技术领域
本发明涉及可穿戴式运动心率检测设备领域，特别涉及一种超低功耗运动心率检测无线模块。
背景技术
心率（HR）是指单位时间内心脏博动的次数，它既可以作为评定运动负荷适宜与否，以及心脏机能状态的指标和依据，又能够作为判断某一阶段内机体是否有过度疲劳和评定运动程度的指标。心率的测定在运动训练中有着非常重要的的意义，在运动时使用心率监测，他可以提供量化的锻炼结果反映运动时身体信息、有助增强心肺机能、减少肌肉拉伤和酸痛、使内部锻炼效果最大化、防止过度锻炼导致身体伤害和锻炼力度不足、为减肥，肌肉健美等提升健身效果。下面是最佳运动心率控制区域计算法：
最大运动心率=（220─现在年龄）×0.8，
最小运动心率=（220─现在年龄）×0.6，
如果在有氧运动的时候控制好心率，不仅可以保护和增强自己的心脏功能，还能最大限度地燃烧脂肪，达到很好的塑性和减脂效果。不单进行锻炼时应该监测心率，而且对于老年人或有心脏、心血管疾病者也应该经常监测心率变化。要十分注意心率的过度变化，因为这可能是一些不好的征兆，应立即进行医学检查。
目前许多医疗设备可以检测心率，但是局限于静止心率，不能在运动时测量心率，体积较大，不方便携带。而在运动中采集实时心率数据，杂光、汗液、肤色以及运动过程中测量设备与皮肤之间的相对移动等因素对测量的干扰很大，光学传感器与皮肤之间的相对运动会降低光信号的灵敏度，此外，运动的频率分量也可能会被视为心率测量，因此必须测量该运动并进行补偿，优化算法。
主流的心率监测技术主要分两种：一种是光电透射测量法，利用光反射的光电传感测量方式，利用血管内血液血红蛋白的吸光度的变化来测量脉搏，产品装有红外发射光束回路和接收反射回路，这种方法测量心率优点是非常简便无需胸带；另一种是心动电流测量法，利用电势的电极传感测量方式。其中，光电方式目前达不到电极传感器的精度，相对而言误差较大，但它好处是可以佩戴在手腕上，佩戴方便；而电极传感器则需要用户有意识地进行测量，不能实现远程监控，例如心率带，这种方法检测精度较高，但是使用起来不方便，松了容易掉，紧了佩戴不舒服，由于经常被汗渍侵湿，会让其变得很脏，降低使用寿命。
由此可见，上述各种情况和因素影响，使在运动中测量心率难度增加，无法很好的得到准确的运动心率数据。
发明内容
本发明的任务是针对现有技术的不能在运动时准确测量心率，解决体积功耗问题创造的一种超低功耗运动心率检测无线模块，使用户在运动过程中也能实时准确的监测自己心率状态，得到运动中心率变化数据，从而制定科学合理的运动计划，提升运动效率以及锻炼效果。
本发明是采用的光电透射测量法的原理，根据组织光学中对光在生物组织中的传播、分布以及光与组织的相互作用的描述与研究，当某个波长的光通过（射入）生物体组织时，人体组织(皮肤、脂肪、血液、肌肉等)将对光产生散射和吸收，使检测到的光强衰减，其中皮肤、肌肉和骨骼等其他组织对光的吸收几乎是不变的，但是当透光区域存在动脉血管搏动或者静脉血管充盈时，随着血流量的增减，血液中主要的吸光成分血红蛋白含量也相应的增减，血液对光的吸收量也将随之变化，血管充盈时，光吸收量最大，检测到的光强度最小。光电透射测量法又分为红光测量和绿光测量。红光，是利用血管内血液血红蛋白的吸光度的变化来测量脉搏，靠红外发射光束回路和接收反射回路，但信号极为微弱而非常容易受到外界干扰而造成测量数据不准确，且一般需要安静的状态下测量。绿光，其原理是皮肤下的血液在脉动的时候会发生密度改变而引起透光率的变化，心脏跳动的一瞬，皮肤下流通的血液量增加，吸收更多绿光；而心跳间隙，吸收的绿光就少一些，它可以持续测量心率（运动中亦可），计算平均心率，记录最大心率等。因此，绿光更加适合检测运动过程中的心率。本发明，是采用绿光光电测量法原理来实现对心率的测量，测量模块由一个光源及一个接收所述光源发出的光线的光敏传感器和心率检测信号处理芯片组成。光源发出光信号进入皮肤毛细血管，反射回来的信号由光敏传感器接收，提取脉搏波，经过采样保持、差分放大、信号滤波，对比发出的原始信号，将模拟信号转变成数字信号，在心率检测信号处理芯片里将模拟脉冲信号进行频域计算得到心率值。
