脉搏血氧饱和度Word文档格式.docx
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//反馈控制LED驱动幅度时的上下界和调节步长
#defineFIRST_STAGE_TARGET_HIGH3000
#defineFIRST_STAGE_TARGET_LOW2500
#defineFIRST_STAGE_TARGET_HIGH_FINE3500
#defineFIRST_STAGE_TARGET_LOW_FINE2000
#defineFIRST_STAGE_STEP2
#defineFIRST_STAGE_FINE_STEP1
2）全局变量
//脉搏血氧信号，存储脉搏血氧几个处理方法后的值
int32_tir_heart_signal;
//红外光，OA1输出经过平均滤波后，等待数字去直流
int32_tvs_heart_signal;
//红光，OA1输出经过平均滤波后，等待数字去直流
int32_tir_heart_signal_ac;
//红外光，经过数字去直流，进入计算窗口，参加平方和的累加
int32_tvs_heart_signal_ac;
//红光，经过数字去直流，进入计算窗口，参加平方和的累加
int32_tsum_ir_heart_signal_ac=0;
//红外光，信号平方和累加值，一个周期计算平均功率
int32_tsum_vs_heart_signal_ac=0;
//红光，信号平方和累加值，一个周期计算平均功率
//计算过程信号
intgroup_wave[512];
//用于显示，循环队列，存储几个周期内的ir_heart_signal_ac信号
intoffset_wave=0;
//循环队列队列头
intflag_initial=1;
//初始化标志位
intsample_count=0;
//采样计数，每个周期清空，重新计数
intnum_beat=0;
//初始值为1，下一个脉搏后为2，计算平均功率和血氧饱和度，重新置1
intflag_jump=0;
//脉搏波周期判断，是否处于离开波谷的状态
intsample_jump=0;
//离开波谷时的采样计数，到20则已离开波谷，置0，flag_jump置1
//循环队列，以滑动窗口的形式判断当前是否为脉搏波波谷
intgroup_caculate[64];
//用于脉搏周期判断的循环队列，存储64个ir_heart_signal_ac信号
intoffset_caculate=0;
//队列头位置
intmin;
//队列中最小值
intlocation_min;
//最小值位置
intlocation_min_adjust;
//最小值相对与队列头的位置，如果是32则确认一个波谷
//最终结果
//脉率
unsignedintheart_rate=6000;
//脉率最终测量结果，初始值为60.00
unsignedintgroup_heart_rate[8];
//最近8秒内的脉率，循环队列，初始化为6000
intoffset_heart_rate=0;
//队列头
unsignedintsample_heart_rate;
//脉率当前原始结果，经过一定调整后进入group_heart_rate[8]
int32_tsum_heart_rate;
//最近8秒的脉率累加值，除以8得到新的heart_rate
//脉搏血氧饱和度
unsignedintSpO2=9500;
//血氧饱和度最终测量结果，初始值为95.00
unsignedintgroup_SpO2[8];
//最近8秒内的血氧饱和度，循环队列，初始化为9500
intoffset_SpO2=0;
int32_tsum_SpO2;
//最近8秒的血氧饱和度累加值，除以8得到新的heart_rate
//控制参数
intfresh=0;
//调试使用，无意义
//反馈控幅和OA1参考电压的参数
intled_tab=0;
//控制开启红光还是红外光，每次中断切换状态
intir_LED_level;
//ir驱动幅度，控制Q3基极，范围1到2500，数字越大，亮度越弱
intvs_LED_level;
//vs驱动幅度，控制Q4基极，范围1到4095，数字越大，亮度越弱
intir_dc_offset=4095;
//ir灯直流参考电压，开启红外LED时，控制OA1正向输入端
intvs_dc_offset=4095;
///vs灯直流参考电压，开启红光LED时，控制OA1正向输入端
intir_dc_offset_second=0;
//数字去直流时的直流跟随量
intvs_dc_offset_second=0;
//数字去直流时的直流跟随量
//运放输出的输出
intir_sample;
//ir灯，OA0的输出，根据该输出改变ir_LED_level
intvs_sample;
//vs灯，OA0的输出，根据该输出改变vs_LED_level
3）子函数
unsignedlongisqrt32（registerunsignedlongh）;
//开方运算
int16_tir_filter_test（int16_tsample）;
//平均滤波器_红外
int16_tvs_filter_test（int16_tsample）;
//平均滤波器_红光
2、程序主体（请参照pulsoximeter.c文件）
1）晶振、电源设置
2）初始化操作：
group_heart_rate[8]初始化为6000，sum_heart_rate初始化为48000，group_SpO2[8]初始化为9500，sum_SpO2初始化为76000。
