采用可編程SoC設(shè)計(jì)心率監(jiān)控器

　　本文將概括介紹什么是心率監(jiān)控器以及其在當(dāng)今世界所發(fā)揮的作用。然后，本文還將討論簡(jiǎn)單的手持式心率監(jiān)控器在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的事項(xiàng)。最后，我們還將介紹如何通過(guò)單部可編程片上系統(tǒng)(PSoC)來(lái)實(shí)現(xiàn)心率監(jiān)控器。

　　什么是心率監(jiān)控器?

　　心率監(jiān)控器是一款用于監(jiān)測(cè)人體心跳速率的器件。心率的單位是bpm(每分鐘心跳數(shù))。人體的心跳速率根據(jù)其日常身體活動(dòng)、睡眠和基本健康狀況的不同而有所差別。

　　心率監(jiān)控器通常用于健身設(shè)備和某些醫(yī)院設(shè)備中，可診斷心動(dòng)過(guò)速[1]和心律失常[2]等心血管疾病。如今，許多OEM廠商都開(kāi)始支持基于智能手機(jī)互聯(lián)型及手持/配戴型健康監(jiān)測(cè)產(chǎn)品。

　　健身設(shè)備中的心率監(jiān)控器需求

　　全世界的人民都越來(lái)越重視健康和健身。加強(qiáng)體育鍛煉是保持健康的最常用方法之一，因?yàn)楹芏嗳税l(fā)現(xiàn)很難通過(guò)改變飲食習(xí)慣來(lái)促進(jìn)身體健康。在這種情況下，如果一個(gè)人想要堅(jiān)持有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)和鍛煉，那就最好能夠明白心率監(jiān)控如此必要的原因。

　　在體育運(yùn)動(dòng)中跟蹤心率能讓人們確保其健身活動(dòng)的安全性。一個(gè)人在休息狀態(tài)下的正常心率為每分鐘60到100次。但是，人體在進(jìn)行體育運(yùn)動(dòng)時(shí)心率會(huì)增加，一個(gè)人所能承受的最大心率因年齡而異，年齡越大，最大心率就越低[3].在運(yùn)動(dòng)中記錄心率的另一個(gè)好處就是能夠評(píng)估人們的健康改善狀況。

　　此外，很多用戶也想要知道他們一天中能消耗多少卡路里。健身房里大多數(shù)健身相關(guān)的設(shè)備都內(nèi)置心率監(jiān)控器以及卡路里計(jì)算器。但是，更喜歡慢跑或散步的人們不愿借助機(jī)器輔助鍛煉，那么他們就需要有一款便攜式手持設(shè)備來(lái)監(jiān)控他們的心率。

　　心臟跳動(dòng)過(guò)程中的血液流動(dòng)行為

　　心肌的收縮與舒張使血液能夠流進(jìn)和流出心臟。在每個(gè)心動(dòng)周期中，心臟中稱為竇房結(jié)的一組組織會(huì)產(chǎn)生電脈沖擴(kuò)散到整個(gè)心臟，從而引起心肌有節(jié)律地收縮和舒張。在每個(gè)心動(dòng)周期中，血管也會(huì)搏動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)血液在人體內(nèi)各個(gè)部位的流動(dòng)。

　　測(cè)量心率的一般位置是在胳膊肘、手腕、頸部、膝部后區(qū)(腘動(dòng)脈)和胸部(通常使用聽(tīng)診器)。心率監(jiān)控器可用于在這些位置測(cè)量心跳。但是，很多心率監(jiān)控器體積大，難以攜帶，如果身體有復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，就無(wú)法在這些位置監(jiān)控心率。但另一方面，心跳其實(shí)也可以在手指尖和耳垂底部等其它任何部位觸摸到，這就為便攜式心率監(jiān)控器的推出提供了靈活性。

　　根據(jù)心率計(jì)算卡路里

　　鍛煉中消耗的卡路里取決于整個(gè)鍛煉過(guò)程中的平均心率和鍛煉時(shí)長(zhǎng)。卡路里計(jì)算中使用的其它元素為常量。因此，便攜式心率監(jiān)控器也能提供顯示消耗卡路里的功能。

　　下面列出的方程式[4]詳細(xì)介紹了如何根據(jù)心率計(jì)算消耗的卡路里。

　　男性消耗卡路里的準(zhǔn)確計(jì)算公式(千卡)：

　　消耗的卡路里={[年齡(年)x 0.2017]+[體重(公斤)x 0.1988]+(每分鐘心跳數(shù)x 0.6309)- 55.0969}x鍛煉持續(xù)時(shí)間(分)/ 4.184—(A)

　　女性消耗卡路里的準(zhǔn)確計(jì)算公式(千卡)：

　　消耗的卡路里= {[年齡(年)x 0.074]+[體重(公斤)x 0.1263]+(每分鐘心跳數(shù)x 0.4472)- 20.4022} x鍛煉持續(xù)時(shí)間(分)/ 4.184 ——(B)

　　開(kāi)始計(jì)算前應(yīng)在設(shè)備中手動(dòng)輸入人的年齡和體重。