遊ぶエンジニア

/*
   Arduino Sketch to detect pulses from two PulseSensors.

   Here is a link to the tutorial
   https://pulsesensor.com/pages/two-or-more-pulse-sensors

   Copyright World Famous Electronics LLC - see LICENSE
   Contributors:
     Joel Murphy, https://pulsesensor.com
     Yury Gitman, https://pulsesensor.com
     Bradford Needham, @bneedhamia, https://bluepapertech.com

   Licensed under the MIT License, a copy of which
   should have been included with this software.

   This software is not intended for medical use.
*/
/* ハートのマーク付きのPulseSensor専用のようですね。医療用じゃないよ、と。*/
/*
   Every Sketch that uses the PulseSensor Playground must
   define USE_ARDUINO_INTERRUPTS before including PulseSensorPlayground.h.
   Here, #define USE_ARDUINO_INTERRUPTS false tells the library to
   not use interrupts to read data from the PulseSensor.

   If you want to use interrupts, simply change the line below
   to read:
     #define USE_ARDUINO_INTERRUPTS true

   Set US_PS_INTERRUPTS to false if either
   1) Your Arduino platform's interrupts aren't yet supported
   by PulseSensor Playground, or
   2) You don't wish to use interrupts because of the side effects.

   NOTE: if US_PS_INTERRUPTS is false, your Sketch must
   call pulse.sawNewSample() at least once every 2 milliseconds
   to accurately read the PulseSensor signal.
*/
/*
ライブラリーを使うためには、
USE_ARDUINO_INTERRUPTをPulseSensorPlaygroundライブラリーの前に定義しなくてはいけない、ということ。
普通はUSE_...にはtrueを設定。falseを設定する場合とは、
1) PulseSensor Playgroundがまだ割り込みをサポートしていなかったバージョンの時か、
2) 割り込みを使いたくない時
に限る。割り込みを使いたくないなら、ないなら、pulse.sawNewSample()を最低でも2ミリ秒ごとに
呼び出さないと正確なデータは取れないよ、とのこと。
*/
#define USE_ARDUINO_INTERRUPTS true
#include <PulseSensorPlayground.h>


/*
   The format of our output.

   Set this to PROCESSING_VISUALIZER if you're going to run
    the multi-sensor Processing Visualizer Sketch.
    See https://github.com/WorldFamousElectronics/PulseSensorAmped_2_Sensors

   Set this to SERIAL_PLOTTER if you're going to run
    the Arduino IDE's Serial Plotter.
*/
/*
出力形式は　PROCESSING_VISUALIZERをセットすると、Visualizerのスケッチとなる
詳細はhttps://github.com/WorldFamousElectronics/PulseSensorAmped_2_Sensors
SERIAL_PLOTTERをセットすると、Arduino IDEのシリアルプロッターを使う。

*/
const int OUTPUT_TYPE = SERIAL_PLOTTER;

/*
   Number of PulseSensor devices we're reading from.
*/
const int PULSE_SENSOR_COUNT = 2;

/*
     PULSE_POWERx = the output pin that the red (power) pin of
      the first PulseSensor will be connected to. PulseSensor only
      draws about 4mA, so almost any micro can power it from a GPIO.
      If you don't want to use pins to power the PulseSensors, you can remove
      the code dealing with PULSE_POWER0 and PULSE_POWER1.
     PULSE_INPUTx = Analog Input. Connected to the pulse sensor
      purple (signal) wire.
     PULSE_BLINKx = digital Output. Connected to an LED (must have at least
      470 ohm resistor) that will flash on each detected pulse.
     PULSE_FADEx = digital Output. PWM pin onnected to an LED (must have
      at least 470 ohm resistor) that will smoothly fade with each pulse.

