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心率測(cè)試儀設(shè)計(jì)方案srtp結(jié)題論文-wenkub

2022-09-07 12:54:29 本頁面
 

【正文】 該是基于電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的生理量檢測(cè)和分析系統(tǒng),本課題把生理量的測(cè)量和生物信號(hào)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(shí)候是相等的,只有在心臟出現(xiàn)疾病的時(shí)候出現(xiàn)。 圖 11 心電圖 心率測(cè)試儀設(shè)計(jì)方案 四 脈搏波:人體心室周期性 的 收縮和舒張導(dǎo)致主動(dòng)脈的收縮和舒張 ,使血流壓力以波的形式從主動(dòng)脈根部開始沿著整個(gè)動(dòng)脈系統(tǒng)傳播 ,這種波稱為脈搏波??梢娪陂L(zhǎng)期從事重體力勞動(dòng)和運(yùn)動(dòng)員;病理性的見于甲狀腺 機(jī)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(yùn)動(dòng)、興奮、激動(dòng)、吸煙、飲酒和喝濃茶后。同一個(gè)人,在安靜或睡眠時(shí)心率減慢,運(yùn)動(dòng)時(shí)或情緒激動(dòng)時(shí)心率加快,在某些藥物或神經(jīng)體液因素的影響下,會(huì)使心率發(fā)生加快或減慢。 正常成年人安靜時(shí)的心率有顯著的個(gè)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(jī)設(shè)計(jì) 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(cè)試儀設(shè)計(jì)方案 三 第一章 緒論 醫(yī)學(xué)常識(shí) 心率 (Heart Rate):用來描述心動(dòng)周期的專業(yè)術(shù)語,是指心臟每分鐘跳動(dòng)的次數(shù) ,以第一聲音為準(zhǔn)。 本系統(tǒng) MSP430F149 單片機(jī)為核心控制芯片,SC0073 微型 壓電 式脈搏波傳感器采集信號(hào),經(jīng)信號(hào)處理電路后 將 脈沖 信號(hào) 送入單片機(jī), 并在 12864 液晶顯示器上進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示。同時(shí), 本設(shè)計(jì)采用 MSP430F149 作為下位機(jī), PC 機(jī)作為上位機(jī) —— 于 . 框架下利用 C語言開發(fā)的的心率測(cè)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(jī)上,我們可以方便地監(jiān)測(cè)測(cè)量參數(shù) 。心電信號(hào)是一種非常弱且頻率較低的信號(hào),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(jìn)行體力勞動(dòng)和體育鍛煉的人,平時(shí)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(qiáng)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(cè)量問題可以轉(zhuǎn)化為脈搏的測(cè)量,而脈搏的測(cè)量有更容易實(shí)現(xiàn)特點(diǎn),在實(shí)際應(yīng)用中得到廣泛運(yùn)用。本課題所設(shè)計(jì)的心率測(cè)試儀屬于一種集輕型化、一體化、可視化等優(yōu)點(diǎn)的便攜式測(cè)試儀。 心率測(cè)試儀的組成框圖 心率測(cè)試儀設(shè)計(jì)方案 五 系統(tǒng)框圖如圖 13。 第二 章 基礎(chǔ)知識(shí)介紹 SC0073微型動(dòng)態(tài)脈搏微壓傳感器 如圖 21, 動(dòng)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(dòng)態(tài)壓力信號(hào)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(duì)不同應(yīng)用目標(biāo)而以不同模塊組成的型號(hào)組成。 Flash 可以整個(gè)擦除也可以分段擦除,這給系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)帶來了極大的便利和靈活。 圖 23 開發(fā)板實(shí)物圖 特點(diǎn): ? 低功耗 16位單片機(jī) ? 精簡(jiǎn)指令集( RISC),單周期指令,含硬件乘法器等強(qiáng)大的運(yùn)算處理模塊 ? 低功耗, 5種工作模式,待機(jī)電流小于 1uA( 51待機(jī)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(jià)比 資源: 心率測(cè)試儀設(shè)計(jì)方案 八 ? 60KB Flash ROM. ? 2KB SRAM ? 48個(gè) IO(可設(shè)置為普通 IO或內(nèi)部模塊輸入 /輸出 ) ? 3組時(shí)鐘 ? 3個(gè)定時(shí)器 A比較 /捕獲模塊 (帶 PWM模塊 ) ? 7個(gè)定時(shí)器 B比較 /捕獲模塊 (帶 PWM模塊 ) ? USART0(UART和 SPI) ? USART1(UART和 SPI) ? 1個(gè)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(cè)試儀設(shè)計(jì)方案 九 RS232協(xié)議串口通信 MSP430F149 與主機(jī)的數(shù)據(jù)通信是通過 RS232 通信模塊實(shí)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(jì)采用壓電式傳感器采取信號(hào)??傮w來說,除了測(cè)量脈搏范圍有一點(diǎn)兒不足外。該產(chǎn)品可用于脈率檢測(cè),主要用于運(yùn)動(dòng)、健身器材中的心率測(cè)試。主要應(yīng)用于無創(chuàng)心血管測(cè)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(cè)儀檢測(cè)體表脈搏搏動(dòng)波形。 HK2020 系列的脈搏傳感器功能比較全,但價(jià)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(jià)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(hào)可直接送人 ADC0809 芯片處理,是相當(dāng)理想的脈搏波傳感器,價(jià)格在 200 元左右,而 SC0073 微型脈搏傳感器價(jià)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(cè)不到脈搏信號(hào)。因此,本設(shè)計(jì)的測(cè)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(cè)試儀設(shè)計(jì)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(hào)經(jīng)過濾波器輸出后的實(shí)驗(yàn)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
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