PULSE SENSOR AMPEDARDUINO CODE V1.2

PULSE SENSOR AMPED

ARDUINO CODE V1.2 WALKTHROUGH



Before we get into the line-by-line stuff, there's some things to know about the signal we are going to process, and the known techniques of doing it. No sense in reinventing the algorithm!
The Pulse Sensor that we make is essentially a photoplethysmograph, which is a well known medical device used for non-invasive heart rate monitoring. Sometimes, photoplethysmographs measure blood-oxygen levels (SpO2), sometimes they don't. The heart pulse signal that comes out of a photoplethysmograph is an analog fluctuation in voltage, and it has a predictable wave shape as shown in figure 1. The depiction of the pulse wave is called a photoplethysmogram, or PPG. Our latest hardware version, Pulse Sensor Amped, amplifies the raw signal of the previous Pulse Sensor, and normalizes the pulse wave around V/2 (midpoint in voltage). Pulse Sensor Amped responds to relative changes in light intensity. If the amount of light incident on the sensor remains constant, the signal value will remain at (or close to) 512 (midpoint of ADC range). More light and the signal goes up. Less light, the opposite. Light from the green LED that is reflected back to the sensor changes during each pulse.

figure 1

Our goal is to find successive moments of instantaneous heart beat and measure the time between, called the Inter Beat Interval (IBI). By following the predictable shape and pattern of the PPG wave, we are able to do just that.

Now, we're not heart researchers, but we play them on this blog. We're basing this page on Other People's Research that seem reasonable to us (references below). When the heart pumps blood through the body, with every beat there is a pulse wave (kind of like a shock wave) that travels along all arteries to the very extremities of capillary tissue where the Pulse Sensor is attached. Actual blood circulates in the body much slower than the pulse wave travels. Let's follow events as they progress from point 'T' on the PPG below. A rapid upward rise in signal value occurs as the pulse wave passes under the sensor, then the signal falls back down toward the normal point. Sometimes, the dicroic notch (downward spike) is more pronounced than others, but generally the signal settles down to background noise before the next pulse wave washes through. Since the wave is repeating and predictable, we could choose almost any recognizable feature as a reference point, say the peak, and measure the heart rate by doing math on the time between each peak. This, however, can run into false readings from the dicroic notch, if present, and may be susceptible to inaccuracy from baseline noise as well.There are other good reasons not to base the beat-finding algorithm on arbitrary wave phenomena. Ideally, we want to find the instantaneous moment of the heart beat. This is important for accurate BPM calculation, Heart Rate Variability (HRV) studies, and Pulse Transit Time (PTT) measurement. And it is a worthy challenge! People Smarter Than Us (note1) argue that the instantaneous moment of heart beat happens at some point during that fast upward rise in the PPG waveform.



Some heart researchers say it's when the signal gets to 25% of the amplitude, some say when it's 50% of the amplitude, and some say it's the point when the slope is steepest during the upward rise event. This version 1.1 of Pulse Sensor code is designed to measure the IBI by timing between moments when the signal crosses 50% of the wave amplitude during that fast upward rise. The BPM is derived every beat from an average of the previous 10 IBI times. Here's how we do it!

First off, it's important to have a regular sample rate with high enough resolution to get reliable measurement of the timing between each beat. To do this, we set up Timer2, an 8 bit hardware timer on the ATmega328 (UNO), so that it throws an interrupt every other millisecond. That gives us a sample rate of 500Hz, and beat-to-beat timing resolution of 2mS (note2). This will disable PWM output on pin 3 and 11. Also, it will disable the tone() command. This code works with Arduino UNO or Arduino PRO or Arduino Pro Mini 5V or any Arduino running with an ATmega328 and 16MHz clock.



void interruptSetup(){
TCCR2A = 0x02;
TCCR2B = 0x06;
OCR2A = 0x7C;
TIMSK2 = 0x02;
sei();
}
The register settings above tell Timer2 to go into CTC mode, and to count up to 124 (0x7C) over and over and over again. A prescaler of 256 is used to get the timing right so that it takes 2 milliseconds to count to 124. An interrupt flag is set every time Timer2 reaches 124, and a special function called an Interrupt Service Routine (ISR) that we wrote is run at the very next possible moment, no matter what the rest of the program is doing. sei() ensures that global interrupts are enabled. Timing is important! If you are using a different Arduino or Arduino compatible device, you will need to change this function.

If you are using a FIO or LillyPad Arduino or Arduino Pro Mini 3V or Arduino SimpleSnap or other Arduino that has ATmega168 or ATmega328 with 8MHz oscillator, change the line TCCR2B = 0x06 to TCCR2B = 0x05.

If you are using Arduino Leonardo or Adafruit's Flora or Arduino Micro or other Arduino that has ATmega32u4 running at 16MHz



void interruptSetup(){

TCCR1A = 0x00;
TCCR1B = 0x0C;
OCR1A = 0x7C;
TIMSK1 = 0x02;

sei();

}



The only other thing you will need is the correct ISR vector in the next step. ATmega32u4 devices use ISR(TIMER1_COMPA_vect)



So, when the Arduino is powered up and running with Pulse Sensor Amped plugged into analog pin 0, it constantly (every 2 mS) reads the sensor value and looks for the heart beat. Here's how that works:



ISR(TIMER2_COMPA_vect){
Signal = analogRead(pulsePin);
sampleCounter += 2;
int N = sampleCounter - lastBeatTime;
This function is called every 2 milliseconds. First thing to do is to take an analog reading of the Pulse Sensor. Next, we increment the variable sampleCounter. The sampleCounter variable is what we use to keep track of time. The variable N will help avoid noise later.

