(Arduino or NodeMcu) and PulseSensor and HTML

得知有个脉搏传感器(pulsesensor)，可以感知手指处的脉搏，且有提供arduino程序，遂买来耍。

基本用法可见：http://www.arduino.cn/thread-3188-1-1.html

官方的arduino程序很好用，其中的代码做了一些事情让它更准确稳定。在串口监视器里运行起来波形是这样：

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*** Heart-Beat Happened *** BPM: 72  --------------|-
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纵轴向下是时间，横轴向右是幅度，文字部分是检测到的心跳值。当然图案是会继续滚动的。

本来一般横轴是时间,纵轴为幅度,但前面那种容易实现。

单独获取传感器信号，就是adc值，也是很稳定的，如程序：

int sv = 0;const int LEN = 100;char c[LEN] = "";char cv[LEN] = "";void setup() {  for (int i = 0; i < LEN; i++)    c[i] = '-';  Serial.begin(9600);}void loop() {  sv = analogRead(A0);  int v = sv / 12;  strncpy(cv, c, v);  cv[v] = ' ';  cv[v + 1] = '\0';    Serial.print(cv);  Serial.println(sv);    delay(50);}

未放手指时它的波形是这样的，幅值在338左右：

---------------------------- 338
---------------------------- 337
---------------------------- 337
---------------------------- 337
---------------------------- 337
---------------------------- 337
---------------------------- 338
---------------------------- 340
---------------------------- 341
---------------------------- 339
---------------------------- 337
---------------------------- 336
---------------------------- 336

放上手指后，幅值变为个位数，然后是正常起伏的波形：

---------------------------- 336
-------------------------- 317
---------------------- 266
--------------- 185
4
0
0
1
0
......
0
0
0
0
0
------------------- 239
-------------------------------- 387
------------------------------- 379
-------------------------- 323
------------------------ 296
------------------------- 304
----------------------------- 357
----------------------------------- 420
------------------------------------ 439
---------------------------------- 408
------------------------------ 371
--------------------------- 326
--------------------------- 335
------------------------------- 381
-------------------------------------- 457
---------------------------------------- 491
-------------------------------------- 461

手指离开后，幅值先是在576附近然后回复到342左右：

------------------------------------------------ 576
------------------------------------------------ 576
----------------------------------------------- 575
----------------------------------------------- 575
------------------------------------------------ 576
----------------------------------------------- 575
----------------------------------------------- 575
----------------------------------------------- 575
----------------------------------------------- 575
----------------------------------- 422
------------------------ 292
------------------------ 295
--------------------------- 334
----------------------------- 354
----------------------------- 353
---------------------------- 347
---------------------------- 344
---------------------------- 342
---------------------------- 341

通过检查模拟输入值就可以知道用户状态和计算脉搏。所以不局限于arduino，其它板子也可以做，比如NodeMcu，基于esp8266，所以有wifi功能。

NodeMcu使用Lua，其语法看github里的例子基本足够，不够看下简易教程比如runoob.com。

固件烧写、程序上传等使用方法可见http://www.tinylab.org/nodemcu-kickstart/ ，该文是以linux环境为主。

如果在windows下，固件烧写可用https://github.com/nodemcu/nodemcu-flasher；

程序上传可用https://github.com/nodemcu/nodemcu-studio-csharp；

串口工具好几种，putty那些，,arduino ide里的那个窗口监视器也可以。

计算心跳数的主过程是这样的：

init()  --初始化tmr.alarm(0,50,tmr.ALARM_AUTO ,function () --定时器50毫秒循环    sv = adc.read(0)  --读取传感器信号    if(state~=0) then        savePulse(sv)  --存下信号值    end    if(state==0) then         getStart()      --检查手指是否放上    elseif (state==1) then        preGetPeak()    --预先取得信号峰值，为下一峰值的有效性作参照    elseif (state==2) then        getFirstBeat()  --取得第一个心跳    elseif(state==3) then        getNextBeat()   --下一个心跳    end    if (state~=0 and isNotTouch(sv)) then --检查手指是否离开        print('init')        init()    endend)

其中getStart()这么做：

---------------------- 266
--------------- 185
4       <--读取的是低数值,计数器加1,下同
0
0
1
0
0
......
0
------------------- 239  <--读取出非小数值时 若计数器超过一定量 说明手指已放上，此步骤完成
-------------------------------- 387

