本設計利用uPSD3234內置的ADC對經預處理后的脈搏信號進行采樣，采樣頻率為500Hz.

　　下面將簡單介紹整個數據處理過程：

　　1)經ADC通道0和通道1采樣得到信號波形圖如4圖所示。

　　2)對采樣的交流信號數據進行低通濾波。由于設計僅實現心率檢測的功能，故此低通濾波截止頻率設計為8.5Hz,部分波形如圖5所示。

　　3)利用脈搏波形態(tài)上具有陡峭上升沿的特點，通過微分運算將其突出出來，部分波形如圖6所示。

　　4)檢測上面微分波形圖的負脈沖信號需要用到匹配濾波器。另外，由于匹配濾波輸出值會因為心率檢測儀的使用對象、放置位置等因素的影響而產生很大的變化，所以在設計中還需要其能夠自動調節(jié)閾值。信號大于閾值，則認為是檢測到了一個心跳信號。匹配濾波及檢測輸出的效果如圖7所示。

　　以上信號處理得到的心跳檢測信號即是反映人體瞬時心跳的信號，據此可用一種中值算法精確地計算出測量對象的心率。此中值算法為：如果心跳檢測信號的兩個脈沖間隔在人心跳的正常間隔內，則記錄間隔時間，否則跳過。在記錄足夠的心跳間隔后即可算出這些間隔的中值。根據中值可以規(guī)定這些間隔的上下邊界。處在上下邊界之間的值視為有效間隔值。當有效間隔值的數目超過設定的數量時，就可以算出平均間隔值。由于采樣頻率為500Hz,所以每個間隔為2us.由此得出比較精確的心率。

　　3 軟件設計

　　系統軟件流程如圖8所示。主要有顯示驅動程序、按鍵處理程序、信號處理程序、心率檢測程序、USB通信服務程序等。

　　圖8 軟件流程圖

　　4 結語

　　本文所設計的反射式紅外心率檢測儀主要采用了匹配濾波等數字信號處理方法得到心率數據，將微電子技術與生物醫(yī)學工程技術緊密地結合在一起，達到了設計要求，目前，本設計已成功應用于健身產品跑步機中，具有一定的創(chuàng)新性和實際應用價值，并且有良好的市場推廣價值。