本文设计的系统分为三个部分：可穿戴式心率传感器，移动终端和PC端数据显示模块。将可穿戴设备收集到的数据实时得显示到移动终端上，并在连接到PC端时显示更加详细的数据并对数据进行初步处理。

1。2国内外可穿戴式医疗监控系统的现状

1。2。1可穿戴设备现状

1。2。2 可穿戴式远程医疗的国内外现状

1。3 无线通信与蓝牙通信

无线传输技术无需传统有线线缆介质，无需考虑线路的约束，故其便利性和可操作性远远高于有线网络。在移动终端快速发展的今天，无线传输技术成为必要且重要的数据传输手段。目前常见的无线传输技术有：蓝牙传输、IEEE 802。11、红外传输、RFID技术、GPRS等等。

IEEE 802。11在移动终端上应用较不广泛；红外传输需求无障碍和相对对准；RFID至今没有统一的标准。所以蓝牙传输成为可穿戴设备应用的重要组成部分。

1。3。1 蓝牙通信

蓝牙是一种短距离无线通信技术，最初于1994年由爱立信公司创制。起初用于替代RS232数据线，以同时可连接多个设备的优势克服了数据同步的难题。蓝牙技术至此已经有数个版本，本研究所用的蓝牙版本为蓝牙4。0。蓝牙4。0版本有着超低的峰值、平均和待机模式功耗，使用标准纽扣电池可运行一年乃至数年，低成本，不同厂商设备交互性，无线覆盖范围增强，完全向下兼容，低延迟等特性。论文网

蓝牙4。0支持1Mbps数据传输率下的超短数据包，最少8个八组位，最多27个。使用所有蓝牙规范版本通用的自适应跳频，最大程度地减少和其他2。4GHz ISM频段无线技术的串扰。最短可在3毫秒内完成连接设置并开始传输数据。相比前作提高调制指数，最大范围可超过100米。4。0技术传输的所有数据包都使用24-bitCRC校验，确保最大程度抵御干扰。每个数据包的每次接收都使用32位寻址，理论上可连接数十亿设备；针对一对一连接优化，并支持星形拓扑的一对多连接；使用快速连接和断开，数据可以再网状拓扑内转移而无需维持复杂的网状网络[3]。

1。4 Arduino平台

Arduino是一款开源的电子原型平台。使用类似Java、C语言的Processing/Wiring开发环境。主要包含两个主要的部分：硬件部分和软件部分。硬件部分是电路板，如图1-1，在已有的接口上可以与其他模块进行电路连接，Arduino电路板兼容大量类型的传感器、数据通信模块等不同电子设备，同时将许多电子元件包装在开发板中，使得本身的Arduino开发板就有非常广泛的功能；软件部分即计算机中的程序开发环境是Arduino IDE。开发者可以利用Arduino IDE 进行编写开发板的控制程序，同时Arduino IDE也可以将这些控制程序直接下载到开发板上，使得整个开发过程变得简单便利。以Arduino为软硬件平台的项目，可以单独使用Arduino进行开发，同时也可以同时将Arduino作为下位机和其他一些在PC或移动终端上运行的软件协同使用。这种兼容性也是大量开发者选择Arduino作为开发平台的原因。而本文利用这种协同优势，选用Arduino UNO型号的开发板作为下位机，同时使用PC端的Processing和移动终端作为上位机进行设计实现。

图1-1 ：Arduino UNO

1。5 心率传感器

常见的心率测量方法主要有三种：心电信号提取法、血压测量时的压力传感器检测法和光电容积法。本文选用光电容积法，因为前两种方法相对而言对人的正常行动会产生一定的制约，无法长期佩戴以提供长期监测。而光电传感器的微小化和精确化使得选择光电容积法检测心率变得可靠而方便。

光电容积法[7]的基本原理是利用人体组织在血管搏动时，由于血液流通量或含氧量不同造成透光率不同来进行心率测量。其使用的传感器由光源和光电变换器两部分组成，通过绑带或夹子固定在病人的手指或耳垂上。光源一般采用对动脉血中氧和血红蛋白有选择性的一定波长（500nm~700nm）的发光二极管。当光束透过人体外周血管，由于动脉搏动充血容积变化导致这束光的透光率发生改变，此时由光电变换器接收经人体组织反射的光线，转变为电信号并将其放大和输出。由于心率是随心脏的搏动而周期性变化的信号，动脉血管容积也周期性变化，因此光电变换器的电信号变化周期就是心率。