中级
30 分钟

通过 MAX30101 和 ATmega328 监测您的心脏健康

保持心脏健康

Heart rate 4 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 25, 2024

点击板

Heart rate 4 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328

通过我们的尖端心率监测技术,保持与您心脏的需求保持同步,并提升您的健康福祉。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Heart Rate 4 Click 基于 Analog Devices 的 MAX30101 高灵敏度脉搏血氧仪和心率传感器。该 Click 板设计可在 3.3V 或 5V 电源上运行。它通过 I2C 接口与目标 MCU 通信,额外功能由 mikroBUS™ 线上的 INT 引脚提供。MAX30101 是一个集成的脉搏血氧饱和度和心率监测模块。它包括内部 LED、光电探测器、光学元件和低噪声电子设备,具有环境光抑制功能。MAX30101 集

成了红色、绿色和红外 LED 驱动器,用于调制 LED 脉冲以进行 SpO2 和 HR 测量。LED 电流可以通过适当的供电电压从 0 到 50mA 进行编程。该设备包含一个近距离功能,在用户的手指不在传感器上时,可以节省电源并减少可见光的发射。MAX30101 集成了一个芯片上的温度传感器,用于校准 SpO2 子系统的温度依赖性。温度传感器的固有分辨率为 0.0625°C。饱和氧血比非饱

和血吸收光线有所不同。脉搏血氧仪测量血液中的氧饱和度。更准确地说,血液中饱和氧的血红蛋白分子的百分比。这些读数在健康的成年人中从 94% 到 100%。由于饱和氧血比红光吸收更多的红外光,而非饱和血吸收更多的红光而非红外光,因此 SpO2 读数是通过比较这两种光的数量来计算的。最好使用手指进行测量。

Heart rate 4 Click top side image
Heart rate 4 Click bottom side image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

32

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Click Shield for Arduino UNO 具有两个专有的 mikroBUS™ 插座,使所有 Click board™ 设备能够轻松与 Arduino UNO 板进行接口连接。Arduino UNO 是一款基于 ATmega328P 的微控制器开发板,为用户提供了一种经济实惠且灵活的方式来测试新概念并构建基于 ATmega328P 微控制器的原型系统,结合了性能、功耗和功能的多种配置选择。Arduino UNO 具有 14 个数字输入/输出引脚(其中 6 个可用作 PWM 输出)、6 个模拟输入、16 MHz 陶瓷谐振器(CSTCE16M0V53-R0)、USB 接口、电源插座、ICSP 头和复位按钮。大多数 ATmega328P 微控制器的引脚都连接到开发板左右两侧的 IO 引脚,然后再连接到两个 mikroBUS™ 插座。这款 Click Shield 还配备了多个开关,可执行各种功能,例如选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平,以及选择 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换电压转换器使用任何 Click board™,无论 Click board™ 运行在 3.3V 还是 5V 逻辑电压电平。一旦将 Arduino UNO 板与 Click Shield for Arduino UNO 连接,用户即可访问数百种 Click board™,并兼容 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的设备。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Interrupt
PC3
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PC5
SCL
I2C Data
PC4
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Heart rate 4 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Arduino UNO Rev3 Access MB 1 - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Arduino UNO MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

这个库包含 Heart Rate 4 Click 驱动的 API。

关键功能:

  • heartrate4_get_intrrupt - 用于读取指定标志的所需中断的函数。

  • heartrate4_get_red_val - 用于读取最旧的红色值的函数。

  • heartrate4_enable_slot - 用于确定每个时间槽中哪个 LED 是活动的函数。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * \file 
 * \brief HeartRate4 Click example
 * 
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Heart rate 4 click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initalizes I2C driver, applies default settings, and makes an initial log.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads data from Red diode and displays the results on USB UART if the measured data
 * is above defined threshold, otherwise, it displays desired message on the terminal.
 *
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "heartrate4.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static heartrate4_t heartrate4;
static log_t logger;

static uint32_t red_samp = 0;
static uint8_t counter = 200;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    heartrate4_cfg_t cfg;

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, "---- Application Init ----" );

    //  Click initialization.

    heartrate4_cfg_setup( &cfg );
    HEARTRATE4_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    heartrate4_init( &heartrate4, &cfg );

    Delay_ms( 100 );
    heartrate4_default_cfg( &heartrate4 );
    Delay_ms( 100 );
}

void application_task ( void )
{
    if ( heartrate4_get_intrrupt( &heartrate4, 1 ) & 0x40 )
    {
        red_samp = heartrate4_get_red_val( &heartrate4 );
        counter++;
        
        // If sample pulse amplitude is not under threshold value 0x8000
        if ( red_samp > 0x8000 )
        {
            log_printf( &logger, "%lu\r\n", red_samp );
            Delay_ms( 1 );
            counter = 200;
        }
        else if ( counter > 200 )
        {
            log_printf( &logger, "Place Finger On Sensor\r\n" );
            Delay_ms( 100 );
            counter = 0;
        }
    }
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}


// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

喜欢这个项目吗?

'购买此套件' 按钮会直接带您进入购物车,您可以在购物车中轻松添加或移除产品。