一、前言

這幾年智能穿戴設(shè)備大火，尤其是手環(huán)類姐帚，從Apple Watch到榮耀手環(huán)，再到不知名的某些品牌障涯，智能穿戴設(shè)備是鋪天蓋地的來了罐旗。而其中心率監(jiān)測基本上是所有穿戴設(shè)備的“標(biāo)配”，為啥會如此重視心率監(jiān)測唯蝶？心率監(jiān)測到底有必要嗎九秀？

1.持續(xù)的心率監(jiān)測有助于診斷疾病

人每一次脈搏的搏動，都代表一次有效的心臟跳動粘我，每分鐘心臟跳動的次數(shù)就是心率鼓蜒。心率是最直接反映我們心臟健康的標(biāo)志。心臟是血液泵出的動力征字，也是各器官系統(tǒng)以及整個身體正常運(yùn)行的保證都弹。

2.心率是最好的運(yùn)動“導(dǎo)師”

如果是經(jīng)常做運(yùn)動的朋友應(yīng)該都知道，平時運(yùn)動時可以根據(jù)心率數(shù)據(jù)更好地控制運(yùn)動強(qiáng)度匙姜，因?yàn)樾穆屎臀趿考白畲髷z氧量呈線性關(guān)系畅厢，而且最大心率百分比也和最大攝氧量的百分比呈線性關(guān)系，所以在跑步過程中氮昧，使用心率控制運(yùn)動強(qiáng)度是最簡單易行的方法框杜。

二、心率監(jiān)測的方法

1袖肥、PPG光電容積法

由于人體的皮膚咪辱、骨骼、肌肉椎组、脂肪等對于光的反射是固定值油狂，而毛細(xì)血管和動脈、靜脈由于隨著脈搏容積不停變大變小，所以對光的反射值是波動值专筷，而這個波動值正好與心率一致弱贼，所以光電容積法正是通過這個波動的頻率來確定使用者的心率數(shù)據(jù)。目前市面上絕大多數(shù)的智能手環(huán)/手表都采用這種方式監(jiān)測心率仁堪，而且這種方式的技術(shù)方案已經(jīng)比較成熟哮洽，所以價格也相對較低。

2弦聂、心電信號測量法

還有一種就是心電信號測量法鸟辅，它通過智能穿戴設(shè)備上搭載的傳感器捕捉人每次心跳時微小的電極變化，再經(jīng)過算法還原出心率跳動的頻率莺葫，原理和心電圖類似原理匪凉。目前已經(jīng)很少有智能穿戴設(shè)備采用這種方式了。

三捺檬、TPYBoard心率監(jiān)測器的制作過程

上面叨叨了這么多再层，接下來就進(jìn)入正題。開始心率監(jiān)測器的制作堡纬。首先先來介紹聂受，里面最重要的器件-MAX30102心率模塊。

MAX30102心率模塊介紹

MAX30102是一個集成的脈搏血氧儀和心率監(jiān)測儀生物傳感器的模塊烤镐。它集成了一個紅光 LEO 和一個紅外光 LEO 蛋济、光電檢測器、光器件炮叶，以及帶環(huán)境光抑制的低噪聲電子電路碗旅。MAX30102采用一個 1.8V電源和一個獨(dú)立的 5.0V 用于內(nèi)部 LEO 的電源，應(yīng)用于可穿戴設(shè)備進(jìn)行心率和血氧采集檢測镜悉，佩戴于手指祟辟、耳垂和手腕等處。標(biāo)準(zhǔn)的I2C兼容的通信接口可以將采集到的數(shù)值傳輸給Arduino侣肄、STM32等單片機(jī)進(jìn)行心率和血氧計(jì)算旧困。此外，該芯片還可通過軟件關(guān)斷模塊茫孔，待機(jī)電流接近為零叮喳，實(shí)現(xiàn)電源始終維持供電狀態(tài)。

參考了各種資料缰贝，用micropython寫了個MAX30102模塊的驅(qū)動，這里不就不貼源碼畔濒，給個地址(文章末)大家自己去下載學(xué)習(xí)剩晴，里面也有各種手冊、STM32單片機(jī)以及Arduino實(shí)現(xiàn)的源碼。現(xiàn)在可以監(jiān)測心率數(shù)據(jù)赞弥，但是還需要一個顯示屏來進(jìn)行顯示毅整，這里我選擇用OLED顯示屏。先參照下面信息绽左，把硬件連接起來悼嫉。

TPYBoard v102? ? MAX30102模塊

3V3? ? =>? ? ? ? ? ?VIN? ? ? ? ? ?

Y10? ? =>? ? ? ? ? SDA

Y9? ? ? =>? ? ? ? ? SCL? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

GND? =>? ? ? ? ? GND

Y12? ? =>? ? ? ? ? INT? ? ?

接好線了之后，把MAX30102模塊的相關(guān)驅(qū)動文件拷貝到TPYBFLASH磁盤中拼窥，然后編寫main.py戏蔑。保存完畢，使用PuTTY軟件啟動運(yùn)行程序鲁纠，確認(rèn)程序無錯誤总棵。

四、演示效果

1. 程序運(yùn)行后改含，顯示屏?xí)@示一個心形的圖案,同時MAX30102模塊上的紅色LED燈會亮起情龄；

2. 將手指放置模塊紅色LED處，按下板載的USR按鍵啟動測量捍壤，顯示屏?xí)崾緶y量中骤视；

3. 確保手指接觸良好的情況下，大約等待40秒左右鹃觉，顯示屏?xí)@示測量出的心率值专酗，此時就可以把手拿開了。

五帜慢、總結(jié)

使用MAX30102測量的心率值與榮耀手環(huán)4測量的心率值接近（大概有2-3值的差別）笼裳。程序中也有對血氧飽和度的測試，大家可以從程序中提取出來顯示在顯示屏上粱玲。但是需要注意的是躬柬，因?yàn)槭腔诓檎冶韥泶_定血氧含量，所以每個血氧傳感器都需要和專業(yè)儀器進(jìn)行標(biāo)定才準(zhǔn)確抽减。此外允青，RED LED的波長尤其容易受到環(huán)境溫度影響，所以程序上要考慮到溫度對血氧精確度的影響卵沉，這也是MAX30102本身帶有溫度傳感器功能的主要原因颠锉。所以程序中的血氧飽和度是僅供參考，并不準(zhǔn)準(zhǔn)確史汗。

GitHub源碼下載地址：https://github.com/TPYBoard/TPYBoard-v102

MAX30102參考資料：http://old.tpyboard.com/downloads/docs/MAX30102參考資料.rar