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STM32 PulseSensor心跳传感器驱动代码

news 来源：原创 2025/5/6 6:56:13

STM32CubeMX中准备工作：

1、设置AD 通道

2、设置一个定时器中断，间隔时间2ms，我这里采用的是定时器7

3、代码优化01

PulseSensor.c文件

#include "main.h"
#include "PulseSensor/PulseSensor.h"/******************外设部分用变量*********************/
//定时器间隔时间:2ms
volatile  uint8_t DelayPulseSensor_Output=0;  //500ms   
//AD采样值
volatile  uint16_t ADPulseSensor;            // ADC转换值，设置为halfword 半字节格式 采样时间为239.5周期/******************心率算法采集部分*********************/
_Bool ReadHeartRateFlag = 0;				        //读取到正确心率标志位uint16_t BPM;                   		    //脉搏率==就是心率
uint16_t Signal;               		    //传入的原始数据。
uint16_t IBI = 600;            		    //节拍间隔，两次节拍之间的时间（ms）。计算：60/IBI(s)=心率（BPM）
_Bool Pulse = false;     //脉冲高低标志。当脉波高时为真，低时为假。
_Bool QS = false;        //当发现一个节拍时，就变成了真实
uint16_t rate[10];                    //数组保存最后10个IBI值。
uint32_t sampleCounter = 0; //用于确定脉冲定时。
uint32_t lastBeatTime = 0;  //用于查找IBI
uint16_t P =512;                      //用于在脉冲波中寻找峰值
uint16_t T = 512;                     //用于在脉冲波中寻找波谷
uint16_t thresh = 512;                //用来寻找瞬间的心跳
uint16_t amp = 100;                   //用于保持脉冲波形的振幅
uint16_t Num;
_Bool firstBeat = true;  //第一个脉冲节拍
_Bool secondBeat = false;//第二个脉冲节拍，这两个变量用于确定两个节拍void PulseSensor_Read(uint16_t PulseSensorValue)
{unsigned char i = 0;unsigned int  runningTotal;//		读取到的值右移2位，12位-->10位Signal = PulseSensorValue/4;     //读取A/D转换数据
//		Signal=Get_Adc_Average(ADC_Channel_0,1)>>2;//读取A/D转换数据sampleCounter = HAL_GetTick();              //利用系统滴答时钟，单位:msNum = sampleCounter - lastBeatTime;          //监控最后一次节拍后的时间，以避免噪声	 //发现脉冲波的波峰和波谷if(Signal < thresh && Num > (IBI/5)*3)  	//为了避免需要等待3/5个IBI的时间{ if (Signal < T)                         //T是阈值{T = Signal;                         //跟踪脉搏波的最低点，改变阈值}}if(Signal > thresh && Signal > P)        	//采样值大于阈值并且采样值大于峰值{P = Signal;                             //P是峰值，改变峰值}                                        //开始寻找心跳,现在开始寻找心跳节拍//当脉冲来临的时候，signal的值会上升if (Num > 250)                              //避免高频噪声{ if ( (Signal > thresh) && (Pulse == false) && (Num > (IBI/5)*3) ){        Pulse = true;                       //当有脉冲的时候就设置脉冲信号
//				LED_ON();							//打开LED，表示已经有脉冲了IBI = sampleCounter - lastBeatTime; //测量节拍的ms级的时间lastBeatTime = sampleCounter;       //录下一个脉冲的时间。if(secondBeat)						//如果这是第二个节拍，如果secondBeat == TRUE，表示是第二个节拍{                        		secondBeat = false;             //清除secondBeat节拍标志i = 0;for( i=0; i<=9; i++)			//在启动时，种子的运行总数得到一个实现的BPM。{                 rate[i] = IBI;                     		}}if(firstBeat)                        //如果这是第一次发现节拍，如果firstBeat == TRUE。{firstBeat = false;               //清除firstBeat标志secondBeat = true;               //设置secongBeat标志return;                          //IBI值是不可靠的，所以放弃它。}   //保留最后10个IBI值的运行总数。runningTotal = 0;                  	 //清除runningTotal变量     for(i=0; i<=8; i++)                  //转换数据到rate数组中{rate[i] = rate[i+1];              // 去掉旧的的IBI值。 runningTotal += rate[i];          //添加9个以前的老的IBI值。}rate[9] = IBI;                        //将最新的IBI添加到速率数组中。runningTotal += rate[9];              //添加最新的IBI到runningTotal。runningTotal /= 10;                   //平均最后10个IBI值。BPM = 60000/runningTotal;             //一分钟有多少拍。即心率BPMQS = true;                            //设置量化自我标志Quantified Self标志}                       }//脉冲开始下降if (Signal < thresh && Pulse == true)  		//当值下降时，节拍就结束了。{
//			LED0=1; 								//灯灭Pulse = false;                         	//重设脉冲标记，这样方便下一次的计数amp = P - T;                           	//得到脉冲波的振幅。thresh = amp/2 + T;                    	//设置thresh为振幅的50%。P = thresh;                            	//重新设置下一个时间T = thresh;}//没有检测到脉冲，设置默认值if (Num > 2500)                    	 		//如果2.5秒过去了还没有节拍{ thresh = 512;                          	//设置默认阈值P = 512;                               	//设置默认P值T = 512;                               	//设置默认T值lastBeatTime = sampleCounter;          	//把最后的节拍跟上来。      firstBeat = true;                      	//设置firstBeat为true方便下一次处理secondBeat = false;                    	//设置secondBeat为false方便重新处理QS = false; 							//清除标志}
}/* */
uint16_t PulseSensor_Output(_Bool SensorFlag)
{uint16_t BPM_Output;    //传递心率值if (SensorFlag)					//读取到了心率信号{			SensorFlag = 0; 				//清除标志 等待下一次读取if(BPM>HEART_MIN_ERROR&&BPM<HEART_MAX_ERROR)		//读取到的值再正常心率区间 40-160内{ReadHeartRateFlag = 1;			//标志位置1//          printf("心率值：%d \n",BPM);BPM_Output=BPM;BPM=0;}else{ReadHeartRateFlag = 0;			//标志位清零BPM_Output=0;               //输出0}	}return BPM_Output;
}

