在 OLED 屏幕上获取实时心电图

关于这个项目

前段时间我发布了几个项目，展示了如何从 uECG 设备获取数据 - 但它们有很多凌乱的代码，并且仍然只使用其中的基本数据。所以最后我写了一个 Arduino 库，使这种方式更简单，更可靠，这里是：https://github.com/ultimaterobotics/uECG_library（请注意，您还需要从库管理器安装 RF24 库，如果您想要像在这个项目中一样在 OLED 上显示数据 - 也是 Adafruit 的 SSD1306 库）。

1. 原理图

原理图与使用 nRF24 模块和 OLED 的任何其他项目相同：nRF24 连接到 Arduino 的 SPI 总线（D13、D12、D11）和用于模块 CS 和 CE 线的两个任意引脚 - 为了方便，我选择了 D10 和 D9。唯一的重点 :nRF24 模块必须连接到 3.3V 线，不要到5V！在 3.3V 和 GND 之间添加 1uF 或 10uF 电容器也有很大帮助 - 这些 nRF24 模块需要稳定的电压，而 Arduino 无法始终在其 3.3V 线路上提供，电容器对此有帮助。

OLED 通过 I2C - SDA 连接到 A4，SCL 连接到 A5，并由 5V 线路供电。就我而言，OLED 模块具有用于 I2C 协议的内置电阻器。如果您的模块没有它们 - 您需要添加 4.7k 电阻从 SDA 到 3.3V 和从 SCL 到 3.3V，尽管我最近看到的大多数模块已经有了。

您可以在下面看到原理图，这是组装项目的照片：

2.代码

uECG 库需要相当多的代码才能正常运行，即：

在 setup() 中，您需要调用 uECG.begin(pin_cs, pin_ce) - 您需要告诉它哪些引脚号用于 nRF24 CS 和 CE 线，它将打开模块并将其置于内部正确的模式。

在 loop() 中，您需要尽可能频繁地调用 uECG.run()：uECG 设备发送大量数据 - 每几毫秒发送一个数据包 - 如果您在下一次之前不调用 uECG.run()数据包到达，其数据将丢失。这意味着永远不要在循环内调用 delay() 函数，并且对需要计时的任务使用millis()（我在库示例中添加了一个示例）。

此项目代码可用作库中的示例，也附在下面（如果它看起来太复杂 - 请记住，这里 95% 的代码专门用于优化显示绘图，用于将简单的值打印到串行监视器中只需要几行）：

#include 
#include 
#include 

#define SCREEN_WIDTH 128 // OLED显示宽度，以像素为单位
#define SCREEN_HEIGHT 64 // OLED 显示高度，以像素为单位

// SSD1306 显示器连接到 I2C（SDA、SCL 引脚）的声明
#定义 OLED_RESET -1 // 重置引脚 #（如果共享 Arduino 重置引脚，则为 -1）
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

int rf_cen =9; //nRF24芯片使能引脚
int rf_cs =10; //nRF24 CS 引脚

void setup() {
 Serial.begin(115200); //串行输出——对调试非常有用
 while(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) { // 地址0x3D for 128x64
 Serial.println(F("SSD1306 allocation failed")); 
 }
 display.display();
 delay(100);
 uECG.begin(rf_cs, rf_cen);
 delay(100);
 
 // 清除缓冲区
 display.clearDisplay();
 display.setTextSize(1); // 普通 1:1 像素比例
 display.setTextColor(WHITE); // 绘制白色文本
 display.cp437(true); // 使用完整的 256 字符“代码页 437”字体
 display.display();
 delay(100);
 Serial.println("after display");
} 

uint32_t prev_data_count =0;
uint32_t prev_displ =0;

uint8_t ecg_screen[128];
int ecg_screen_len =128;
float ecg_avg =0;
float ecg_max =1;
float ecg_min =-1;
int ecg_size =40;

int displ_phase =0;

void loop() 
{
 uECG.run();
 uint32_t data_count =uECG.getDataCount();
 int new_data =data_count - prev_data_count;
 prev_data_count =data_count;
 if(new_data> 0)
 {
 uint32_t ms =millis();
 int16_t ecg_data[8];
 uECG.getECG(ecg_data, new_data);
 for(int x =0; x  Serial.println(ecg_data[x]);
 
 for(int x =new_data; x  ecg_screen[x-new_data] =ecg_screen[x];
 for(int x =0; x  {
 ecg_avg *=0.99;
 ecg_avg +=0.01*ecg_data[x];
 ecg_max =ecg_max*0.995 + ecg_avg*0.005;
 ecg_min =ecg_min*0.995 + ecg_avg*0.005;
 if(ecg_data[x]> ecg_max) ecg_max[/>] ecg; if(ecg_data[x]  int ecg_y =63-ecg_size*(ecg_data[x] - ecg_min) / (ecg_max - ecg_min + 1);
 ecg_screen[ ecg_screen_len-1-new_data+x] =ecg_y;
 }

 if(ms - prev_displ> 30)
 {
 prev_displ =ms;
 if (displ_phase ==0)
 {
 display.clearDisplay();
 display.setCursor(0, 0);
 display.print("BPM:");
 display.println(uECG.getBPM());
 display.print(" RR:");
 display.println(uECG.getLastRR());
 display.print( "步骤：");
 display.print(uECG.getSteps());
 int batt_mv =uECG.getBattery();
 int batt_perc =(batt_mv - 3300)/8;
 if(batt_perc <0) batt_perc =0;
 if(batt_perc> 100) batt_perc =100;
 display.drawLine(110, 0, 127, 0, WHITE);
 display.drawLine(110, 10, 127, 10, WHITE);
 display.drawLine( 110, 0, 110, 10, WHITE);
 display.drawLine(127, 0, 127, 10, WHITE);
 int bat_len =batt_perc / 6;
 for(int x =1; x <10; x++)
 display.drawLine(110, x, 110+bat_len, x, WHITE);
 }
 if(displ_phase ==1) 
 {
 for( int x =1; x  display.drawLine(x-1, ecg_screen[x-1], x, ecg_screen[x], WHITE);
 } 
 if(displ_phase ==2) 
 {
 for(int x =ecg_screen_len/2; x  display.drawLine(x-1, ecg_screen[x- 1], x, ecg_screen[x], WHITE);
 }
 if(displ_phase ==3) 
 display.display();
 displ_phase++;
 if (displ_phase> 3) displ_phase =0;
 }
 }
} 

3. 处理数据

大量处理在机上执行，您可以获得设备计算的各种统计数据：BPM、GSR、上次 RR 间隔、HRV 参数和 16 个 HRV 区间（第一个区间表示变化 <1% 的节拍量，第二个区间 - 1% 和 2% 之间的变化等）、行走的步数、加速度计读数（虽然刷新率很低，所以它只适用于姿态估计）。

但是您也可以获得原始心电图读数 - 数据流并不完美，时不时会丢失一些数据包，但您仍然可以获得一些可用的东西：

好吧，就是这样 - 如果你有这个设备在角落里收集灰尘，现在它实际上工作起来没有太多麻烦:)

代码

uECG arduino 库

示意图