Next, we keep track of the highest and lowest values of the PPG wave, to get an accurate measure of amplitude.



if(Signal < thresh && N > (IBI/5)*3){
if (Signal < T){
T = Signal;
}
}
if(Signal > thresh && Signal > P){
P = Signal;
}
Variable P and T hold peak and trough values, respectively. The thresh variable is initialized at 512 (middle of analog range) and changes during run time to track a point at 50% of amplitude as we will see later. There is a time period of 3/5 IBI that must pass before T gets updated as a way to avoid noise and false readings from the dicroic notch.

Now, lets check and see if we have a pulse.



if (N > 250){
if ( (Signal > thresh) && (Pulse == false) && (N > ((IBI/5)*3) ){
Pulse = true;
digitalWrite(pulsePin,HIGH);
IBI = sampleCounter - lastBeatTime;
lastBeatTime = sampleCounter;


Before we even consider looking for a heart beat, a minimum amount of time has to pass. This helps avoid high frequency noise. 250 millisecond minimum N places an upper limit of 240 BPM. If you expect to have a higher BPM, adjust this accordingly and see a doctor. When the waveform rises past the thresh value, and 3/5 of the last IBI has passed, we have a pulse! Time to set the Pulse flag and turn on the pulsePin LED. (note: if you want to do something else with pin 13, comment out this line, and the later one too). Then we calculate the time since the last beat to get IBI, and update the lastBeatTime.

The next bit is used to make sure we begin with a realistic BPM value on startup.




