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大多數(shù)心臟病都與心臟發(fā)出的聲音有關(guān)并由其反映，而診斷心臟功能障礙的最簡(jiǎn)單和最便宜的方法之一是心臟聽診，即聽心音?，F(xiàn)在，如果我們談?wù)摰氖莻鹘y(tǒng)聽診，那需要經(jīng)驗(yàn)和良好的聽力技巧。這就是為什么在這個(gè)項(xiàng)目中我們考慮構(gòu)建一個(gè)能夠獲取人體心率的電子聽診器，并且我們可以在基于藍(lán)牙的串行終端窗口中顯示數(shù)據(jù)。所以事不宜遲，讓我們開始吧。
無(wú)線數(shù)字聽診器如何工作？
在我們繼續(xù)閱讀本文之前，讓我們討論一下這個(gè)電路是如何工作的。
為了得到心跳數(shù)據(jù)，我們先拿一個(gè)聽診器，把它切成兩半，裝上一個(gè)電容麥克風(fēng)，這樣我們就可以得到聽診器發(fā)出的心跳聲了。接下來(lái)，我們將制作一個(gè)帶有運(yùn)算放大器的放大器，并放大來(lái)自麥克風(fēng)的信號(hào)，以便我們可以使用 Arduino 的 ADC 讀取它。但在讀取信號(hào)之前，我們會(huì)將其通過(guò)一個(gè)低通濾波器，該濾波器將拒絕所有不必要的噪聲和信號(hào)，我們將在輸出端獲得純心跳信號(hào)。接下來(lái)，我們將借助 HC-05 藍(lán)牙模塊將此數(shù)據(jù)發(fā)送到藍(lán)牙終端窗口。
構(gòu)建無(wú)線聽診器所需的組件
構(gòu)建無(wú)線聽診器所需的組件非常通用，您可以在當(dāng)?shù)氐膼酆蒙痰曛姓业狡渲械拇蟛糠?。下面給出了組件列表。
Arduino UNO
HC-05 藍(lán)牙模塊
NE5532 運(yùn)算放大器 - 1
雙極性電源
穿孔板 - 1
1K 電阻 - 2
3.3K電阻1
10K 電阻 - 3
100K 電阻 - 1
470nF 電容 - 1
2.2uF電容 - 1
無(wú)線聽診器示意圖
無(wú)線聽診器的示意圖非常簡(jiǎn)單易懂。首先，心跳由電容麥克風(fēng)拾取，我們有一個(gè) 1uF 隔直電容器來(lái)阻擋輸出信號(hào)的所有直流分量。接下來(lái)，我們有一個(gè)增益設(shè)置為 100X 的同相放大器。我們借助 1k 和 100K 電阻器將增益設(shè)置為 100X，以放大麥克風(fēng)接收到的信號(hào)。一旦信號(hào)被放大，我們將它通過(guò)一個(gè)低通濾波器，低通濾波器拒絕所有高于 300 HZ 的信號(hào)分量，只通過(guò)該信號(hào)范圍。之后我們有一個(gè)分壓器電路，因?yàn)槲覀兪褂?12-0-12 V 變壓器為實(shí)際電路供電，運(yùn)算放大器的輸出會(huì)有所不同，因此您需要根據(jù)此調(diào)整分壓器，因此原理圖中未給出 R1 和 R2 的值。完成后，我們?cè)?ADC 的幫助下轉(zhuǎn)換信號(hào)，并根據(jù) ADC 信號(hào)計(jì)算心跳，并在連接的藍(lán)牙模塊的幫助下發(fā)送數(shù)據(jù)。
基于藍(lán)牙的無(wú)線聽診器代碼
基于藍(lán)牙的無(wú)線聽診器的代碼非常簡(jiǎn)單易懂。我們通過(guò)包含所有必需的庫(kù)來(lái)開始我們的代碼。對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，我們只需要一個(gè)庫(kù)來(lái)與藍(lán)牙模塊通信，它是軟件串行庫(kù)，
?
#include
?
接下來(lái)，我們需要包含所需的變量。我們定義了變量來(lái)存儲(chǔ) ADC 值和一個(gè)計(jì)數(shù)器，用于保存特定時(shí)間段內(nèi)的脈沖數(shù)。我們還有一個(gè)包含毫秒值的區(qū)間變量，我們將使用該變量對(duì)心跳進(jìn)行采樣，然后計(jì)算變量的平均值。我們還有一個(gè)名為?previousMillis的變量，它保存計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)并用于與毫秒計(jì)數(shù)器進(jìn)行比較。
?
常量 int 類比輸入引腳 = A0；// 電位器連接到的模擬輸入引腳 int 傳感器值 = 0; 無(wú)符號(hào)長(zhǎng)計(jì)數(shù)器 = 0； 整數(shù)間隔 = 5000； unsigned long previousMillis = 0;
?
接下來(lái)，我們初始化了softserial并創(chuàng)建了一個(gè)名為BTserial的實(shí)例。通過(guò)這個(gè)，我們可以和藍(lán)牙串口模塊進(jìn)行通信。
?
SoftwareSerial BTserial(3, 4); // 接收 | 德克薩斯州
?
