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一、产品简介

PulseSensor（MDL0025） 是一款用于脉搏心率测量的光电反射式模拟传感器。将其佩戴于手指或耳垂等处，通过导线连接可将采集到的模拟信号传输给HaaS开发版用来转换为数字信号，再通过开发板简单计算后就可以得到心率数值，此外还可将脉搏波形上传到电脑上显示波形。PulseSensor 是一款开源硬件，其适用于心率方面的科学研究和教学演示，也非常适合用于二次开发。

引脚定义：

• +：接 3.3V/5V
• -：接 GND
• S：接 ADC

二、技术参数

• 工作电压：3.3 V 或 5V DC
• 电路板直径：16mm
• 电路板厚度：1.6mm（普通PCB 板厚度）
• LED 峰值波长：515nm
• 输出信号类型：模拟信号
• 输出信号大小：0～3.3V(3.3V电源) 0~5V(5V电源)

三、软件接口

HEARTBEAT(adcdev,rled=None,gled=None,bled=None,highBPM=150,lowBPM=100) - 创建heartbeart驱动对象

• 函数原型：

heartbeatdev = HEARTBEAT(adcdev,rled,gled,bled,highBPM=150,lowBPM=100)

• 参数说明：

参数	类型	必选参数？	说明
adcdev	ADC	是	传入ADC对象
rled	GPIO	否	传入GPIO对象
gled	GPIO	否	传入GPIO对象
bled	GPIO	否	传入GPIO对象
highBPM	int	否	心率报警上限
lowBPM	int	否	心率报警下限

• 返回值：
  heartbeatdev 对象创建成功，返回 heartbeatdev 对象；heartbeatdev 对象创建失败，抛出 Exception
• 示例代码：

from machine import ADC, Pin
import heartbeat

BPM_high=150
BPM_low=100

#初始化ADC类型的设备
adcObj = ADC(Pin(32))

#初始化GPIO类型的设备
redled = Pin(16, Pin.OUT)
blueled = Pin(17, Pin.OUT)
greenled = Pin(18, Pin.OUT)

heartbeatdev = HEARTBEAT(adcdev = adcobj, rled=redled, bled=blueled, gled=greenled, highBPM=BPM_high, lowBPM=BPM_low)
print("heartbeat inited!")

• 输出：

heartbeat inited!

start - 开始测量心率

• 函数功能：
  启动心率传感器开始测量心率
• 函数原型：

heartbeatdev.start()

• 参数说明：
  无
• 返回值
  无
• 示例：

from machine import ADC, Pin
import heartbeat

BPM_high=150
BPM_low=100

#初始化ADC类型的设备
adcObj = ADC(Pin(32))

#初始化GPIO类型的设备
redled = Pin(16, Pin.OUT)
blueled = Pin(17, Pin.OUT)
greenled = Pin(18, Pin.OUT)

heartbeatdev = HEARTBEAT(adcdev = adcobj, rled=redled, bled=blueled, gled=greenled, highBPM=BPM_high, lowBPM=BPM_low)
print("heartbeat inited!")

heartbeatdev.start()

• 输出：

heartbeat inited!

stop - 停止测量心率

• 函数功能：
  停止心率传感器测量心率
• 函数原型：

heartbeatdev.stop()

• 参数说明：
  无
• 返回值
  无
• 示例：

from machine import ADC, Pin
import heartbeat

BPM_high=150
BPM_low=100

#初始化ADC类型的设备
adcObj = ADC(Pin(32))

#初始化GPIO类型的设备
redled = Pin(16, Pin.OUT)
blueled = Pin(17, Pin.OUT)
greenled = Pin(18, Pin.OUT)

heartbeatdev = HEARTBEAT(adcdev = adcobj, rled=redled, bled=blueled, gled=greenled, highBPM=BPM_high, lowBPM=BPM_low)
print("heartbeat inited!")

heartbeatdev.stop()

• 输出：

heartbeat inited!

getBPM() - 测量心率

• 函数功能：
  返回测量的心率值
• 函数原型：

heartbeatdev.getBPM()

• 参数说明：
  无
• 返回值：
  返回测量的心率值，单位：次数每分钟（BPM）
• 示例：

from machine import ADC, Pin
import heartbeat

BPM_high=150
BPM_low=100

#初始化ADC类型的设备
adcObj = ADC(Pin(32))

#初始化GPIO类型的设备
redled = Pin(16, Pin.OUT)
blueled = Pin(17, Pin.OUT)
greenled = Pin(18, Pin.OUT)

heartbeatdev = HEARTBEAT(adcdev = adcobj, rled=redled, bled=blueled, gled=greenled, highBPM=BPM_high, lowBPM=BPM_low)
print("heartbeat inited!")
heartbeatdev.start()

heartrate=heartbeatdev.getBPM()
print("heartrate is ", heartrate, "BPM")

• 输出：

heartbeat inited!
heartrate is 80 BPM

四、接口案例

leb_b, led_g, led_r 分别对应蓝色，绿色，红色三色LED灯，如果这三个LED灯设备存在并且在心率传感器驱动初始化时作为参数传入，则心率传感器驱动会根据心率值让不同颜色的LED灯闪烁：心率值大于上限值时，红灯按实测心率为频率闪烁； 心率在上限和下限之间时，绿灯按照实测心率为频率闪烁；心率低于下限值时，蓝灯按实测心率为频率闪烁。

• 代码：

# Python代码
import utime
from machine import ADC, Pin
import heartbeat

BPM_high=150
BPM_low=100

#初始化ADC类型的设备
adcObj = ADC(Pin(32))

#初始化GPIO类型的设备
redled = Pin(16, Pin.OUT)
blueled = Pin(17, Pin.OUT)
greenled = Pin(18, Pin.OUT)

heartbeatdev = HEARTBEAT(adcdev = adcobj, rled=redled, bled=blueled, gled=greenled, highBPM=BPM_high, lowBPM=BPM_low)
print("heartbeat inited!")

heartbeatdev.start()
for i in range(100):
    print ("heart rate is: ", heartbeatdev.BPM)
    utime.sleep(0.5)
heartbeatdev.stop()

• 输出：

...
heartbeat inited!
heart rate is:  80
heart rate is:  88
heart rate is:  99
heart rate is:  100
...

五、通信协议

主控芯片和心率测量传感器之间通信为 ADC 通讯，获取电压值 mV

六、工作原理

如下图所示，传感器利用人体组织在血管搏动时造成透光率不同，将透光率转化为电信号来进行脉搏测量的。
光的透光率发生改变，此时光感受器接收经人体组织反射光线，转变为电信号并将其放大输出。

传感器电路原理图如下：

参考文献及购买链接

• MDL0025心率传感器购买链接