if(secondBeat){
secondBeat = false;
for(int i=0; i

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

เซ็นเซอร์หมุนแน่นอน AMPEDฝึกปฏิบัติสืบรหัส V1.2 ก่อนที่เราจะเป็นสิ่งที่ละบรรทัด มีบางสิ่งที่ควรทราบเกี่ยวกับสัญญาณที่เราจะไปกระบวนการ และเทคนิคต่าง ๆ รู้จักการทำเช่นนั้น ไม่มีความรู้สึกในการฟื้นฟูอัลกอริทึมเซ็นเซอร์หมุนที่เราทำจะเป็นแบบ photoplethysmograph ซึ่งเป็นอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่รู้จักใช้สำหรับตรวจสอบอัตราการเต้นหัวใจไม่รุกราน บางครั้ง photoplethysmographs วัดออกซิเจนเลือดระดับ (SpO2), บางครั้งพวกเขาไม่ สัญญาณชีพจรหัวใจที่มาจาก photoplethysmograph มีการผันผวนแบบแอนะล็อกในแรงดันไฟฟ้า และมีรูปคลื่นได้ดังแสดงในรูปที่ 1 แสดงให้เห็นการหมุนคลื่นที่เรียกว่า photoplethysmogram การ หรือ PPG ของเรารุ่นล่าสุดฮาร์ดแวร์ ชีพจรเซ็นเซอร์แน่นอน Amped กำลังโคจรอยู่ซึ่งสัญญาณดิบของเซ็นเซอร์หมุนก่อนหน้านี้ และ normalizes คลื่นชีพจรรอบ 2 V (จุดกึ่งกลางในแรงดันไฟฟ้า) ชีพจรเซ็นเซอร์แน่นอน Amped ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงสัมพัทธ์ความเข้มแสง ถ้าจำนวนเหตุการณ์ไฟบนเซนเซอร์ยังคงคง ค่าสัญญาณจะอยู่ที่ (หรือใกล้) 512 (จุดกึ่งกลางของช่วง ADC) เพิ่มเติมไฟและสัญญาณไปขึ้น แสงน้อย ตรงข้ามกัน แสงจาก LED สีเขียวที่กำลังกลับไปเซ็นเซอร์ระหว่างชีพจรแต่ละรูปที่ 1เป้าหมายของเราคือการ หาช่วงเวลาที่ต่อเนื่องของกำลังใจชนะ และวัดระยะเวลาระหว่าง เรียกแบบอินเตอร์ชนะช่วง (กรรมาธิการ) ตามรูปร่างได้และรูปแบบของคลื่น PPG เราจะสามารถทำสิ่งเหล่าตอนนี้ เราไม่ได้นักวิจัยหัวใจ แต่เราเล่นในบล็อกนี้ เราจะอ้างอิงหน้านี้ในงานวิจัยของคนอื่นที่ดูเหมาะสมกับเรา (อ้างอิงด้านล่าง) เมื่อปั๊มหัวใจเลือดผ่านร่างกาย ชนะทุกมีมีชีพจรคลื่น (ชนิดเช่นคลื่นกระแทก) ที่เดินทางไปตามหลอดเลือดแดงทั้งหมดจะกระสับกระส่ายมากของเนื้อเยื่อเส้นเลือดฝอย ที่เซ็นเซอร์หมุนอยู่ จริงเลือดหมุนเวียนอยู่ในร่างกายช้ากว่าเดินทางคลื่นพัลส์ ลองตามเหตุการณ์จะดำเนินการจากจุดที ' บน PPG ด้านล่าง ค่าสัญญาณขึ้นขึ้นอย่างรวดเร็วเกิดเป็นผ่านคลื่นชีพจรภายใต้เซนเซอร์ แล้วสัญญาณตกกลับลงไปยังจุดปกติ บางครั้ง บาก dicroic (ลงชั่ว) จะออกเสียงมากขึ้นกว่าคนอื่น ๆ แต่โดยทั่วไปสัญญาณจับคู่ลงไปเสียงพื้นหลังก่อนคลื่นพัลส์ถัดไปต่อผิวหน้าผ่านการ ซ้ำคลื่น และคาดเดาได้ เราสามารถเลือกทุกคุณลักษณะจำเป็นจุดอ้างอิง การพูด และวัดอัตราการเต้นหัวใจ ด้วยการทำคณิตศาสตร์เวลาระหว่างแต่ละช่วง นี้ อย่างไรก็ตาม สามารถรันเป็นเท็จอ่านจากรอย dicroic ถ้ามี และอาจจะไวต่อการ inaccuracy จากเสียงหลักเช่น มีเหตุผลอื่น ๆ ดีไม่ให้ยึดอัลกอริทึมการค้นหาเต้นตามอำเภอใจคลื่นปรากฏการณ์ ดาว เราต้องการค้นหาขณะนี้กำลังของหัวใจเต้น ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับคำนวณ BPM ที่ถูกต้อง การศึกษาอัตราการเต้นหัวใจสำหรับความผันผวน (HRV) และวัดชีพจรส่งต่อเวลา (PTT) และความคุ้มค่า คนฉลาดกว่าเรา (note1) โต้แย้งว่า เวลาหัวใจเต้นที่กำลังเกิดขึ้นในบางจุดระหว่างที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วขึ้นในรูปคลื่น PPG นักวิจัยหัวใจบางคนบอกว่า เป็นเมื่อสัญญาณได้รับ 25% ของคลื่น บางคนกล่าวว่า เมื่อมันเป็น 50% ของคลื่น และบางคนบอกว่า เป็นจุดเมื่อลาด steepest ระหว่างเหตุการณ์ขึ้นขึ้น รุ่นนี้ 1.1 เซ็นเซอร์หมุนรหัสถูกออกแบบมาวัดกรรมาธิการตามเวลาระหว่างช่วงเวลาที่เมื่อสัญญาณตัด 50% ของคลื่นคลื่นในช่วงที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วขึ้น BPM ได้รับมาทุกจังหวะจากเฉลี่ยของกรรมาธิการก่อนหน้า 10 ครั้ง นี่คือวิธีที่เราทำก่อน ปิด มันจะต้องมีอัตราอย่างปกติ มีความละเอียดสูงพอที่จะวัดระยะเวลาระหว่างแต่ละจังหวะที่เชื่อถือได้ การทำเช่นนี้ เราตั้ง Timer2 จับเวลาฮาร์ดแวร์ 8 บิตบนนี้ ATmega328 (อูโน่), เพื่อจะขว้างการขัดจังหวะทุกมิลลิวินาทีอื่น ๆ ที่ทำให้เราตัวอย่างอัตรา 500Hz และแก้ไขเวลาชนะชนะ 2mS (note2) นี้จะปิดการใช้เอาต์พุต PWM ใน pin 3 และ 11 ยัง มันจะปิดใช้งานคำสั่ง tone() รหัสนี้ทำงานกับ 5V UNO สืบ หรือสืบ PRO หรือ Mini Pro สืบหรือสืบใด ๆ ใช้ ATmega328 และนาฬิกา 16MHz {ยกเลิก interruptSetup() TCCR2A = 0X02 TCCR2B = 0X06 OCR2A = 0X7C TIMSK2 = 0X02 sei()}The register settings above tell Timer2 to go into CTC mode, and to count up to 124 (0x7C) over and over and over again. A prescaler of 256 is used to get the timing right so that it takes 2 milliseconds to count to 124. An interrupt flag is set every time Timer2 reaches 124, and a special function called an Interrupt Service Routine (ISR) that we wrote is run at the very next possible moment, no matter what the rest of the program is doing. sei() ensures that global interrupts are enabled. Timing is important! If you are using a different Arduino or Arduino compatible device, you will need to change this function.If you are using a FIO or LillyPad Arduino or Arduino Pro Mini 3V or Arduino SimpleSnap or other Arduino that has ATmega168 or ATmega328 with 8MHz oscillator, change the line TCCR2B = 0x06 to TCCR2B = 0x05.If you are using Arduino Leonardo or Adafruit's Flora or Arduino Micro or other Arduino that has ATmega32u4 running at 16MHz void interruptSetup(){ TCCR1A = 0x00; TCCR1B = 0x0C; OCR1A = 0x7C; TIMSK1 = 0x02; sei(); } The only other thing you will need is the correct ISR vector in the next step. ATmega32u4 devices use ISR(TIMER1_COMPA_vect)So, when the Arduino is powered up and running with Pulse Sensor Amped plugged into analog pin 0, it constantly (every 2 mS) reads the sensor value and looks for the heart beat. Here's how that works: ISR(TIMER2_COMPA_vect){ Signal = analogRead(pulsePin); sampleCounter += 2; int N = sampleCounter - lastBeatTime; This function is called every 2 milliseconds. First thing to do is to take an analog reading of the Pulse Sensor. Next, we increment the variable sampleCounter. The sampleCounter variable is what we use to keep track of time. The variable N will help avoid noise later.Next, we keep track of the highest and lowest values of the PPG wave, to get an accurate measure of amplitude. if(Signal < thresh && N > (IBI/5)*3){ if (Signal < T){ T = Signal; } } if(Signal > thresh && Signal > P){ P = Signal; }Variable P and T hold peak and trough values, respectively. The thresh variable is initialized at 512 (middle of analog range) and changes during run time to track a point at 50% of amplitude as we will see later. There is a time period of 3/5 IBI that must pass before T gets updated as a way to avoid noise and false readings from the dicroic notch. Now, lets check and see if we have a pulse. if (N > 250){if ( (Signal > thresh) && (Pulse == false) && (N > ((IBI/5)*3) ){ Pulse = true; digitalWrite(pulsePin,HIGH); IBI = sampleCounter - lastBeatTime; lastBeatTime = sampleCounter; Before we even consider looking for a heart beat, a minimum amount of time has to pass. This helps avoid high frequency noise. 250 millisecond minimum N places an upper limit of 240 BPM. If you expect to have a higher BPM, adjust this accordingly and see a doctor. When the waveform rises past the thresh value, and 3/5 of the last IBI has passed, we have a pulse! Time to set the Pulse flag and turn on the pulsePin LED. (note: if you want to do something else with pin 13, comment out this line, and the later one too). Then we calculate the time since the last beat to get IBI, and update the lastBeatTime.
The next bit is used to make sure we begin with a realistic BPM value on startup.




