Arduino 血氧心率模块传感器数据采集

Arduino-185-windowsexe、HXDZ-30102-ACC

集成了LIS2DH12（ST的三轴加速传感器，用于记录运动数据）和MAX30102（血氧和心率检测记录）。

电路板尺寸：3816mm

电路板厚度：25mm

LED峰值波长：660nm/880nm

LED供电电压：33v~5v

检测信号类型：光反射信号（PPG）

输出信号接口：I 2 C接口（数字接口）

通信接口电压：3~5v

工作电路：15mA（33v 输入）

心率精确度：+/- 5bpm，+/- 10bpm（动态）

分辨率： 1bpm

采样率：100Hz（STM32程序）/ 25Hz（arduino程序）

VCC：LED电源输入端，也是I 2 C总线上拉电平，可以接33v或者5v

GND：地线

SCL：I 2 C总线的时钟引脚

SDA：I 2 C总线的数据引脚

I_L：LIS2DH12芯片的中断引脚

I_M：MAX30102芯片的中断引脚

传统的脉搏测量方法主要有三种：

1、从心电信号中提取

2、从测量血压时压力传感器测到的波动来计算脉率

3、光电容积法

前两种会限制病人的活动，长时间使用会加重病患的心理和生理负担，而光电容积法在实际中时普遍使用的一种有效方法，其特点：方法简单、佩戴方便、可靠性高。

光电容积法基本原理：

利用人体组织在血管搏动时造成透光率不同来进行脉搏和血氧饱和度测量的。其使用的传感器由光源和光电变换器两部分组成，通过绑带或夹子固定在病患的手指、手腕或耳垂上。光源一般采用对动脉血中氧合血红蛋白（Hb0 2 ）和血红蛋白（Hb）有选择性的特定波长的发光二极管（一般使用660nm附近的红光和900nm附近的红外光）。当光束透过人体外周血管，由于动脉搏动充血容积变化导致这束光的透光率发生改变，此时由光电变换器接收经人体组织反射的光线，转变为电信号并将其放大和输出。

由于脉搏是随心脏的搏动而周期性变化的信号，动脉血管容积也周期性变化，因此光电变换器的电信号变化周期就是脉搏率。同时根据血氧饱和度的定义，其表示为：

注意：

1、SaO 2 ：广义上的氧饱和度，常指血液样品中的氧含量对该样品血液最大氧含量的百分比（SpO2是经皮血氧饱和度, 而SaO2是动脉血氧饱和度,二者不同,但是相关性好,绝对值十分接近）。

2、HbO 2 ：氧合血红蛋白

3、Hb：还原血红蛋白

MAX30102本身集成了完整的发光LED及其驱动部分，光感应和AD转换部分，环境光干扰消除及数字滤波部分，只将数字接口留给用户，极大地减轻了用户的设计负担。用户只需要使用单片机通过硬件I 2 C或者模拟I 2 C接口来读取MAX30102本身的FIFO，就可以得到转换后的光强度数值，通过编写相应的算法就可以得到心率值和血氧饱和度。

心率和血氧饱和度算法流程图：

首先连接开发板串口，波特率需要进行必要设置，奇偶校验位无，上电后，复位MAX30102，并开始对MAX30102进行功能初始化，此时Red LED和 IR LED交替点亮来检测人体皮肤下血液的搏动和血氧含量（此时可以看到MAX30102有红光亮起，说明初始化成功）。开发板将一段时间内MAX30102采集的LED反射数据存储在内部RAM中，然后分别计算Red LED和 IR LED的直流成分（DC）和交流成分（AC），最后算出数值R并通过预先存储在两波峰之间的时间差T来确定，每分钟心跳数BPM=60/T。（具体算法原理可以参考AN6409芯片手册中29~31页说明）

