|
 
- UID
- 864567
|
图4显示了如何实现两种类型的心率监控器。对于可提供增益为50,000的两级放大器以及LPF而言，我们可使用专用运算放大器，每个放大器加滤波器的增益为250或200。由于输入电压范围限制在0到Vdda（模拟供电电压，如5V），因此负电压输入被剪切，只有正波形能通过放大和滤波级。光电晶体管的输出通过HPF（高通滤波器）截止为0.7 Hz，从而消除DC波动。现在这些模拟信号调节模块的输出电压范围介于0到1.75V（（35 uV） x 50000增益=1.75V）之间。
放大级的输出必须馈送给比较器，以便生成其频率与心脏跳动速率成正比的方波信号列。可采用专用比较器模块执行此操作。将1.024V的高精度内电压作为ADC（模数转换器）的参考。此相同电压源可馈送至比较器模块的负端，以便检测出血流量/心跳的变化。
心率监控器的电路图
图4：心率监控器的电路图（屏幕截图源自PSoC Creator）
来自比较器模块的脉冲可馈送给计数器模块（PSoC 4中专用的TCPWM模块），从而计算每分钟出现的脉搏数。一旦计算出心跳，内部ARM Cortex M0内核就可用上述方程式A和B给出的方法计算消耗的卡路里。该系统可通过专用段式LCD模块灵活显示心率以及消耗的卡路里，且该段式LCD模块能在“数字相关模式”或正常的“PWM模式”下工作[8]。
卡路里的计算需要输入年龄、体重等具体参数。在过去，所用设备采用机械按键，用户必须按下按键才能增减段式LCD上显示的年龄、体重值。而现在，大多数消费者更喜欢使用直观的电容式感应触摸按键来取代机械按键。此外，采用电容式按键，还可支持卡路里计算/心率监测的启动和停止。电容式感应（CapSense）可支持最多35个按键，并具备较长的接近感应和防水操作功能，可实现低功耗、高扫描速度和高信噪比（SNR）。
此外，功耗也是心率监控器的一个重要设计考虑因素。可编程片上系统必须实现低功耗可行性，并在没有执行任何操作的情况下让系统进入休眠状态。有效的功耗模式选项包括工作、休眠、深度休眠、冬眠及关机模式等，从而平衡系统响应能力和功耗效率。
由于心跳速率肯定在72 bpm或每秒钟1.2次左右，因此我们能在计算出卡路里和心率后就让系统进入休眠模式。比较器的输出可作为唤醒源，一旦设备从休眠中唤醒就能执行所有计算。计算完成后，设备可再次回到休眠状态。即使设备处于休眠或深度休眠的模式下，PSoC 4中的段式LCD组件也能继续驱动段式LCD。由于设备采用电池供电，因此这种低功耗技术的使用能帮助OEM厂商实现产品特色化，延长电池使用寿命。 |
|