if(secondBeat){
secondBeat = false;
for(int i=0; i<=9; i++){
rate[i] = IBI;
}
}
if(firstBeat){
firstBeat = false;
secondBeat = true;
sei():
return;
}
The boolean firstBeat is initialized as true and secondBeat is initialized as false on start up, so the very first time we find a beat and get this far in the ISR, we get kicked out by the return; in the firstBeat conditional. That will end up throwing the first IBI reading away, cause it's lousy. The second time through, we can trust (more or less) the IBI, and use it to seed the rate[] array in order to start with a more accurate BPM. The BPM is derived from an average of the last 10 IBI values, hence the need to seed.

Lets calculate BPM!



word runningTotal = 0;
for(int i=0; i<=8; i++){
rate[i] = rate[i+1];
runningTotal += rate[i];
}
rate[9] = IBI;
runningTotal += rate[9];
runningTotal /= 10;
BPM = 60000/runningTotal;
QS = true;
}
}

First, we grab a large variable, runningTotal, to collect the IBIs, then the contents of rate[] are shifted over and added to runnungTotal. The oldest IBI (11 beats ago) falls out of position 0, and the fresh IBI gets put into position 9. Then it's a simple process to average the array and calculate BPM. Last thing to do is to set the QS flag (short for Quantified Self, awesome kickstarter supporters!) so the rest of the program knows we have found the beat. That's it for the things to do when we find the beat.

There's a couple of other loose ends that need tying off before we're done, like finding the not-beat.



if (Signal < thresh && Pulse == true){
digitalWrite(13,LOW);
Pulse = false;
amp = P - T;
thresh = amp/2 + T;
P = thresh;

