【正文】 he signlechip to achieve the system core function of counting the frontend of the signal, we use piezoelectric ceramics to collect the signal of the human body then,after after amplification of the AD620, shaping of the 555, filtering of the lowpass filter and other operations,the signal will be converted to the pulse signal with the same frequency,and this signal will be input to the singleship will count to method of counting is using the timer of the singleship,and then use the cycle,get the frequency,by the frequency,we can get the number of the oneminute pulse. The final result of the count will display in the 1602 LCD the performance of the piezoelectric ceramics is not very good,in the signal can’t do it very its price is very low,and after the signal conditioning circuit of the system,the signal can be quite satisfactory to achieve our objectives. At the beginning of the paper, the integral notion of the device design is brought out. Afterwards, the detail information of each part is narrated. At last part, some suggestions for improving the device are provided. Key words: Pulse measurement。人體內(nèi)各器官的健康狀態(tài)、病變等信息將以某種方式顯現(xiàn)在脈搏中即在脈象中。 [2]近年來出現(xiàn)的日常監(jiān)護(hù)儀器，如便攜式電子血壓計(jì)，可以完成脈搏的測量。 本設(shè)計(jì)所使用的系統(tǒng)利用壓電陶瓷片將脈博轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)調(diào)理后利用AT89S51 單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)采集和處理，在短時(shí)間內(nèi)，測量出人體一分鐘的脈搏數(shù)，并將心率進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，便于攜帶。此后隨著機(jī)械及電子技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外在研制中醫(yī)脈象儀方面進(jìn)展很快，尤其是 70 年代中期，國內(nèi)天津、上海、貴州、江西等地相繼成立了跨學(xué)科的脈象研究協(xié)作組，多學(xué)科共同合作促使中醫(yī)脈象研究工作進(jìn)入了一個(gè)新的境界。 目前很多脈搏測量儀都具有檢測血氧等其他的功能，但是對(duì)這些信號(hào)的分析和診斷還需要一些有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生觀察，進(jìn)行分析后才能確認(rèn)結(jié)果，浪費(fèi)大量的人力，且由人為 第 3 頁 共 40 頁 引入的誤差較 大。數(shù)字信號(hào)處理的運(yùn)用將使干擾更小，測量更為準(zhǔn)確。選擇放大器時(shí)需要從增益、頻率響應(yīng)，輸入阻抗，共模抑制比，噪聲，漂移等幾個(gè)方面加以綜合考慮 [6]。基線漂移的頻率是從 ～ 。另外， 溫度變化會(huì)造成零點(diǎn)漂移，漂移現(xiàn)象限制了放大器的輸入范圍，使得 第 4 頁 共 40 頁 微弱的緩變信號(hào)無法被放大。 （ 2）對(duì)轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)要進(jìn)行放大和整形處理，以保證其它電路能正常加工和處理。 脈搏測量儀的上述功能要求，可采用兩個(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)（一分鐘或半分鐘）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)。 第 5 頁 共 40 頁 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 脈搏測量儀要實(shí)現(xiàn)對(duì)脈搏信號(hào)的檢測，并且能夠?qū)γ}搏信號(hào)進(jìn)行處理，并進(jìn)而求得脈搏數(shù)來顯示。