【正文】 d accurately measuring heart rate appears to be particularly important. With the improvement of medical level and people39。傳感器部分采用光電式傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)采集；信號(hào)處理部分則采用放大、濾波、波形變換等方法實(shí)現(xiàn)信號(hào)的有效處理；而單片機(jī)部分則實(shí)現(xiàn)對(duì)心率的計(jì)數(shù)和顯示功能。河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于單片機(jī)的心率計(jì)設(shè)計(jì)摘 要心率是指單位時(shí)間內(nèi)心臟搏動(dòng)的次數(shù)，包含了許多重要的生理、病理信息，特別是與心腦血管相關(guān)的信息，是生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)中一個(gè)重要的生理指標(biāo)，也是臨床常規(guī)診斷的生理指標(biāo)；因此迅速準(zhǔn)確地測(cè)量心率便顯得尤為重要。通過(guò)這三部分的有效組合初步實(shí)現(xiàn)對(duì)人體心率的一個(gè)有效計(jì)數(shù)。s living standards, rapid, accurate and portable heart rate meter has bee a new trend, acpanied by the development of SCM technology, will not be regarded as a good choice of meter based on microcontroller portable heart rate. Heart rate meter consists of three parts, respectively: sensor part, signal processing part, MCU control part. Part of the sensor using photoelectric sensor achieved the signal of the signal acquisition。 MCU control module is used AT89C51 microprocessor and related ponents by C language programming counting and display function.KEY WORDS: heart rate, sensor photoelectric, signal processing, AT89C51目 錄前 言 1第一章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體構(gòu)思 3第二章 各元器件介紹 4167。 LM324引腳圖 5167。 51子系列的主要功能 7167。 74HC245的特點(diǎn) 9167。 74LS138主要特性 10167。 uVision4 IDE集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 12167。 Proteus主界面 15167。 濾波電路 19167。 定時(shí)原理 23167。由于受年齡、性別及其它生理因素的影響，心率也有不同的衡量標(biāo)準(zhǔn):3歲以下的小孩常在100次/分以上，初生兒的心率更快，可達(dá)130次/分以上；在成年人中正常的心率為60～100次/分，大多數(shù)為60～80次/分，而且這一年齡段女性的心率一般比男性稍快；老年人的心率偏慢。心率低于60次/分稱為竇性心動(dòng)過(guò)緩，常出現(xiàn)胸悶、氣短等癥狀。由于心率包含著與人體心腦血管系統(tǒng)密切相關(guān)的信息，因此利用心率計(jì)及時(shí)的發(fā)現(xiàn)相關(guān)的病情狀況，做到及時(shí)救治從而降低心腦血管疾病的發(fā)病率和死亡率，有效的減輕心腦血管疾病帶來(lái)的社會(huì)和家庭負(fù)擔(dān)[1]。例如MIO FUSE手環(huán)，它采用超級(jí)光電感應(yīng)技術(shù)持續(xù)測(cè)量心率，內(nèi)置加速傳感器監(jiān)測(cè)，可以精準(zhǔn)測(cè)量步數(shù)，它卓越的數(shù)字濾波技術(shù)和精準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，使其能夠按照真實(shí)的心率及時(shí)的反應(yīng)心率變化?；趩纹瑱C(jī)的心率計(jì)既能發(fā)揮單片機(jī)快速處理數(shù)據(jù)的能力，同時(shí)伴隨著集成化技術(shù)的逐步提升，便攜、快速準(zhǔn)確、方便實(shí)用的心率計(jì)將不失為一個(gè)更好的選擇，真正做到走入家庭、方便個(gè)人。經(jīng)過(guò)光電式傳感器后輸出的幅值都在幾毫伏左右。進(jìn)行濾波處理后的信號(hào)仍然比較微弱，需要進(jìn)行后置放大處理，由于這時(shí)的信號(hào)是已經(jīng)經(jīng)過(guò)濾波處理得到的理想信號(hào)，去除了干擾信息，因此可以進(jìn)行較大的信號(hào)放大。 LM324167。C)特性，使其具有低噪聲、低輸入偏置電流和低功耗等特性，非常適ECG的前置放大[6]。16V。其中、為信號(hào)的輸入的正極和負(fù)極，、為電源的正負(fù)極，為輸出端。當(dāng)為高電平時(shí)： 當(dāng),時(shí)，=0,=1，放電三極管T導(dǎo)通，輸出為低電平。 單片機(jī)型號(hào)介紹167。 