基于 Arduino 与 MAX30100 的实时物联网心率监测系统

组件与材料

软件与云服务

• Arduino IDE
• Node.js
• Amazon Web Services (AWS) EC2

项目简介

本项目构建一套心率检测与监测系统：Arduino 采集 MAX30100 红外脉搏信号，计算 BPM（每分钟搏动数）并经串口输出；Node.js 读取串口数据，通过 Socket.io 实时推送至网页；配合 AWS EC2 可实现互联网远程查看。

1. Arduino 准备

上传 IR_Pulsr.ino，打开串口监视器确认输出 BPM 数据。代码采用双阈值法检测脉搏波峰，计算峰间间隔进而得出心率。

2. 安装 Node.js

• Windows：从 官网 下载安装包
• macOS：brew install nodejs
• Linux/Raspberry Pi：sudo apt-get install nodejs

3. 安装依赖包

npm install -g socket.io serialport johnny-five express

4. 运行脚本

1. 连接 Arduino，确认串口有数据输出
2. 运行 node run.js，终端显示 “Communication is on!”
3. 浏览器打开 page.html 查看本地实时心率

5. 配置 AWS EC2 实现互联网访问

1. 登录 AWS 控制台，进入 EC2 启动实例
2. 选择操作系统，创建/下载密钥对 (.pem)
3. 通过 SSH 连接实例，重复步骤 2-4 安装环境并运行脚本
4. 在 EC2 安全组开放 3005、4000 端口
5. 修改 page.html 中的 Socket.io 连接地址为 EC2 公网 IP
6. 浏览器访问 EC2 公网 IP:3005 即可远程监测

核心代码

IR_Pulsr.ino（Arduino 采集）

int UpperThreshold = 518, LowerThreshold = 490;
int reading = 0; float BPM = 0.0;
bool IgnoreReading = false, FirstPulseDetected = false;
unsigned long FirstPulseTime = 0, SecondPulseTime = 0, PulseInterval = 0;

void setup() { Serial.begin(9600); }

void loop() {
  reading = analogRead(0);
  if (reading > UpperThreshold && !IgnoreReading) {
    if (!FirstPulseDetected) { FirstPulseTime = millis(); FirstPulseDetected = true; }
    else { SecondPulseTime = millis(); PulseInterval = SecondPulseTime - FirstPulseTime; FirstPulseTime = SecondPulseTime; }
    IgnoreReading = true;
  }
  if (reading < LowerThreshold) IgnoreReading = false;
  BPM = (1.0 / PulseInterval) * 60.0 * 1000;
  Serial.print(BPM); Serial.println(" BPM");
  Serial.flush();
}

run.js（Node.js 服务端）

var SerialPort = require('serialport');
var Readline = SerialPort.parsers.Readline;
var express = require('express');
var socket = require('socket.io');
var app = express();
var server = app.listen(3005);
app.use(express.static('public'));
var io = socket(server);
io.on('connection', function(s) { console.log(s.id); });

var serialPort = new SerialPort('/dev/tty.usbmodem1421', { baudRate: 9600 });
var parser = new Readline();
serialPort.pipe(parser);
parser.on('data', function(data) { io.sockets.emit('map', data); });
serialPort.on('open', function() { console.log('Communication is on!'); });

page.html（前端页面）

通过 Socket.io 接收心率数据并显示在大号标题中；同时转发至 AWS EC2 实现远程同步。