP显示。

所述心率监测仪的低功耗心率监测方法中按键检测通过P1.2（主按键），P1.3和P1.4（两个辅助按键）的中断来完成。按键按下时相应IO口接地，产生下降沿中断。之后立即将中断标志复位，将按键按下信息保存到中间变量中，处理完按键后再把中间变量复位。

所述心率监测仪的低功耗心率监测方法中计时通过MSP430自带的Timer_B计时器实现的，每1/500s，通过定时器中断唤醒低功耗模式LPM0状态下的MCU来工作。用一个计时变量从0到29999循环增计数，获得1分钟内的时间。

所述心率监测仪的低功耗心率监测方法中R波检测是利用心电波形中R波上升沿比其他波形上升沿陡峭许多的特点，采用二阶差分法来检测心电波形中的R波。