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

PULSE SENSOR AMPED ARDUINO รหัส V1.2 เกมส์ก่อนที่เราจะได้รับในสิ่งที่บรรทัดโดยบรรทัดที่มีบางสิ่งบางอย่างที่จะรู้เกี่ยวกับสัญญาณที่เราจะไปดำเนินการและเทคนิคที่รู้จักกันในการทำมัน ความรู้สึกในการฟื้นฟูขั้นตอนวิธี No! เซนเซอร์พัลส์ที่เราทำจะเป็นหลัก photoplethysmograph ซึ่งเป็นอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่รู้จักกันดีที่ใช้สำหรับการเต้นของหัวใจไม่รุกรานตรวจสอบอัตรา บางครั้ง photoplethysmographs วัดระดับออกซิเจนในเลือด (SpO2) บางครั้งพวกเขาไม่ได้ หัวใจสัญญาณพัลส์ที่ออกมาของ photoplethysmograph เป็นอะนาล็อกความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าและมันมีรูปร่างที่คาดการณ์คลื่นดังแสดงในรูปที่ 1 ภาพของคลื่นพัลส์ที่เรียกว่า photoplethysmogram หรือ PPG ฮาร์ดแวร์รุ่นใหม่ล่าสุดของเราเซนเซอร์ชีพจรกระมัง, ขยายสัญญาณดิบของเซนเซอร์พัลส์ก่อนหน้านี้และ normalizes คลื่นชีพจรรอบ V / 2 (จุดกึ่งกลางแรงดันไฟฟ้า) ชีพจรเซนเซอร์กระมังตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงเมื่อเทียบกับในความเข้มของแสง หากจำนวนเงินของเหตุการณ์ที่เกิดไฟบนเซ็นเซอร์คงที่ค่าสัญญาณจะยังคงที่ (หรือใกล้เคียงกับ) 512 (จุดกึ่งกลางของช่วง ADC) แสงมากขึ้นและสัญญาณขึ้นไป แสงน้อยตรงข้าม แสงจากไฟ LED สีเขียวที่สะท้อนกลับไปในช่วงการเปลี่ยนแปลงเซ็นเซอร์ชีพจรแต่ละ. คิด 1 เป้าหมายของเราคือการหาช่วงเวลาที่ต่อเนื่องของหัวใจเต้นทันทีและวัดเวลาระหว่างที่เรียกว่าอินเตอร์ชนะช่วงเวลา (IBI) โดยต่อไปนี้รูปทรงที่สามารถคาดเดาได้และรูปแบบของคลื่น PPG, เราสามารถที่จะทำเพียงแค่ว่า. ตอนนี้เราไม่ได้นักวิจัยหัวใจ แต่เราเล่นกับพวกเขาในบล็อกนี้ เรากำลังพิจารณาหน้านี้การวิจัยของคนอื่นที่ดูเหมือนจะเหมาะสมกับเรา (อ้างอิงด้านล่าง) เมื่อหัวใจปั๊มเลือดผ่านร่างกายทุกชนะมีคลื่นพัลส์ (ชนิดเช่นคลื่นช็อก) ที่เดินทางไปตามหลอดเลือดแดงทั้งหมดไปยังแขนขามากของเนื้อเยื่อเส้นเลือดฝอยที่เซนเซอร์พัลส์ที่แนบมา เลือดไหลเวียนที่เกิดขึ้นจริงในร่างกายได้ช้ากว่าการเดินทางของคลื่นชีพจร ลองทำตามเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นขณะที่พวกเขามีความคืบหน้าจากจุด 'T' ใน PPG ด้านล่าง เพิ่มขึ้นสูงขึ้นอย่างรวดเร็วในค่าสัญญาณเกิดขึ้นเป็นคลื่นชีพจรผ่านใต้เซ็นเซอร์แล้วสัญญาณที่ตกกลับลงไปสู่จุดปกติ บางครั้งรอย dicroic (เข็มลง) เป็นเด่นชัดมากขึ้นกว่าคนอื่น ๆ แต่โดยทั่วไปสัญญาณ settles ลงไปเสียงพื้นหลังก่อนที่จะล้างคลื่นพัลส์ต่อไปผ่าน เนื่องจากคลื่นที่มีการทำซ้ำและคาดการณ์เราสามารถเลือกเกือบทุกคุณลักษณะที่เป็นที่รู้จักเป็นจุดอ้างอิงพูดสูงสุดและวัดอัตราการเต้นหัวใจด้วยการทำคณิตศาสตร์ในเวลาระหว่างจุดสูงสุดแต่ละ นี้ แต่สามารถใช้เป็นเท็จอ่านจากรอย dicroic ถ้าปัจจุบันและอาจจะไวต่อความไม่ถูกต้องจากเสียงพื้นฐาน well.There เป็นเหตุผลที่ดีอื่น ๆ ไม่ได้ให้กับขั้นตอนวิธีการหาจังหวะในปรากฏการณ์คลื่นโดยพลการ จะเป็นการดีที่เราต้องการที่จะหาช่วงเวลาที่รวดเร็วของหัวใจเต้น นี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการคำนวณที่ถูกต้อง BPM, อัตราการเต้นหัวใจแปรปรวน (HRV) การศึกษาและชีพจรเวลาขนส่งมวลชน (ปตท.) วัด และมันก็เป็นความท้าทายที่คุ้มค่า! คนฉลาดกว่าเรา (หมายเหตุ 