3）DAC设置，ir_LED_level初始化为2500，vs_LED_level初始化为900。
ADC设置。
定时器设置，200Hz采样中断，1600Hz用于PWM输出。
4）设置完，进入低功耗模式
5）中断处理程序，200Hz中断，中断进入后或者进入红光LED流程，或者进入红外LED流程，都要根据输入调整相应参数，进行平均滤波，去直流处理。
两种流程其他计算上有所不同：
在红光流程中主要进行两路信号平方和累加、采样计数、脉搏血氧饱和度和脉率的计算；
红外流程里主要进行的是脉搏周期的判断。
两个流程的具体操作如下。
红光流程：
关闭两路灯，设置参数，开启红光LED，读取输入，关闭红光LED，根据输入调整参数，平均滤波，去直流，循环队列更新，是否处于找到波谷的状态（num_beat由1变为2，找到，否则未找到），未找到则计算两路平方和，采样计数累加，找到则计算脉搏血氧饱和度和脉率，平方和、采样计数置0。
红外流程：
关闭两路灯，设置参数，开启红光LED，读取输入，关闭红光LED，根据输入调整参数，平均滤波，去直流，循环队列更新，是否处于离开波谷的状态（flag_jump==0时为寻找状态，flag_jump==0时为离开状态），寻找状态找到循环队列中最小值及位置，判断是否波谷，不是波谷继续寻找，是波谷则进入离开状态，离开状态仅计数，计数满20次进入寻找状态。
中断程序代码如下所示：
//红光流程
if（led_tab==0）//led_tab==0，打开红光LED
{
led_tab=1;
//切换led_tab，下一次进入红外流程
P2OUT|=BIT2;
//关灯
P2OUT|=BIT3;
DAC12_0CTL&
=~DAC12ENC;
//开启DAC，根据vs_LED_level给出幅度
=~DAC12OPS;
DAC12_0CTL|=DAC12ENC;
DAC12_0DAT=vs_LED_level;
//红光LED驱动幅度
DAC12_1DAT=vs_dc_offset;
//红光去直流电路的参考电压，OA1正向输入
P2OUT&
=~BIT3;
//开灯，红光LED
ADC12CTL0&
=~ENC;
//开启DAC，读取OA0、OA1输出
ADC12CTL0|=ENC;
for（m=1;
m<
=1500;
m++）//伪循环提供DAC转换时间，红光LED保持开
}
vs_sample=ADC12MEM0;
//OA0输出结果
i=ADC12MEM1;
//OA1输出结果
//OA0输出，根据全局参量控制LED的驱动幅度
if（vs_sample>
=FIRST_STAGE_TARGET_HIGH||vs_sample<
=FIRST_STAGE_TARGET_LOW）
if（vs_sample>
=FIRST_STAGE_TARGET_HIGH）
=FIRST_STAGE_TARGET_HIGH_FINE）
vs_LED_level+=FIRST_STAGE_STEP;
else
vs_LED_level+=FIRST_STAGE_FINE_STEP;
if（vs_LED_level>
=4095）
vs_LED_level=4095;
if（vs_sample<
=FIRST_STAGE_TARGET_LOW_FINE）
vs_LED_level-=FIRST_STAGE_STEP;
vs_LED_level-=FIRST_STAGE_FINE_STEP;
if（vs_LED_level<
=1）
vs_LED_level=1;
//OA1输出，控制OA1输入的参考电压
if（i>
if（vs_dc_offset>
0）
vs_dc_offset--;
elseif（i<
100）
if（vs_dc_offset<
4095）
vs_dc_offset++;
//关闭DAC
_NOP（）;
//实时处理
vs_heart_signal=vs_filter_test（i）;
//OA1输出，平均滤波处理
vs_dc_offset_second+=（（vs_heart_signal-vs_dc_offset_second）>
>
7）;
//数字直流跟随
vs_heart_signal_ac=vs_heart_signal-vs_dc_offset_second;
//去直流
group_wave[offset_wave]=ir_heart_signal_ac+4000;
//加4000保证脉搏波信号为正
offset_wave=（offset_wave+1）&
0x1ff;
//循环队列更新，用于显示
group_caculate[offset_caculate]=ir_heart_signal_ac;
//循环队列更新，用于脉搏判断
offset_caculate=（offset_caculate+1）&
0x3f;
if（num_beat>
=1）//num_beat是否为1
sample_count++;
//采样计数
//两路信号平方和累加
sum_vs_heart_signal_ac+=（（vs_heart_signal_ac*vs_heart_signal_ac）>
10）;
sum_ir_heart_signal_ac+=（（ir_heart_signal_ac*ir_heart_signal_ac）>
=2）//num_beat是否为2，为2表示找到一个新的波谷
int32_tx=isqrt32（sum_vs_heart_signal_ac）;
//平方和开方
int32_ty=isqrt32（sum_ir_heart_signal_ac）;