red和ir是红色LED，红外LED的原始数据，HR表示心率值，HRvalid是心率是否有效标识，SPO2是血氧数值，SPO2valid是血氧首付有效标识

血氧模块与Arduino连接说明：

接口连接说明：

实际连接图：

原理图管脚说明：

初始化：

无采集状态：

数据采集状态：

ps：这里由于整体软件和硬件的标准没有像医疗设备的标准一样，所以只是验证性测试。

Arduino IDE（Integrated Development Environment，即集成开发环境）是Arduino官方提供的一款开发工具，用于编写、上传和调试Arduino程序。Arduino IDE提供了一个简单易用的图形化界面，方便用户进行程序编写和上传。用户只需要编写Arduino程序，然后通过USB连接将Arduino板与计算机连接，再通过Arduino IDE将程序上传到Arduino板上即可运行。

Arduino IDE基于开源软件Processing和Wiring进行开发，支持多种 *** 作系统，如Windows、MacOS和Linux等。它提供了丰富的库函数和示例代码，方便用户进行学习和开发。用户可以通过Arduino IDE进行实时监测和调试，以及查看和分析程序的运行结果。

Arduino IDE的最新版本支持代码高亮、自动完成、语法检查等功能，同时还支持多语言界面，方便用户进行国际化使用。

总之，Arduino IDE是一个非常重要的工具，方便Arduino开发者进行程序编写、上传和调试，是Arduino开发过程中不可或缺的一部分。

最近流行很广的Arduino，想学Arduino的初学者一直疑惑Arduino与传统51单片机有哪些区别，下面主要介绍如下几个方面的优势：

（A）、学习Arduino 单片机可以完全不需要了解其内部硬件结构和寄存器设置，仅仅知道它的端口作用即可；可以不懂硬件知识，只要会简单的C语言，就可用Arduino 单片机编写程序。-->针对初学编程者

（B)、Arduino 软件语言仅仅需掌握少数几个指令，而且指令的可读性也强，稍微懂一点C语言即可，轻松上手，快速应用。-->针对初学编程者

(C)、Arduino 的理念就是开源，软硬件完全开放，技术上不做任何保留。针对周边I/O设备的Arduino 编程，很多常用的I/O 设备都已经带有库文件或者样例程序，在此基础上进行简单的修改，即可编写出比较复杂的程序，完成功能多样化的作品。-->针对DIY，做绚丽作品

(D)、Arduino 由于开源，也就意味着从Arduino 相关网站、博客，论坛里得到大量的共享资源，在共享资讯的辅助下，通过资源整合，能够加快您创作作品的速度及效率。-->针对毕业设计

(E)、相对其他开发板，Arduino 及周边产品相对质廉价优，学习或创作成本低，重要一点是：烧录代码不需要烧录器，直接用USB线就可以完成下载。-->针对所有想玩电子编程者

比如你刚开始学习编程，或者没有编程基础又很想做一些电子产品时，Arduino是很好的一个选择。

以上是对arduino 说明（百度也可以搜索到类似答案）

除此之外还得有专业的激光测距模块，如果简单的用民用测距仪，那就自己玩玩就好了，

想专业做项目或者课题，还得找专业的激光测距传感器模块，通常都有控制代码，根据实际需要编辑进去就可以控制激光测距传感器模块了。

例子程序：

#include

const int stepsPerRevolution = 400; // 对于两相四线的电机，一般步距角是18度，这里如果是四拍就写200，八拍就写400

// initialize the stepper library on pins 8 through 11:

Stepper myStepper1(stepsPerRevolution, 4,5,6,7); //两个电机分别占四个脚

Stepper myStepper2(stepsPerRevolution, 8,9,10,11);

void setup() {

// set the speed at 60 rpm:

myStepper1setSpeed(60);

myStepper2setSpeed(60);

// initialize the serial port:

Serialbegin(9600);

}

void loop() {

int r;

for(int i=0; i<400;)

{

r= myStepper1stepOneStep(0);

myStepper2stepOneStep(1);//括号中的参数是方向，0和1代表不同转动方向

if(r==2) i++;

}

delay(500);

}

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