户外锻炼环境参数与脉率检测仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种户外锻炼环境参数与脉率检测仪。
【背景技术】
[0002]目前，随着社会的发展，人们的生活节奏加快，越来越多的人身体都处于亚健康状态，户外锻炼成为多数人选择的一种锻炼方式。然而环境状况对户外锻炼质量有着很大的影响，如在雾霾天气就不宜锻练，雾滴中含有许多有害物质，锻练时必将大量吸入有害物，越是活动吸入越多，不但起不到健身效果反而有相反效果；如果气温低，易诱发感冒，支气管炎急性发作，心绞痛及脑卒中，或心肌梗等疾病；冬季日出前，地面温度低，空气中CO, C02等污染物含量高，在这种环境下活动，吸入过多会出现:乏力、头晕、喉炎等、危害身体健康。严重者则会引起对心脑血管急病，基于此，为户外锻炼者检测周围环境是否适合锻炼尤为重要。
[0003]脉搏是人体的生理参数之一，而脉搏的强度、次数等都与人体的健康状况有着密切的关系，一些常见病，如心脏病炎等一系列疾病都会在脉率上加以反映。脉搏的频率一般来说与身体的负荷量成正比，即身体的负荷越大，脉搏频率越高，反之则越低。用测脉率的方法来掌握运动量可适用于男女老幼。如果运动过度，可能会出现体内升糖激素水平升高，使血糖升高；同时过量的运动还可脂肪分解产生酮题，在胰岛素不足时，导致酮症酸中毒。所以适时检测脉率值，控制锻炼程度很有必要。
[0004]现已公布的关于户外锻炼环境参数与脉率检测的专利，大多是单一的检测环境状况，如中国专利申请号93211005.3公开的便携式环境综合检测报警仪，或者是单一的检测脉率，如中国专利申请号201120277183.3公开的一种单片机控制的脉搏计数仪，以及中国专利申请号200720311215.0公开的智能脉搏仪。但是将两者智能化的考虑在一起的极少。
[0005]基于此，我们提出了同时从环境状况和生理信号两个方面为户外锻炼者进行实时检测，重点设计了脉率获取电路及环境状况检测模块，形成一个完整的系统，方便户外锻炼者锻炼。
【发明内容】
[0006]本实用新型要解决的技术问题是提供一种户外锻炼环境参数与脉率检测仪。
[0007]为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:户外锻炼环境参数与脉率检测仪，包括生理信号采集模块、环境数据采集模块、双限比较器、单片机、液晶显示模块、警报模块；
[0008]生理信号采集模块包括PVDF压电薄膜、生理信号预处理电路；
[0009]PVDF压电薄膜传感脉搏波信号，通过生理信号预处理电路对脉搏波信号进行调整，同时分两路输入给单片机，一路直接送给单片机的片上A/D，另一路通过双限比较器将模拟信号变换成数字量输入给单片机数字输入口；
[0010]环境数据采集模块包括温度传感器、湿度传感器；温度传感器、湿度传感器采集环境的温度、湿度数字量信号并传送到单片机；
[0011]单片机接收脉搏波信号进行A/D转换，同时接收对应脉率的数字信号、温湿度数字信号，通过数字去噪、滤波处理，然后计算出脉率值和环境锻炼指数，存储对应脉搏波形可供实时显示或回放；
[0012]液晶显示模块实时显示脉率、环境锻炼指数，以及脉搏波波形；
[0013]一旦脉率值或者环境变量严重超标，单片机将发出报警信号传送到警报模块，由警报模块进行声光报警提示。
[0014]作为优选，生理信号预处理电路由电荷放大电路、一级放大电路、低通滤波电路、50Hz陷波电路、二级放大电路依次连接而成。
[0015]作为进一步优选，电荷放大电路采用TI公司的零漂移高精确度低功耗的轨至轨0PA2333放大器。
[0016]作为进一步优选，低通滤波电路为截止频率30Hz的六阶巴特沃兹有源低通滤波器。
[0017]作为进一步优选，一级放大电路和二级放大电路采用的放大器为AD620。
[0018]作为优选，单片机采用TI低功耗系列的MSP430单片机。
[0019]作为优选，液晶显示模块包括触摸式液晶屏。
[0020]作为优选，温度传感器、湿度传感器器采用温湿度数字传感器AM2302。
[0021]本实用新型的有益效果是:
[0022]可以同时或分别检测环境温湿度以及人体脉率或脉搏波形，并可将检测的环境温湿度数据转换为环境锻炼指数，方便户外锻炼者使用，也可以用于独居老人的室内身体状况检测。
【附图说明】
[0023]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0024]图1为本实用新型户外锻炼环境参数与脉率检测仪实施例的结构框图；
[0025]图2为本实用新型户外锻炼环境参数与脉率检测仪实施例的生理信号采集模块的结构图；
[0026]图3为本实用新型户外锻炼环境参数与脉率检测仪实施例的电荷放大电路原理图；
[0027]图4为本实用新型户外锻炼环境参数与脉率检测仪实施例的低通滤波电路原理图；
[0028]图5为本实用新型户外锻炼环境参数与脉率检测仪实施例的50Hz陷波电路原理图；
[0029]图6为本实用新型户外锻炼环境参数与脉率检测仪实施例的一级或二级放大电路原理图。
【具体实施方式】
[0030]如图1所示，户外锻炼环境参数与脉率检测仪，由生理信号采集模块、环境数据采集模块、双限比较器、单片机、液晶显示模块、警报模块组成。
[0031]生理信号采集模块用于采集人体脉搏波信号，由PVDF压电薄膜采集脉搏波信号，并通过生理信号预处理电路对脉搏波信号进行调整，同时分两路输入给单片机。一路直接送给单片机的片上A/D ;另一路通过双限比较器将模拟信号变换成数字量输入给单片机数字输入口。这两种方式分别为低信噪比和高信噪比下的脉率检测服务。
[0032]环境数据采集模块由温湿度传感器采集环境的温度、湿度信号。
[0033]单片机接收脉搏波信号进行A/D转换，同时接收对应脉率的数字信号、温湿度数字信号，通过数字去噪、滤波处理，然后计算出脉率值和环境锻炼指数，存储对应脉搏波形可供实时显示或回放。
[0034]液晶显示模块用于实时显示脉率和环境锻炼指数，及脉搏波波形，并给出清晰易懂的提示。
[0035]警报模块可以在一旦脉率值或者环境参数严重超标的情况下，单片机将发出报警信号传送到警报模块，由警报模块进行声光报警提示。
[0036]由于在户外锻炼环境参数与脉率检测仪在使用过程中，脉搏传感器采集信号后，因为脉搏信号中会掺杂各种噪音，所以要通过生理信号预