本实用新型专利技术公开了一种低功耗心率监测仪，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，基于MSP430F5529超低功耗单片机，通过提取I导联心电信号，用差分法检测R波来实现心率计算和显示，且能显示波形，报警，并通过串口或蓝牙传送数据和心电图像。可采用3V~4.5V电池供电，选用了有源与无源结合的三运放五级信号提取电路和蓝牙4.0 BLE模块，是低功耗的。测试结果表明本系统提取的心电信号失真小，心率测算准确，具有很好的推广利用前景。
【技术实现步骤摘要】
本技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术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。本技术的技术方案如下: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、IHz高通滤波模块、10Hz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，10Hz低通滤波模块采用的运算放大器是0PA227运算放大器，放大与电平抬升模块采用的运算放大器是0PA333运算放大器。所述的10Hz低通滤波模块采用的是二阶有源巴特沃斯滤波器，IHz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。本技术的有益效果是，可以在人们日常生活中对其心电参数正常情况进行便捷地检测与监控，并具有结构简单、功耗较低和使用方便等特点。【附图说明】下面结合附图对本技术进一步说明。图1是低功耗心率监测仪结构示意图；图2是本技术前置差分放大电路和IHz的高通滤波器的电路图；图3是本技术截止频率为10Hz的低通滤波器的电路图；图4是本技术最终放大与电平抬升电路的电路图；图5是本技术50Hz工频陷波器的电路图；图6是本技术负电源转换模块的电路图。图中:三运放五级式低功耗心电提取电路1，MSP430F5529单片机2，供电电源3，Nokia5110显示模块4，用户操作按钮5，部件间连接线6。【具体实施方式】下面结合附图1到图6对本技术作进一步说明。图1展示了本系统的基本原理。本系统通过有源与无源结合的三运放五级信号放大与滤波电路对信号进行提取，通过五点差分法检测心电波形中的R波，之后进行显示与数据传输，并实现一些附加功能。供电电源可为两节1.5V干电池。图2中，一种低功耗心率监测仪包括图2左上部分的三运放五级式低功耗心电提取电路、图2右上部的供电电池、图2左下部的单片机，和图2右下部的显示屏与控制按钮。图2左上部分三运放五级式低功耗心电提取电路由前置差分放大电路、截止频率为IHz的高通滤波器、截止频率为10Hz的低通滤波器、50Hz工频陷波器和最终放大与电平抬升电路组成。图2右上部的供电部分采用2节1.5V干电池实现，其中心电信号提取电路所用的负电源是通过TPS60400充电泵电压反向器实现的。图2左下部的单片机采用MSP430F5529单片机实现。MSP430系列单片机是一种低功耗的16位单片机，可采用3V供电，外设模块丰富，适合本心率计的实现。又可再分为心率计算和系统流程控制两大部分。图2右下部分为输出部分。包括显示器输出和通讯输出。显示器输出即时心率、平均心率、心电波形、报警信息以及一些设置信息。所采用的显示器为Nokia5110模块。通讯输出采用的是MSP430F5529自带的UART串口，以一定的字符串格式，输出心率(即时、平均)和心电的数据。如果将UART串口与USB转UART模块相连，就可以向电脑发送数据。如果将UART串口与蓝牙串口透传模块相连，就可以在手机等蓝牙设备上看到心率。本系统采用的是一款基于TI公司CC252541低功耗蓝牙芯片的模块——济南华茂公司生产的HM-1l蓝牙4.0 BLE低功耗蓝牙串口透传模块。并在安卓系统上实现了瞬时心率和平均心率的显示。图3至图6中，一种低功耗心率监测仪输入部分包括，其一是人体I导联心电提取电路。其二是用户按键操作的输入，用于切换各个功能。人体I导联心电提取电路由五级构成。第一级是前置差分放大电路。进行前置放大，被处理后的信号具有低共模、低噪声、低漂移信号等性能。采用INA126差分放大器实现。第二级是截止频率为IHz的高通滤波器。处理基线漂移。采用RC无源滤波实现。第三级是截止频率为10Hz的低通滤波器。处理高频干扰。采用二阶巴特沃斯有源滤波器实现，运放为精密运放0PA227。第四级是50Hz工频陷波器。尽可能减小工频干扰，这样才能在示波器上显现出可以辨别的心电波形。采用双T型无源滤波实现。第五级是最终放大与电平抬升电路。用一只OPA333单电源运放构成同相比例加法器，将心电信号最终放大到幅值IV左右，并和电源分压叠加，抬升到f2V的区间。3.3V单电源运放同时起到保护ADC的作用。之后送入ADC模块。为了保证信号质量，采取右腿接地的方法，即将RL和系统的GND相连。系统设计输入阻抗40ΜΩ，逐级仿真测得25Hz时总放大倍数约为500倍。系统空闲时单片机进入LPMO低功耗模式以节省电力。通过I个主按键和2个辅助按键控制系统的功能模式，可选择心率与平均心率显示模式、心电波形模式、报警模式，并可以设定背光、报警灯和通信功能的开关。在任一模式下，心电信号的采集和心率的计算都是实时进行的。【主权项】1.一种低功耗心率监测仪，其特征在于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。2.根据权利要求1所述的一种低功耗心率监测仪，其特征在于所述的单片机为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。3.根据权利要求1所述的一种低功耗心率监测仪，其特征在于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、IHz高通滤波模块、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低功耗心率监测仪，其特征在于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。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李超豪，黄仲毅，童信瀚，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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