int32_tw=100*x/y;
//平均功率之比R×
100
sum_SpO2-=group_SpO2[offset_SpO2];
//8秒内血氧饱和度之和减去8秒前的值
//计算当先新的脉搏血氧饱和度，拟合公式110-25×
R，R为平均功率之比
group_SpO2[offset_SpO2]=11000-25*w;
//调整新的脉搏血氧饱和度，变化不能超过3个百分点，范围在85到100之间
if（group_SpO2[offset_SpO2]>
（group_SpO2[（offset_SpO2-1）&
0x07]+300））
group_SpO2[offset_SpO2]=group_SpO2[（offset_SpO2-1）&
0x07]+300;
elseif（group_SpO2[offset_SpO2]<
0x07]-300））
0x07]-300;
10000）
group_SpO2[offset_SpO2]=10000;
8500）
group_SpO2[offset_SpO2]=8500;
sum_SpO2+=group_SpO2[offset_SpO2];
//8秒内血氧饱和度之和加上当前的值
offset_SpO2=（offset_SpO2+1）&
0x07;
SpO2=sum_SpO2/8;
//计算平均值，得到最终结果
//清空计数和变量重置
sum_vs_heart_signal_ac=0;
//平方和累加值置零
sum_ir_heart_signal_ac=0;
//平方和累加值置零
//脉率的计算
sample_heart_rate=600000/sample_count;
//由脉搏周期换算成脉率
num_beat=1;
//脉搏计数重置成1
sample_count=0;
//采样计数置0
if（sample_heart_rate<
1000||sample_heart_rate>
18000）//明显错误的结果
//8秒内脉率之和减去8秒前的值
sum_heart_rate-=group_heart_rate[offset_heart_rate];
//循环队列更新，得到当前脉率
group_heart_rate[offset_heart_rate]=sample_heart_rate;
//8秒内脉率之和加上当前值
sum_heart_rate+=group_heart_rate[offset_heart_rate];
offset_heart_rate=（offset_heart_rate+1）&
//求平均值，为脉率最终结果
heart_rate=sum_heart_rate/8;
fresh=1;
//红外流程
else
//前面部分与红光部分一致，关灯，设置参数，开灯，读取运放输出，关灯，平均滤波，去//直流，不再做注释，注释的主要是脉搏周期的判断部分
led_tab=0;
DAC12_0CTL|=DAC12OPS;
DAC12_0DAT=ir_LED_level;
//红外LED驱动幅度
DAC12_1DAT=ir_dc_offset;
//OA1输入参考电压
=~BIT2;
//开灯
m++）
ir_sample=ADC12MEM0;
//OA0输出，用以控制LED驱动幅度
//OA1输出，初始未处理的信号
j=ADC12MEM2;
k=ADC12MEM3;
//OA0输出，控制LED驱动幅度
if（ir_sample>
=FIRST_STAGE_TARGET_HIGH||ir_sample<
ir_LED_level+=FIRST_STAGE_STEP;
ir_LED_level+=FIRST_STAGE_FINE_STEP;
if（ir_LED_level>
=2500）
ir_LED_level=2500;
if（ir_sample<
ir_LED_level-=FIRST_STAGE_STEP;
ir_LED_level-=FIRST_STAGE_FINE_STEP;
if（ir_LED_level<
ir_LED_level=1;
if（ir_dc_offset>
ir_dc_offset--;
100）
if（ir_dc_offset<
ir_dc_offset++;
T_body_signal=j;
T_enviroment_signal=k;
ir_heart_signal=ir_filter_test（i）;
//初始信号滤波处理
ir_dc_offset_second+=（（ir_heart_signal-ir_dc_offset_second）>
ir_heart_signal_ac=ir_heart_signal-ir_dc_offset_second;
//是否为程序启动状态，此时flag_initial==1
if（flag_initial==1）
if（offset_wave>
=500）
flag_initial=0;
{
//脉搏周期的判断
if（flag_jump==0）//flag_jump==0，表示处在寻找波谷状态
sample_jump=0;
//离开波谷时的采样计数置0
//寻找group_caculate[64]循环队列中的最小值及其位置
min=group_caculate[0];
location_min=0;
for（inti=1;
i<
64;
i++）
if（min<
group_caculate[i]）
min=group_caculate[i];
location_min=i
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