代码是：

function getStart()     if (sv <10) then        zeroCount = zeroCount+1;    else         if (zeroCount > 20) then            state = 1;        else             zeroCount = 0;        end    endend

手指离开的做法也差不多,略。

接下来3个步骤preGetPeak()、 getFirstBeat() 、getNextBeat()都依赖于获取峰值函数getPeak(checkTimes)：

-------------------------- 329
--------------------------- 325
--------------------------- 325   <--若读取数值比之前大,取当前值为峰值,记下峰值时间,下同
--------------------------- 332
----------------------------------- 423 
-------------------------------------------- 537 <--此为峰值
------------------------------------------- 516  <--若不比之前峰值大,再取几次值确认
----------------------------------- 422
----------------------------- 357
--------------------------- 333  <--经以上几次比较，确认已经找到峰值
---------------------------- 339
------------------------------ 368
------------------------------- 383
------------------------------- 373

此函数有个参数checkTimes， 用于设定检查次数。

preGetPeak调用getPeak时，checkTimes可以设得比较大，超过1秒，以预先取得参考峰值。

若getFirstBeat取得的峰值比参考峰值小很多，则重新取firstBeat。

function getFirstBeat()    if(getPeak(3)) then        if (peak>lastPeak*0.8) then            lastPeakTime = peakTime            lastPeak     = peak            state        = 3        end    end      end

然后getNextBeat比getFirstBeat多做的事情就是计算心率了，得到两次心跳时刻（就是峰值时间）后，相减即为一次心跳时间，60秒去除则得出心率：

local r = math.floor(60000000 / (peakTime - lastPeakTime))

然后getNextBeat不断计算，更新心率变化。

这时程序已经可以用了，命名为pulse.lua运行，在PC端串口观察结果。

如果利用wifi模块，可以脱离PC，用手机浏览器察看结果。
过程是 ：
1.NodeMcu以station方式连接wifi得到ip地址。
2.手机访问这个地址，得到html内容以知道如何获取和处理心率信息。
3.手机运行html，定时获取心率信息，解出心率数值、波形并显示。

具体是:
1. init.lua是NodeMcu启动后自动运行的程序，在这里连接wifi：

wifi.setmode(wifi.STATION)wifi.sta.config("ssid","password")tmr.alarm(0,3000,tmr.ALARM_AUTO ,function ()     if (pcall(function() print('ip:'..wifi.sta.getip()) end)==true) then         tmr.stop(0)        pcall(function() dofile("pulseServer.lua") end)    endend)

定时检查是否连上wifi得到ip,是就可以做心率检测了。

2.在pulseServer.lua里与浏览器交互：

html = [[--略......]]function pro(pl)  local p    = string.match(pl,"GET /(.*) HTTP")  local data = ""  if (p=="") then      data = html  elseif (p=="p") then      data =  getData()    end  return dataenddofile("pulse.lua")srv = net.createServer(net.TCP)srv:listen(80, function(c)  c:on("receive", function(c, pl)    local d = pro(pl)    c:send(d)  end)  c:on("sent",function(conn) conn:close() end)end)

这里运行pulse.lua，并建一个TCP服务器在80端口，如果接收的http数据里路径是'/'，把html发给浏览器；如果路径是'/p'，则发送心率数据。

3.html主要是用XMLHttpRequest定时访问'/p'地址获取数据，数据格式是"心率值\r\n波形",其中波形数据是每两位字符为1个数字，数据拼装在pulse.lua里做：

function savePulse(sv)    local vv = math.floor((sv-350)/13)    if(vv<0) then vv=0 end    local p   = string.sub("0"..vv,-2) --数值是两位数，只有1位的在前面补零    userPulse = userPulse..p    endfunction getData()    local d   = userRate.."\r\n"..userPulse    userPulse = ""    return dend

获取数据后解出心率值和波形，前者直接在一个div里显示，后者是把各个波形数值添加进数组里，定时取出转为相应高度的图形，在新添加的div里滚动显示，说起来不好理解直接看末尾代码。

最后手指放上传感器开始测试，再用浏览器访问NodeMcu的ip，比如192.168.1.100，就可以看到结果了：


当然这个程序不够稳定，抛砖引玉。

源码地址：http://download.csdn.net/detail/romermsp/9566783