心跳計(jì)數(shù)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)(已修改)
2025-05-26 01:02 本頁面
【正文】 心跳計(jì)數(shù)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)2 方案設(shè)計(jì) 方案分析正常人心跳為60~80次/分鐘，老年人為100~150次/分鐘，嬰兒為90~140次/分鐘，顯然這種信號(hào)屬于低頻范疇。因此，心跳計(jì)數(shù)系統(tǒng)是來測(cè)量低頻信號(hào)的裝置，其基本功能要求（1）要把人體的心跳信號(hào)（振動(dòng)）轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，這就需要借助傳感器。（2）對(duì)轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)要進(jìn)行放大和整形等處理，以保證其他電路正常工作。（3）在很短的時(shí)間內(nèi)，測(cè)量出經(jīng)放大后的電信號(hào)頻率值?？傊?，心跳計(jì)數(shù)系統(tǒng)的核心是在固定的短時(shí)間內(nèi)對(duì)低頻電脈沖計(jì)數(shù)，最后以數(shù)字形式顯示出來?？梢姡奶?jì)數(shù)系統(tǒng)的主要組成部分是計(jì)數(shù)器和數(shù)字顯示器。 列出的設(shè)計(jì)方案心跳計(jì)數(shù)系統(tǒng)的上述功能要求，可采用三個(gè)不同的方案來實(shí)現(xiàn)。（1） 把轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的脈搏信號(hào)，在單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并用數(shù)字顯示其計(jì)數(shù)值，從而直接得到每分鐘的脈搏數(shù)。報(bào)警電路比較電路傳感器放大濾波整形計(jì)數(shù)電路譯碼顯示控制電路 圖221 方案一系統(tǒng)框圖（2） 測(cè)量心臟跳動(dòng)固定次數(shù)所需時(shí)間，然后換算為每分鐘的心跳數(shù)報(bào)警電路比較電路計(jì)數(shù)電路傳感器放大濾波整形四倍頻電路譯碼顯示控制電路 圖222 方案二系統(tǒng)框圖（3） 利用單片機(jī)寫程序來進(jìn)行控制，既有硬件又有軟件，且電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性能好、電路成本低、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，其功能可以通過軟件實(shí)現(xiàn)，并且實(shí)現(xiàn)的方式比較靈活，適合實(shí)際應(yīng)用，是一種很理想的設(shè)計(jì)方案，但是不宜通過軟件進(jìn)行仿真 （4）單片機(jī)控制放大濾波整形是否報(bào)警傳感器顯示 圖224 方案三系統(tǒng)框圖 這三種方案比較起來，第一種更直觀，所需的電路結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單；第二種方法通過四倍頻大大可減少測(cè)量的時(shí)間，提高效率，但電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且測(cè)得的沒有一分鐘穩(wěn)定；第三種方法既有硬件又有軟件，且電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性能好、電路成本低、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，其功能可以通過軟件實(shí)現(xiàn)，并且實(shí)現(xiàn)的方式比較靈活，適合實(shí)際應(yīng)用，是一種很理想的設(shè)計(jì)方案，但是不宜通過軟件進(jìn)行仿真。況且我們還沒學(xué)習(xí)單片機(jī)得知識(shí)，要在兩周時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出來還是很有難度。通過比較和綜合考慮決定采用第一種方案，3系統(tǒng)概述 本設(shè)計(jì)采用壓電陶瓷傳感器，測(cè)量脈搏的跳動(dòng)，產(chǎn)生微弱的信號(hào)，通過放大器將信號(hào)放大；然后通過濾波器濾除干擾信號(hào)后，整形為脈沖信號(hào)；輸入計(jì)數(shù)器中計(jì)數(shù)，時(shí)通過定時(shí)器控制計(jì)數(shù)的時(shí)間，后得出一分鐘內(nèi)脈搏次數(shù)即為心率。再通過74s85讓它與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，如果高于或低于標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值輸入到顯示器中顯示，同時(shí)，將其輸入到數(shù)值器中與比較器預(yù)設(shè)值即標(biāo)準(zhǔn)值作比較，若，測(cè)量值不在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)則報(bào)警，即LED燈亮，再由數(shù)碼管進(jìn)行顯示。 報(bào)警電路比較電路 傳感器放大濾波整形計(jì)數(shù)電路譯碼顯示閘門、控制電路 圖31 整體設(shè)計(jì)框圖 4模塊工作原理選用合適的傳感器，將物理信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。傳感器的精度、靈敏度、抗干擾能力及安裝方式?jīng)Q定了心率的測(cè)量精度，因此其選型對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)具有決定性的作用。脈搏跳動(dòng)引起皮膚表面壓力的變化，根據(jù)這個(gè)現(xiàn)象可以通過測(cè)量皮膚表面壓力的變化而本設(shè)計(jì)是測(cè)量心臟跳動(dòng)次數(shù)。因此，可選用壓電陶瓷傳感器測(cè)量。選擇此壓力傳感器。此傳感器具有抗腐蝕能力，傳感器沒有液體的流動(dòng)，壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面，連接成一個(gè)惠通斯電橋。由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)，使電橋產(chǎn)生一個(gè)與壓力成正比、激勵(lì)電壓成正比的高度線性度電壓信號(hào)。通過激光標(biāo)定，該傳感器具有很高的溫度穩(wěn)定性和時(shí)間穩(wěn)定性?！?mV 放大濾波整形部分濾波與整形電路。心率信號(hào)是低頻信號(hào)，低頻濾波電路可以將放大后信號(hào)中的中高頻信號(hào)濾除，然后通過整形將模擬的不規(guī)則的信號(hào)轉(zhuǎn)變成便于信號(hào)處理的數(shù)字脈沖信號(hào)。由傳感器出來的電壓信號(hào)較弱，在毫伏級(jí)，需要對(duì)其進(jìn)行放大。所以，設(shè)計(jì)信號(hào)放大電路，將脈搏傳感器出來的信號(hào)進(jìn)行放大，使之成為一個(gè)幅值適當(dāng)?shù)男盘?hào)，便于后續(xù)電路的處理。傳感器放大電路有源濾波整形電平轉(zhuǎn)換圖421 放大
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