51子系列的主要功能表22 51子系列單片機(jī)序號(hào)功能18位CPU2片內(nèi)帶振蕩器及時(shí)鐘電路3256B片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器48KB的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器5程序存儲(chǔ)器的尋址范圍64KB6片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的尋址范圍為64KB726B的特殊功能寄存器83個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器96個(gè)中斷源1048根I/O線11111條指令，含乘法指令和除法指令12布爾處理器13使用單+5V電源167。 XTAL1和XTAL2片內(nèi)振蕩電路引腳。 GND 接地引腳。與P0口的第一功能相同，常作為通用I/O口使用時(shí)，用于傳送用戶的輸入/輸出數(shù)據(jù)，該口內(nèi)部有上拉電阻，使用時(shí)無(wú)需外接上拉電阻。第二功能為控制功能，每個(gè)引腳并不完全相同，如下表所示：表23 P3口的第二功能引腳號(hào)功能RXD(串行口輸入）TXD（串行口輸出）（外部中斷0）(外部中斷1）T0（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的外部輸入）T1（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的外部輸入）（片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)允許）(片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀允許）167。167。GND邏輯地20邏輯地VCC邏輯電源10電源端167。 74LS138主要特性表26 74LS138特性表序號(hào)功能1電壓：～2驅(qū)動(dòng)電流：3最大傳輸延遲：41ns4封裝形式：SOP16167。BASIC語(yǔ)言和PL/M語(yǔ)言在單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程中，由于自身存在的劣勢(shì)并未得到廣泛的應(yīng)用，相比之下，C語(yǔ)言憑借其很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力、開(kāi)發(fā)效率高、可移植性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。 uVision4 IDE集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 安裝完成后，雙擊桌面上的“ uVision4”圖標(biāo)進(jìn)入IDE環(huán)境，uVision4 IDE軟件有菜單欄、可以快速選擇命令按鈕的工具欄、一些源代碼文件窗口、對(duì)話框、信息顯示窗口。 接著會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框如下圖所示，選擇所需要的單片機(jī)型號(hào)，選定型號(hào)后單擊“OK”，在新彈出的對(duì)話框中點(diǎn)擊“是”即完成相關(guān)的操作。并單擊保存。選擇Project Options for Target “Target 1”彈出的對(duì)話框如下圖所示：圖34 Target選項(xiàng)卡 在“Output”選項(xiàng)卡中選擇“Create HEX File”，在Debug選項(xiàng)卡中的“Use”選項(xiàng)中選擇“Proteus VSM Simulator”單擊“OK”。 Proteus簡(jiǎn)述 Proteus可以對(duì)基于微控制器的設(shè)計(jì)連同所有的周?chē)娮悠骷黄疬M(jìn)行仿真調(diào)試[11]，可以與uVision4 IDE工具軟件結(jié)合進(jìn)行編程仿真調(diào)試。 電路圖仿真 添加元器件。利用主界面左側(cè)的模型選擇元器件欄完成線路的連接和標(biāo)注。圖37 加載程序文件第四章 電路原理及仿真電路167。當(dāng)恒定波長(zhǎng)的光照射到人體組織上時(shí)，通過(guò)人體組織吸收、反射衰減后測(cè)量到的光強(qiáng)將在一定程度上反映被照射部位組織的結(jié)構(gòu)特征[13]。此法外界干擾信號(hào)小，但傳感器輸出信號(hào)小，對(duì)后面的放大電路要求較高。為有利于指端信號(hào)的檢測(cè)，應(yīng)當(dāng)保證肢體末端的血液循環(huán)良好；為提高檢測(cè)的靈敏度，應(yīng)當(dāng)注意讓手指與光電三極管和光敏二極管緊密接觸，但不要有壓迫感，以免妨礙血液循環(huán)。電路圖如下：圖43 前置放大電路 電路采用同相比例放大器：,。濾波電路如下：圖44 二階壓控有源低通濾波器 傳遞函數(shù)為： (42) 放大倍數(shù)： (43) ,。167。167。如下圖所示：圖46 555定時(shí)器組成的施密特觸發(fā)器當(dāng)輸入端電壓由0V開(kāi)始逐漸增加，當(dāng)時(shí)，根據(jù)555定時(shí)器功能表可知，輸出為高電平；繼續(xù)增加，如果,輸出維持高電平不變；再增加，一旦,就將由高電平跳變?yōu)榈碗娖?；之后再增加，仍是，電路輸出端保持低電平不變。單片機(jī)的外部中斷由外部中斷0和1，分別由引腳()和(),；定時(shí)器/計(jì)數(shù)器由定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0和1，工作方式有以下四種：方式0：方式0共有13位計(jì)數(shù)位數(shù)，由TH0的