     NOTE: PULSE_FADEx must be pins that support PWM.
       If USE_INTERRUPTS is true, Do not use pin 9 or 10 for PULSE_FADEx
       because those pins' PWM interferes with the sample timer.
*/
/*
  PULSE_POSERxは使われていないようだ。
　PULSE_INPUTxはセンサーのアナログ入力ポートを指定する。
　PULSE_BLINKxはデジタル出力で、LEDに接続することを想定している。LEDは検知した脈拍に応じて点滅する。(470オーム程度の抵抗をLEDにつけること）
  PULSE_FADExはデジタル出力でPWMにより、やわらかい点滅をする。
  注意：PULSE_FADExはPWMをサポートしているピンでなければならない。つまりUSE_INTERRUPTS=trueで９pin, 10pinは使えないのでそれ以外となる。
*/
const int PULSE_INPUT0 = A0;
const int PULSE_BLINK0 = 11;    // changed.
//const int PULSE_FADE0 = 5;    // 使わなし

const int PULSE_INPUT1 = A1;
const int PULSE_BLINK1 = 12;
//const int PULSE_FADE1 = 11;  // 使わない

const int THRESHOLD = 550;   // Adjust this number to avoid noise when idle

/*
   All the PulseSensor Playground functions.
   We tell it how many PulseSensors we're using.
*/
PulseSensorPlayground pulseSensor(PULSE_SENSOR_COUNT);

void setup() {
  /*
     Use 250000 baud because that's what the Processing Sketch expects to read,
     and because that speed provides about 25 bytes per millisecond,
     or 50 characters per PulseSensor sample period of 2 milliseconds.

     If we used a slower baud rate, we'd likely write bytes faster than
     they can be transmitted, which would mess up the timing
     of readSensor() calls, which would make the pulse measurement
     not work properly.
  */
　/*
     250000ボーレートを使うべき。なぜならば1ミリ秒あたりに25バイトの速度であるから。
　　　2ミリ秒だと50文字が表示できる。
　　　それより遅いと、正しく表示されない可能性がある。
  */
  Serial.begin(250000);

  /*
     Configure the PulseSensor manager,
     telling it which PulseSensor (0 or 1)
     we're configuring.
  */

  pulseSensor.analogInput(PULSE_INPUT0, 0);
  pulseSensor.blinkOnPulse(PULSE_BLINK0, 0);
  // pulseSensor.fadeOnPulse(PULSE_FADE0, 0);

  pulseSensor.analogInput(PULSE_INPUT1, 1);
  pulseSensor.blinkOnPulse(PULSE_BLINK1, 1);
  // pulseSensor.fadeOnPulse(PULSE_FADE1, 1);

  pulseSensor.setSerial(Serial);
  pulseSensor.setOutputType(OUTPUT_TYPE);
  pulseSensor.setThreshold(THRESHOLD);


  // Now that everything is ready, start reading the PulseSensor signal.
  if (!pulseSensor.begin()) {
    /*
       PulseSensor initialization failed,
       likely because our Arduino platform interrupts
       aren't supported yet.

       If your Sketch hangs here, try changing USE_ARDUINO_INTERRUPTS to false.
    */
    for (;;) {
      // Flash the led to show things didn't work.
      digitalWrite(PULSE_BLINK0, LOW);
      delay(50);
      digitalWrite(PULSE_BLINK0, HIGH);
      delay(50);
    }
  }
}

void loop() {

  /*
     Wait a bit.
     We don't output every sample, because our baud rate
     won't support that much I/O.
  */
  delay(20);

  // write the latest sample to Serial.
  pulseSensor.outputSample();

  /*
     If a beat has happened on a given PulseSensor
     since we last checked, write the per-beat information
     about that PulseSensor to Serial.
  */
  for (int i = 0; i < PULSE_SENSOR_COUNT; ++i) {
    if (pulseSensor.sawStartOfBeat(i)) {
      pulseSensor.outputBeat(i);
    }
  }
}

void interruptSetup(){ 
TCCR2A = 0x02; 
TCCR2B = 0x06; 
OCR2A = 0x7C; 
TIMSK2 = 0x02; 
sei();
}

 void interruptSetup(){
TCCR1A = 0x00;
TCCR1B = 0x0C; 
OCR1A = 0x7C; 
TIMSK1 = 0x02; 
sei();
}

