【正文】 該是基于電子技術(shù)、計算機技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)的生理量檢測和分析系統(tǒng)，本課題把生理量的測量和生物信號處理技術(shù)融為一體。 圖 12 脈搏波 心率與脈搏的聯(lián)系：心率與脈搏在身體正常的時候是相等的，只有在心臟出現(xiàn)疾病的時候出現(xiàn)。 圖 11 心電圖 心率測試儀設(shè)計方案 四 脈搏波：人體心室周期性 的 收縮和舒張導(dǎo)致主動脈的收縮和舒張 ,使血流壓力以波的形式從主動脈根部開始沿著整個動脈系統(tǒng)傳播 ,這種波稱為脈搏波?？梢娪陂L期從事重體力勞動和運動員；病理性的見于甲狀腺 機能低下、顱內(nèi)壓增高、阻塞性黃疸、以及洋地黃、奎尼丁或心得安類藥物過量或中毒。常見于正常人運動、興奮、激動、吸煙、飲酒和喝濃茶后。同一個人，在安靜或睡眠時心率減慢，運動時或情緒激動時心率加快，在某些藥物或神經(jīng)體液因素的影響下，會使心率發(fā)生加快或減慢。 正常成年人安靜時的心率有顯著的個體差異，平均在 75 次 /分左右 (60— 100次 /分之間 )。 【 關(guān)鍵詞 】 傳感器 濾波整形電路 串口通信 上位機設(shè)計 Abstract The maincontents of thisdesignis to design acircuitfrom thesignal acquisition, filtering shaping circuit, counting acquisition systemdisplays realtimeheart ratecircuitposed. This systemMSP430F149microcontroller as the corecontrol chip, SC0073 MicroPiezopulse wave sensorsignal acquisitionbythe pulse signalaftersignal processing circuitinto the microcontrollerandLCD displayon the12864realtime datadisplay. Meanwhile, the design uses MSP430F149as the next crew, PC machineas a PC—— under. Net frameworkusing C language developedheart ratetestercontrolsystem, viaRS232serial municationprotocolto transfer data toa PC,wecan easilymonitor themeasured parameter. This design ofthe heart ratetestereasy to use,simplybya lightsensorartery, heart ratecan bedisplayed in real time. Thesystem is stable,realtime,secure,systemversatility,easy totransplant,expansion, and low cost, lowpower consumption,easy operation, etc., has importantsignificance forthe early diagnosisof cardiovascular diseases. 【 Keywords】 Sensorfilter shape circuitdesign of serial munication between PC 心率測試儀設(shè)計方案 三 第一章 緒論 醫(yī)學(xué)常識 心率 (Heart Rate)：用來描述心動周期的專業(yè)術(shù)語，是指心臟每分鐘跳動的次數(shù) ,以第一聲音為準(zhǔn)。 本系統(tǒng) MSP430F149 單片機為核心控制芯片，SC0073 微型 壓電 式脈搏波傳感器采集信號，經(jīng)信號處理電路后 將 脈沖 信號 送入單片機， 并在 12864 液晶顯示器上進行實時數(shù)據(jù)顯示。同時， 本設(shè)計采用 MSP430F149 作為下位機， PC 機作為上位機 —— 于 . 框架下利用 C語言開發(fā)的的心率測試儀控制系統(tǒng) ，通過 RS232 串口通信協(xié)議 將數(shù)據(jù)傳輸?shù)?PC 機上，我們可以方便地監(jiān)測測量參數(shù) 。心電信號是一種非常弱且頻率較低的信號，一般幅值在～ 5mV，頻率在 ～ 100Hz。心率可因年齡、性別及其它生理情況而不同。經(jīng)常進行體力勞動和體育鍛煉的人，平時心率較慢。也可見于發(fā)熱、休克、貧血、甲亢、心力衰竭及應(yīng)用阿托品、腎上腺素、麻黃素等。如心率低于 40 次 /分，應(yīng)考慮有房室傳導(dǎo)阻滯。