1) ยืนยันว่าช่วงเวลาที่รวดเร็วของหัวใจเต้นที่เกิดขึ้นในบางจุดในช่วงการเพิ่มขึ้นสูงขึ้นอย่างรวดเร็วว่าในรูปแบบของคลื่น PPG. นักวิจัยหัวใจบางคนบอกว่ามันคือเมื่อสัญญาณที่ได้รับ 25% ของความกว้างบางคนบอกว่าเมื่อถึง 50 % ของความกว้างและบางคนบอกว่ามันเป็นจุดเมื่อลาดชันเป็นในระหว่างการแข่งขันที่เพิ่มขึ้นสูงขึ้น รุ่นนี้ 1.1 รหัสเซนเซอร์พัลส์ถูกออกแบบมาเพื่อวัด IBI โดยระยะเวลาระหว่างช่วงเวลาที่สัญญาณข้าม 50% ของความกว้างของคลื่นเพิ่มขึ้นในระหว่างการปรับตัวสูงขึ้นอย่างรวดเร็วที่ BPM มาทุกจังหวะจากค่าเฉลี่ยของ 10 ครั้งก่อนหน้า IBI นี่คือวิธีการที่เราทำมันก่อนปิดมันเป็นสิ่งสำคัญที่จะมีอัตราตัวอย่างปกติที่มีความละเอียดสูงพอที่จะได้รับการวัดที่เชื่อถือได้ของระยะเวลาระหว่างแต่ละจังหวะ การทำเช่นนี้เราตั้ง Timer2, จับเวลาฮาร์ดแวร์ 8 บิตทาง ATmega328 (UNO) เพื่อที่จะพ่นขัดจังหวะทุกมิลลิวินาทีอื่น ๆ ที่ช่วยให้เรามีอัตราตัวอย่างของ 500Hz และชนะการเต้นของหัวใจความละเอียดระยะเวลาของการ 2ms (หมายเหตุ 2) นี้จะปิดการใช้งานออก PWM ในขา 3 และ 11 นอกจากนี้ก็จะปิดการใช้โทนสี () คำสั่ง รหัสนี้ทำงานร่วมกับ Arduino UNO หรือ PRO Arduino หรือ Arduino โปรมินิ 5V หรือ Arduino ทำงานกับ ATmega328 และนาฬิกา 16MHz. เป็นโมฆะ interruptSetup () {TCCR2A = 0x02; TCCR2B = 0x06; OCR2A = 0x7C; TIMSK2 = 0x02; เซอิ (); } การตั้งค่าลงทะเบียนข้างต้นบอก Timer2 ที่จะเข้าสู่โหมด CTC และจะนับได้ถึง 124 (0x7C) มากกว่าและเหนือและมากกว่าอีกครั้ง prescaler 256 ถูกนำมาใช้เพื่อให้ได้ระยะเวลาที่เหมาะสมเพื่อที่จะใช้เวลา 2 มิลลิวินาทีนับถึง 124 ธงขัดจังหวะการตั้งค่าทุกครั้งที่ Timer2 ถึง 124, และฟังก์ชั่นพิเศษที่เรียกว่าบริการประจำขัดจังหวะ (ISR) ที่เราเขียนจะดำเนินการ ในขณะที่เป็นไปได้ต่อไปอย่างไม่ว่าสิ่งที่ส่วนที่เหลือของโปรแกรมที่จะทำ เซอิ () เพื่อให้แน่ใจว่าการขัดจังหวะทั่วโลกมีการใช้งาน เวลาเป็นสิ่งที่สำคัญ! ถ้าคุณกำลังใช้ Arduino แตกต่างกันหรือ Arduino อุปกรณ์ที่รองรับคุณจะต้องเปลี่ยนฟังก์ชั่นนี้. ถ้าคุณกำลังใช้องค์การอุตสาหกรรมป่าไม้หรือ LillyPad Arduino หรือ Arduino โปรมินิ 3V หรือ Arduino SimpleSnap หรือ Arduino อื่น ๆ ที่มี ATmega168 หรือ ATmega328 กับ oscillator 8MHz เปลี่ยนแปลง สาย TCCR2B = 0x06 เพื่อ TCCR2B = 0x05. ถ้าคุณกำลังใช้ Arduino Leonardo หรือฟลอร่า Adafruit หรือ Arduino ไมโครหรือ Arduino อื่น ๆ ที่มี ATmega32u4 ทำงานที่ 16MHz โมฆะ interruptSetup () {TCCR1A = 0x00; TCCR1B = 0x0C; OCR1A = 0x7C; TIMSK1 = 0x02; เซอิ ();} สิ่งอื่น ๆ เพียง แต่คุณจะต้องเป็นเวกเตอร์ ISR ที่ถูกต้องในขั้นตอนต่อไป อุปกรณ์ ATmega32u4 ใช้ ISR (TIMER1_COMPA_vect) ดังนั้นเมื่อ Arduino จะขับเคลื่อนและทำงานกับชีพจรเซนเซอร์กระมังเสียบขาแบบอะนาล็อก 0, มันอย่างต่อเนื่อง (ทุก 2 มิลลิวินาที) อ่านค่าเซ็นเซอร์และมองหาหัวใจเต้น นี่คือวิธีการที่ทำงาน: ISR (TIMER2_COMPA_vect) {สัญญาณ= analogRead (pulsePin); sampleCounter + = 2; int = ไม่มี sampleCounter - lastBeatTime; ฟังก์ชั่นนี้จะเรียกว่าทุก 2 มิลลิวินาที สิ่งแรกที่ต้องทำคือการใช้การอ่านแบบอะนาล็อกเซนเซอร์ของชีพจร ต่อไปเราจะเพิ่มขึ้น sampleCounter ตัวแปร ตัวแปร sampleCounter เป็นสิ่งที่เราใช้ในการติดตามของเวลา ตัวแปรไม่มีจะช่วยหลีกเลี่ยงสัญญาณรบกวนในภายหลัง. ต่อไปเราติดตามค่าสูงสุดและต่ำสุดของคลื่นลูก