ISR(TIMER2_COMPA_vect){
Signal = analogRead(pulsePin); 
sampleCounter += 2; 
int N = sampleCounter - lastBeatTime;

if(Signal < thresh && N > (IBI/5)*3){
  if (Signal < T){
    T = Signal;
  }
}
if(Signal > thresh && Signal > P){
  P = Signal;
}

if (N > 250){
  if ( (Signal > thresh) && (Pulse == false) && (N > ((IBI/5)*3) ){
    Pulse = true;
    digitalWrite(pulsePin,HIGH);
    IBI = sampleCounter - lastBeatTime;
    lastBeatTime = sampleCounter;

if(secondBeat){
  secondBeat = false;
  for(int i=0; i<=9; i++){ 
    rate[i] = IBI;
  }
}

if(firstBeat){
  firstBeat = false; 
  secondBeat = true;
  sei():
  return; 
}

word runningTotal = 0;
for(int i=0; i<=8; i++){
rate[i] = rate[i+1];
runningTotal += rate[i];
}
rate[9] = IBI;
runningTotal += rate[9];
runningTotal /= 10;
BPM = 60000/runningTotal;
QS = true;
}
} 

まず、大きな変数 runningTotal を取得して IBI を収集します。次に、rate[] の内容をシフトして runnungTotal に追加します。 最も古い IBI (11 ビート前) は位置 0 から外れ、新しい IBI は位置 9 に配置されます。その後、配列を平均して BPM を計算します。 最後に行うことは、QS フラグを設定することです (Quantified Self の略です)、プログラムの残りの部分がビートを見つけたことを認識します。 ビートを見つけたときにやるべきことは以上です。

他にもいくつかのルーズエンドがあります。たとえば、ビートのないものを見つけるなどです。

 if (Signal < thresh && Pulse == true){ 
digitalWrite(13,LOW);
Pulse = false;
amp = P - T;
thresh = amp/2 + T;
P = thresh;
T = thresh;
}

if (N > 2500){ 
thresh = 512;
P = 512;
T = 512;
firstBeat = true;
secondBeat = false;
lastBeatTime = sampleCounter;
}

int pulsePin = 0;
int blinkPin = 13;
int fadePin = 5; 
int fadeRate = 0;
volatile int BPM;
volatile int Signal;
volatile int IBI = 600;
volatile boolean Pulse = false;
volatile boolean QS = false;
volatile int rate[10];
volatile unsigned long sampleCounter = 0;
volatile unsigned long lastBeatTime = 0;
volatile int P =512;
volatile int T = 512;
volatile int thresh = 512;
volatile int amp = 100;
volatile boolean firstBeat = true;
volatile boolean secondBeat = false; 

void setup(){
pinMode(13,OUTPUT);
pinMode(10,OUTPUT);
Serial.begin(115200);
interruptSetup(); 
// analogReference(EXTERNAL);
} 

pulsePin は、パルス センサーの紫色のワイヤが差し込まれているアナログ ピン番号です。 必要に応じて変更できます。 blinkPin はパルスで点滅します。 fadeRate 変数は、fadePin (PWM ピンである必要がありますが、3 または 11 ではありません) のすべてのビートでオプションのフェード LED 効果を提供するために使用されます。 ピン 13 の点滅よりも見栄えがします。他の変数は見慣れたものになっているはずです。 これらは、ISR およびコードの他の部分で使用されるため、volatile と宣言されています。 セットアップでは、ピンの方向が宣言され、interruptSetup ルーチンが実行されます。 セットアップの最後の行は、Arduino に電力を供給するために使用している電圧とは異なる電圧がパルス センサーに電力を供給している場合にのみ使用されます。 ほとんどの場合、コメントアウトする必要があります。

void loop(){
sendDataToProcessing('S', Signal);
if (QS == true){
sendDataToProcessing('B',BPM);
sendDataToProcessing('Q',IBI);
fadeVal = 255;
QS = false;
}
ledFadeToBeat();
delay(20);
}

void sendDataToProcessing(char symbol, int data ){
  Serial.print(symbol);    
  Serial.println(data);     
}

void ledFadeToBeat(){
fadeRate-= 15;
fadeRate= constrain(fadeRate,0,255);
analogWrite(fadePin, fadeRate);
}