脈搏波所呈現(xiàn)出的形態(tài)、強度、速率和節(jié)律等方面的綜合信息 ,很大程度上反映出人體心血管系統(tǒng)中許多生理病理的血流特征。因此心率測量問題可以轉(zhuǎn)化為脈搏的測量，而脈搏的測量有更容易實現(xiàn)特點，在實際應(yīng)用中得到廣泛運用。本課題所設(shè)計的心率測試儀屬于一種集輕型化、一體化、可視化等優(yōu)點的便攜式測試儀。 心率測試儀的組成框圖 心率測試儀設(shè)計方案 五 系統(tǒng)框圖如圖 13。 第二 章 基礎(chǔ)知識介紹 SC0073微型動態(tài)脈搏微壓傳感器 如圖 21， 動態(tài)微壓傳感器是一種高性能、低成本的壓電式小型壓力傳感器，產(chǎn)品采用壓電薄膜作為換能材料，動態(tài)壓力信號通過薄膜變成電荷量，在經(jīng)傳感器內(nèi)部放大電路轉(zhuǎn)換成電壓輸出。 MSP430系列是一組超低功耗的微控制器，由多種針對不同應(yīng)用目標(biāo)而以不同模塊組成的型號組成。 Flash 可以整個擦除也可以分段擦除，這給系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計帶來了極大的便利和靈活。 圖 23 開發(fā)板實物圖 特點： ? 低功耗 16位單片機 ? 精簡指令集（ RISC），單周期指令，含硬件乘法器等強大的運算處理模塊 ? 低功耗， 5種工作模式，待機電流小于 1uA（ 51待機的千分之一） ? 豐富的片內(nèi)外設(shè)，開放的架構(gòu)， 16位數(shù)據(jù)處理能力，完整的片內(nèi)數(shù)據(jù)鏈路 ? 單芯片，高性價比 資源： 心率測試儀設(shè)計方案 八 ? 60KB Flash ROM. ? 2KB SRAM ? 48個 IO(可設(shè)置為普通 IO或內(nèi)部模塊輸入 /輸出 ) ? 3組時鐘 ? 3個定時器 A比較 /捕獲模塊 (帶 PWM模塊 ) ? 7個定時器 B比較 /捕獲模塊 (帶 PWM模塊 ) ? USART0(UART和 SPI) ? USART1(UART和 SPI) ? 1個片內(nèi)比較器 A ? 8路模擬量輸入端口 ? 12位片內(nèi) ADC ? 片內(nèi) ? 1路外部參考電壓輸入端口 ? 內(nèi)部參考電壓可輸出 ? 硬件乘法器 MSP430F149 引腳說明 圖 24 MSP430F149 引腳圖 心率測試儀設(shè)計方案 九 RS232協(xié)議串口通信 MSP430F149 與主機的數(shù)據(jù)通信是通過 RS232 通信模塊實現(xiàn)的。 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，若不使用 MODEM，在碼元畸變小于 4%的情況下， DTE 和 DCE 之間最大傳輸距離為 15m。 圖 27 MAX232 芯片引腳圖 （ 1） 電荷泵電路：由 6 腳和 4 只電容構(gòu)成。 8 腳（ R2IN）、 9 腳（ R2OUT）、 10 腳（ T2IN）、 7 腳（ T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。于是本設(shè)計采用壓電式傳感器采取信號?？傮w來說，除了測量脈搏范圍有一點兒不足外。該產(chǎn)品可用于脈率檢測，主要用于運動、健身器材中的心率測試。主要應(yīng)用于無創(chuàng)心血管測試，中醫(yī)脈象診斷。性能指標(biāo)同 HK2020B 集成化脈搏傳感器。適用于心臟功能監(jiān)測儀檢測體表脈搏搏動波形。 HK2020 系列的脈搏傳感器功能比較全，但價格非常高，在三四百元左右，MB4 型脈搏波傳感器功能上能與 HK2020C 集成化數(shù)字脈搏傳感器相媲美，價格比 HK2020B 集成化脈搏傳感器又低，具有頻率響應(yīng)為 ，且靈敏度高，內(nèi)置放大電路，輸出模擬信號可直接送人 ADC0809 芯片處理，是相當(dāng)理想的脈搏波傳感器，價格在 200 元左右，而 SC0073 微型脈搏傳感器價格在 60 元左右，其頻率響應(yīng)為 11000Hz，也就是說如果人體脈搏每分鐘心跳少于 60 下，則有可能檢測不到脈搏信號。因此，本設(shè)計的測量心率范圍最低值為 60 次 /分鐘，考慮到很少情況下心率值為少于 60 次 /分鐘，故本系統(tǒng)仍能夠較好的滿足使用要求。利用 仿真軟件仿真電路圖如圖 31： 圖 31 濾波電路 該濾波電路的頻率響應(yīng)如 圖 32： 心率測試儀設(shè)計方案 十四 圖 32 濾波電路頻率響應(yīng) 由圖 32 知，濾波電路的截止頻率為 ，基本上能夠很好的抑制干擾，由SC0073 采集到的壓電信號經(jīng)過濾波器輸出后的實驗波形如圖 33： 圖 33 濾波電路輸出波形 由圖中波形知，當(dāng) SC0073微型脈搏傳感器正常狀態(tài)下輸出 （ 5VDC電源供電情況下），當(dāng)有壓力