PPG, จะได้รับการวัดที่ถูกต้องของความกว้าง. ถ้า (สัญญาณ <นวด && N> (IBI / 5) * 3) { ถ้า (สัญญาณ <T) {T = สัญญาณ;}} ถ้า (สัญญาณ> นวด && สัญญาณ> P) {p = สัญญาณ;} ตัวแปร P และ T สูงสุดถือและค่านิยมรางตามลำดับ ตัวแปรนวดจะเริ่มต้นที่ 512 (กลางของช่วงอะนาล็อก) และการเปลี่ยนแปลงในช่วงเวลาทำงานในการติดตามจุดที่ 50% ของความกว้างที่เราจะได้เห็นต่อไป มีระยะเวลา 3/5 IBI คือการที่ต้องผ่านก่อนที่จะได้รับการปรับปรุง T เป็นวิธีที่จะหลีกเลี่ยงการตัดเสียงรบกวนและการอ่านที่ผิดพลาดจากรอย dicroic ได้. ตอนนี้ให้ตรวจสอบและดูว่าเรามีชีพจร. ถ้า (N> 250) { ถ้า ((สัญญาณ> นวด) && (ชีพจร == เท็จ) && (N> ((IBI / 5) * 3)) {ชีพจร= true; digitalWrite (pulsePin, HIGH); IBI = sampleCounter - lastBeatTime; lastBeatTime = sampleCounter; ก่อนที่เราจะได้พิจารณามองหาจังหวะการเต้นของหัวใจเป็นจำนวนเงินขั้นต่ำของเวลาได้ผ่าน. นี้จะช่วยหลีกเลี่ยงสัญญาณรบกวนความถี่สูง. 250 มิลลิวินาทีขั้นต่ำไม่มีสถานที่ขีด จำกัด บน 240 BPM. หากคุณคาดว่าจะมี BPM ที่สูงขึ้นปรับตามนี้ . และไปพบแพทย์เมื่อสัญญาณที่เพิ่มขึ้นที่ผ่านมามูลค่าการนวดและ 3/5 ของ IBI ที่ผ่านมาได้ผ่านไปเรามีชีพจรใช้เวลาในการตั้งค่าสถานะชีพจรและเปิดไฟ LED pulsePin (หมายเหตุ:. ถ้าคุณต้องการ ทำอย่างอื่นที่มีขาที่ 13 แสดงความคิดเห็นออกบรรทัดนี้และเป็นคนต่อมาเกินไป). แล้วเราจะคำนวณเวลาตั้งแต่จังหวะสุดท้ายที่จะได้รับ IBI และปรับปรุง lastBeatTime. บิตต่อไปคือการใช้เพื่อให้แน่ใจว่าเราเริ่มต้นด้วยการที่เป็นจริง ค่า BPM ในการเริ่มต้น. ถ้า (secondBeat) {secondBeat = false; สำหรับ (int i = 0; i <= 9; ฉัน ++) {อัตรา[ผม] = IBI;}} ถ้า (firstBeat) {firstBeat = false; secondBeat = true; เซอิ () ผลตอบแทน;} firstBeat บูลจะเริ่มต้นเป็นความจริงและ secondBeat จะเริ่มต้นเป็นเท็จที่เริ่มต้นขึ้นดังนั้น ครั้งแรกที่เราพบและได้รับการตีไกลขนาดนี้ใน ISR ที่เราได้รับเตะออกด้วยการกลับมานั้น ในเงื่อนไข firstBeat ที่จะจบลงด้วยการขว้างปาอ่าน IBI แรกที่ออกไปทำให้มันเป็นหมัด ครั้งที่สองผ่านเราสามารถไว้วางใจ (มากหรือน้อย) IBI และใช้เมล็ดพันธุ์ในอัตรา [] อาร์เรย์เพื่อที่จะเริ่มต้นด้วยการที่ถูกต้องมากขึ้น BPM . โดย BPM ได้มาจากค่าเฉลี่ยของช่วง 10 ค่า IBI จึงจำเป็นที่จะต้องเมล็ดช่วยคำนวณBPM! คำ RunningTotal = 0; สำหรับ (int i = 0; i <= 8; ฉัน ++) {อัตรา[ผม] = อัตรา [i + 1]; RunningTotal + = อัตรา [ผม];} อัตรา [9] = IBI; RunningTotal + = อัตรา [9]; RunningTotal / = 10; BPM = 60000 / RunningTotal; QS = true;}} แรกเรา คว้าตัวแปรขนาดใหญ่ RunningTotal, การเก็บรวบรวม Ibis แล้วเนื้อหาของอัตรา [] จะถูกเลื่อนขึ้นไปและเพิ่มเข้าไปใน runnungTotal IBI ที่เก่าแก่ที่สุด (11 เต้นแล้ว) ตกจากทั้งหมด 0 ตำแหน่งและสด IBI ได้รับการใส่ลงไปในตำแหน่งที่ 9 จากนั้นก็จะเป็นกระบวนการที่ง่ายจะเฉลี่ยอาร์เรย์และคำนวณ BPM สิ่งสุดท้ายที่จะทำคือการตั้งค่าสถานะคำพูดคำจา (ย่อมาจากวัดเองสนับสนุน Kickstarter น่ากลัว!) เพื่อให้ส่วนที่เหลือของโปรแกรมรู้ว่าเราได้พบจังหวะ นั่นมันสำหรับสิ่งที่ต้องทำเมื่อเราพบจังหวะ. มีคู่ของปลายหลวมอื่น ๆ เป็นเรื่องที่จำเป็นต้องผูกออกไปก่อนที่เราจะทำเหมือนการหาที่ไม่ชนะ. ถ้า (สัญญาณ <นวด && ชีพจร == จริง) {digitalWrite (13, ต่ำ); ชีพจร = false; amp = P - T; นวด = แอมป์ / 2 + T; P = นวด;