PulseSensor.c文件

#ifndef __PulseSensor_H
#define __PulseSensor_H #define true 1
#define false 0#define HEART_MAX_ERROR		160		//心率的不可到值，超过此值表示传感器出错
#define HEART_MIN_ERROR		40		//心率的不可到值，低于此值表示传感器出错extern volatile  uint8_t DelayPulseSensor_Output;  //500ms  
extern volatile  uint16_t ADPulseSensor;            // ADC转换值，设置为半字节格式extern uint16_t IBI;          //相邻节拍时间
extern uint16_t BPM;          //心率值             
extern uint16_t Signal;       //原始信号值            
extern _Bool QS;              //发现心跳标志void PulseSensor_Read(uint16_t PulseSensorValue);
uint16_t PulseSensor_Output(_Bool SensorFlag);
#endif

main.c中省略了设置，主要就是将取样AD值放入定时器中断里计算。

while (1){/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */ADPulseSensor=ADC_ConvertedValue[0];      //将AD采样数据传递出去。if(DelayPulseSensor_Output >= 250)   //500ms 间隔{DelayPulseSensor_Output=0;printf("心率值：%d\n",PulseSensor_Output(QS));}}/*** 函数功能: 在非阻塞模式下的周期经过的回调* 输入参数: 无* 返 回 值: 无* 说    明：系统中各定时*/
void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback (TIM_HandleTypeDef * htim)
{//TIM7 用于基础定时计算，时间为：2msif(htim->Instance==TIM7){DelayPulseSensor_Output++;    //HAL_TIM_Base_Stop_IT(&htim7);     //关闭定时器PulseSensor_Read(ADPulseSensor);  //读取心跳数据HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim7);    //开启定时器}
}

结果如下，手按上去后，需要等个10秒左右，数据才稳定。