接下來(lái)，我們有我們的設(shè)置功能。在 setup 函數(shù)中，我們以9600 baud調(diào)用serial 和BTserial實(shí)例的begin 方法。這樣我們就可以通過(guò)Arduino進(jìn)行調(diào)試，同時(shí)與藍(lán)牙模塊進(jìn)行通信。
?
無(wú)效設(shè)置（）{
序列號(hào).開始（9600）；
BTserial.begin(9600);
}
?
接下來(lái)，我們有循環(huán)功能。在循環(huán)函數(shù)中，我們聲明了兩個(gè)變量currentMillis和currentMillis2。這些將保存兩個(gè)當(dāng)前時(shí)間戳，稍后在代碼中將很有用。
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無(wú)符號(hào)長(zhǎng) currentMillis = millis(); 無(wú)符號(hào)長(zhǎng) currentMillis2 = millis();
?
接下來(lái)，我們有一個(gè)if 語(yǔ)句。在 if 語(yǔ)句中，我們檢查是否超過(guò)了 30 秒，如果是，則進(jìn)入下一個(gè) while 循環(huán)。在while循環(huán)中，我們獲取ADC數(shù)據(jù)并檢查接收到的值是否在一定范圍內(nèi)，如果是，我們?cè)黾佑?jì)數(shù)器，增加計(jì)數(shù)器意味著我們已經(jīng)識(shí)別到心跳?，F(xiàn)在我們重置所有變量并將心跳帳戶打印到串口監(jiān)視器窗口，我們也通過(guò)藍(lán)牙發(fā)送數(shù)據(jù)。
?
if ((unsigned long)(currentMillis2 - previousMillis2) >= interval2)
{
while ((currentMillis - previousMillis) < 間隔)
{
傳感器值 = 模擬讀取（模擬輸入引腳）；
如果（傳感器值 > 130 && 傳感器值 < 250）
{
計(jì)數(shù)器++；
}
}
以前的Millis = currentMillis；
以前的Millis2 = currentMillis2;
Serial.println(計(jì)數(shù)器);
BTserial.write（計(jì)數(shù)器）；
}
}
?
這標(biāo)志著我們的代碼部分的結(jié)束，我們可以繼續(xù)下一部分，這是本文的測(cè)試部分。
測(cè)試無(wú)線聽診器電路
電路構(gòu)建完成后，我們將聽診器放入并檢查波形。為此，我們首先用手指敲擊聽診器的隔膜，然后產(chǎn)生如下所示的結(jié)果 -
接下來(lái)，我將聽診器放在胸前觀察波形，如下圖所示——
從上圖中可以看出，從運(yùn)算放大器出來(lái)的 peek-to-peek 電壓約為 14.6V。
接下來(lái)，我們打開串口監(jiān)視器窗口，檢查串口數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確打印在串口監(jiān)視器窗口上。
接下來(lái)，我們將藍(lán)牙與手機(jī)配對(duì)，下載藍(lán)牙串口終端安卓應(yīng)用，將藍(lán)牙與串口終端連接。一切完成后，您可以看到我們能夠在串行終端窗口中獲??取數(shù)據(jù)。
我們?cè)跇?gòu)建過(guò)程中遇到的問題
在構(gòu)建過(guò)程中，我們遇到了很多問題，其中最重要的一個(gè)是將麥克風(fēng)安裝到聽診器的管道上。為此，我們不得不將聽診器的管道刮很多，然后加熱以使管道更大，然后我們使用強(qiáng)力膠將麥克風(fēng)與聽診器的管道固定在一起。
下一個(gè)大問題是噪音。聽診器的管道與衣服摩擦?xí)r會(huì)產(chǎn)生隨機(jī)噪聲，因此我們需要在運(yùn)放級(jí)的輸出端加一個(gè)低通濾波器。
接下來(lái)，我們必須使用軟件對(duì) ADC 數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾，使用for 循環(huán)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平均，以使模塊的輸出穩(wěn)定。
代碼
#include
常量 int 類比輸入引腳 = A0；// 電位器連接到的模擬輸入引腳
int 傳感器值 = 0;
無(wú)符號(hào)長(zhǎng)計(jì)數(shù)器 = 0；
整數(shù)間隔 = 5000；
整數(shù)間隔2 = 5000；
unsigned long previousMillis = 0;
unsigned long previousMillis2 = 0;
SoftwareSerial BTserial(3, 4); // 接收 | 德克薩斯州
無(wú)效設(shè)置（）{
??序列號(hào).開始（9600）；
??BTserial.begin(9600);
}
無(wú)效循環(huán)（）{
??無(wú)符號(hào)長(zhǎng) currentMillis = millis();
??無(wú)符號(hào)長(zhǎng) currentMillis2 = millis();
??if ((unsigned long)(currentMillis2 - previousMillis2) >= interval2)
??{
????while ((currentMillis - previousMillis) < 間隔)
????{
??????傳感器值 = 模擬讀?。M輸入引腳）；
??????如果（傳感器值 > 130 && 傳感器值 < 250）
??????{
????????計(jì)數(shù)器++；
??????}
????}
????以前的Millis = currentMillis；
????以前的Millis2 = currentMillis2;
????Serial.println(計(jì)數(shù)器);
????BTserial.write（計(jì)數(shù)器）；
??}
}
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