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ชีพจรเซ็นเซอร์ ดึงพลังไม่

Arduino รหัส v1.2 เกมส์



ก่อนที่เราได้รับลงในบรรทัดเรื่อง มีบางสิ่งที่ต้องรู้เกี่ยวกับสัญญาณที่เราจะประมวลผล และรู้จักวิธีการทำมัน ไม่มีเหตุผลใน reinventing วิธี !
ชีพจรเซ็นเซอร์ให้เราเป็นหลัก photoplethysmograph ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ใช้สำหรับการตรวจสอบอัตราการเต้นหัวใจไม่รุกรานบางครั้ง photoplethysmographs วัดระดับออกซิเจน ( SpO2 ) , บางครั้งพวกเขาไม่ได้ หัวใจ ชีพจร สัญญาณที่ออกมาจาก photoplethysmograph เป็นอนาล็อกความผันผวนของแรงดันไฟฟ้า และมันมีรูปร่างแบบฉบับคลื่นดังแสดงในรูปที่ 1 ภาพของชีพจรคลื่นเรียกว่า photoplethysmogram หรือ PPG . ฮาร์ดแวร์รุ่นล่าสุดของเรา ดึงพลังไม่ตรวจจับชีพจรขยายสัญญาณดิบของเซ็นเซอร์ชีพจรก่อนและปรับชีพจรคลื่นประมาณ 5 / 2 ( จุดกึ่งกลางในแรงดันไฟฟ้า ) ดึงพลังไม่เซ็นเซอร์ชีพจรตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องในความเข้มแสง ถ้าปริมาณของแสงที่เกิดขึ้นบนเซนเซอร์ยังคงคงที่ ค่าสัญญาณจะอยู่ที่ ( หรือปิด ) 512 ( จุดกึ่งกลางของ ADC ช่วง ) แสงและสัญญาณจะขึ้น แสงน้อยลง ตรงกันข้ามแสงจาก LED สีเขียวที่สะท้อนกลับไปยังเซนเซอร์การเปลี่ยนแปลงในแต่ละช่วงจังหวะ

รูปที่ 1

เป้าหมายของเราคือการหาช่วงเวลาต่อเนื่องทันทีหัวใจเต้นและวัดเวลาระหว่างที่เรียกว่า อินเตอร์ ชนะ ช่วงเวลา ( มีนัย ) ตามรูปร่างได้และรูปแบบของคลื่น PPG , เราสามารถทำเพียงที่ .

ตอนนี้เราไม่ใช่นักวิจัยหัวใจ แต่เราเล่นในบล็อกนี้เรายึดหน้านี้กับคนอื่นเพื่อดูที่เหมาะสมกับเรา ( อ้างอิงด้านล่าง ) เมื่อหัวใจสูบฉีดเลือดผ่านร่างกาย กับทุกจังหวะมีชีพจรคลื่น ( เหมือนคลื่นช็อก ) ที่เดินทางไปตามเส้นเลือดที่แขนขาทั้งหมดของเนื้อเยื่อเส้นเลือดฝอยที่ชีพจรเซ็นเซอร์จะแนบ เลือดที่ไหลเวียนในร่างกายจริงช้ากว่าชีพจรคลื่นเดินทางมาติดตามกิจกรรมที่พวกเขาความคืบหน้าจากจุด ' ' ใน PPG ด้านล่าง เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วขึ้นในค่าสัญญาณเกิดขึ้นเป็นชีพจรคลื่นผ่านไปภายใต้เซ็นเซอร์แล้วสัญญาณตกกลับลงสู่จุดปกติ บางครั้ง รอย dicroic ( แทงลง ) เป็นเด่นชัดมากขึ้นกว่าคนอื่น ๆแต่โดยทั่วไปสัญญาณ settles ลงเสียงดัง ก่อนที่คลื่นชีพจรต่อไปต้องผ่านเนื่องจากคลื่นซ้ำชั้นและคาดเดา เราอาจจะเลือกเกือบใด ๆที่รู้จักคุณลักษณะเป็นจุดอ้างอิงว่า พีค และวัดอัตราการเต้นของหัวใจ โดยการทำคณิตศาสตร์ในเวลาระหว่างแต่ละจุดสูงสุด นี้ , อย่างไรก็ตาม , สามารถใช้เป็นค่าเท็จจากบาก , dicroic ถ้าปัจจุบัน และอาจเสี่ยงต่อความไม่ถูกต้องจากพื้นฐานเสียงเช่นกันมีเหตุผลที่ดีอื่น ๆที่จะไม่ฐานจังหวะการหาขั้นตอนวิธีในปรากฏการณ์คลื่นโดยพลการ นึกคิด , เราต้องการที่จะหาช่วงเวลาที่รวดเร็วของหัวใจที่เต้น นี้เป็นสิ่งสำคัญเพื่อคำนวณ BPM ถูกต้องอัตราหัวใจแปรปรวน ( HRP-4C ) การศึกษา และเวลาการขนส่งชีพจร ( ปตท. ) วัด และมันเป็นความท้าทายที่คุ้มค่า !