由于不同运动状态中的心率数据会有差异，例如走路、跑步、骑行、滑雪等运动，在运动过程中运动幅度不同，加速度不同，造成检测模块与皮肤接触位置也会发生不同的改变，影响测量数据结果。为了解决上述可能出现的问题，提高测量精度，本发明引入了六轴陀螺仪加速度传感器，支持姿势识别感应，它能准确检测判断出用户的运动状态，针对不同的运动状态，开发出适合不同运动状态下的专属心率算法，提高心率检测准确度。
用户通过获取的实时运动心率数据，控制运动强度，让心率落在适合自己的范围或设定目标范围，若任一时刻心率数值高于所设上限值或低于所设下限值，则通过及时调整，让心率值回到所设目标范围。通过六轴陀螺仪检测到的计步数据和消耗卡路里数据，完成计划运动量。为了实现模块的低功耗要求，在满足需要的前提下，选择低功耗的芯片，对模块的数字电路进行使能控制，设计合理的电源解决方案，采用绿光测量，以最大程度的降低模块的运行功耗。
附图说明
下面是结合附图对本发明作进一步说明：
图1表示本发明所述的一种超低功耗运动心率检测无线模块的功能结构方框图；
图2表示本发明所述的一种超低功耗运动心率检测无线模块的信号采集流程图。
具体实施方式
参照图1一种超低功耗运动心率检测无线模块的功能结构方框图，主要包括LED光传感器1、信号处理单元2、运动状态监测单元3、微处理单元4、蓝牙通信单元5、输出单元7、数据存储单元6。图中LED光传感器1包括一个发出光线的LED及至少一个接收所述光源发出的光线的光敏传感器，光敏传感器将接收到的模拟信号传输到信号处理单元2，在信号处理单元2中将模拟信号进行初步的降噪处理以及对经过毛细血管而衰减的信号进行补偿，并将初步处理后的模拟信号数据转变成数字信号，发送给微处理单元4。图中运动状态监测单元为的六轴陀螺仪，包括三轴加速度三轴陀螺仪，监测运动加速度，通过先进的算法判断出运动状态类型，将处理结果数据包发送给微处理单元4。微处理单元4同时连接了信号处理单元2与运动状态监测单元3，将接收到的从两个部分经过初步处理的数据包，采用独有的先进算法，将初步处理的心率数据与运动状态类型数据进行整合，提取出精确的运动状态下的心率数据。数据结果可通过蓝牙通信单元5传输到智能终端9，通过智能终端实时显示出来。也可以将微处理单元4处理好的数据存入数据存储单元6或者输出数据显示到输出单元7，由于数据存储单元6的存在，模块是可以脱离智能终端独立运行的。整个系统都是由电源模块8供电运行的。
图2是信号采集流程图，步骤11为初始化步骤，整个模块所有单元部分准备就绪，随时可以开始工作。步骤12为休眠、等待接收信号，没有信号到来的时候为休眠状态，以降低整个模块系统的功耗。步骤13是判断是否有信号到来，若没有则继续等待，回到步骤12，若有来自步骤17的信号到来，则由步骤14发出请求，判断信号是否正确，符合标准，若不正确则舍弃，等待下一个信号的到来，若信号符合标准，则步骤15数据运算分析将采集的信号数据通过算法运算进行分析打包，并将打包处理好数据发送到数据存储单元或发送到配对好的智能终端显示出来。步骤16是轮询判断数据信号信息是否发送完毕，若检测没有发送完毕，则继续发送，若发送完毕，则回到步骤12，继续等待下一个信号数据的到来。