通過信號(hào)調(diào) 理電路，將脈搏信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后利用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)脈搏測量功能。但是功能有限，靈活度較低，也不能很好的實(shí)現(xiàn)鍛煉自己的目的。電極的好壞對(duì)采集到的心電信號(hào)質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用 ,采用的電極應(yīng)有貼力強(qiáng) ,能緊附在人體表面 ,柔軟、吸汗、極化電壓低、導(dǎo)電性良好等特點(diǎn)。當(dāng)手指前端受到輕微的壓力時(shí)，可以感覺到手指前端在血壓的作用下有一張一弛的感覺，將這個(gè)信號(hào)用傳感器提取出來，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，通過指脈的波形檢測，就可以獲得人體的脈搏信號(hào)。常用檢測脈搏的光電傳感器 [10]分為紅外對(duì)管和紅外放射管。現(xiàn)在市場上的心率計(jì)普遍采用這種傳感器來采集信號(hào)，因?yàn)榇思t外管接收和發(fā)射都在手指的同一側(cè)，因此便不用考慮每個(gè)人手指情況不同所造成的麻煩。 三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較 （ 1）光電式： 優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，易于操作 ,響應(yīng)速度快，結(jié)構(gòu)簡單。并且容易受到外界其他信號(hào)的干擾。該傳感器價(jià)格較低，而且輸出電壓變化較為明顯，可以 實(shí)現(xiàn)我們的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。在使用時(shí)， 壓電陶瓷片要通過導(dǎo)線與電路板連接 ,注意在焊接壓電陶瓷片時(shí) ,時(shí)間不能太長以免燙壞壓電陶瓷片的鍍銀層 。由本次試驗(yàn)，可以得知壓電陶瓷片可以實(shí)現(xiàn)我們所要達(dá)到的目標(biāo)。 1997 年 ,由 ATMEL 公司 挪威 設(shè)計(jì)中心的 A 先生與 V先生利用 ATMEL 公司的 Flash 新技術(shù) , 共同研發(fā)出 RISC 精簡指令集的高速 8 位單片機(jī)，簡稱 AVR。 （ 2）凌陽單片機(jī) 凌陽是臺(tái)灣凌陽公司推出的單片機(jī)，具有高速度、低價(jià)、可靠、實(shí)用、體積小、功耗低和簡單易學(xué)等特點(diǎn)， 它的 CPU 內(nèi)核采用凌陽推出的 Microcontroller and Signal Processor 16 位微機(jī)處理器芯片，以下簡稱 amp?！痭SP 所形成的 16位 u’nSP 系列單片機(jī)，以下簡稱 amp。micro?！痭SP 內(nèi)核是一個(gè)通用的和結(jié)構(gòu)。micro?！痭SP 家族把各功能把各功能部 件模塊化地集成在一個(gè)芯片里。高性能價(jià)格比： μ’nSPTM家族片內(nèi)帶有高尋址能力的 ROM，靜態(tài) RAM 和多功能的 I/O 口，另外μ’nSPTM的指令系統(tǒng)提供出具有較高運(yùn)算速度的 16 位， 16 位的乘法運(yùn)算指令和內(nèi)積運(yùn)算指令，為其應(yīng)用添加了 DSP 功能，使得 μ’nSPTM家族運(yùn)用在復(fù)雜 的數(shù)字信號(hào)處理方面既很便利又比專用的 DSP 芯片廉價(jià)。目前很多公司都有 51 系列的兼容機(jī)型推出，在目前乃至今后很長的一段時(shí)間內(nèi)將占有大量市場。通用型，有總線擴(kuò)展，有較強(qiáng)的位處理功能，有全雙工異步串行通信口。 在 51 系列單片機(jī)中， AT89 系列單片機(jī)是美國 ATMEL 公司推出的一種新型高性能低價(jià)位、低電壓低功耗的 8 位 CMOS 微型計(jì)算機(jī)。肌電干擾可能會(huì)導(dǎo)致放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)偏移，甚至使放大器達(dá)到飽和，所以第一級(jí)放大 器的放大倍數(shù)不能太高。 圖 信號(hào)調(diào)理單元框圖 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案 脈搏波動(dòng)頻率測量方案的選擇 脈沖信號(hào)的頻率是指在單位時(shí)間內(nèi)由信號(hào)所產(chǎn)生的交變次數(shù)或脈沖個(gè)數(shù)，即/fx N t? 。采用單片機(jī)內(nèi)的一個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器，以單片機(jī)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器周期作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基信號(hào) Ts。 （ 3）頻率測量法：適用于高頻信號(hào)。 單片機(jī)工作方式的選擇 單片機(jī)數(shù)據(jù)傳送方式 [19]一般有以下幾種： （ 1）查詢方式：由于 CPU 與外設(shè)之間存在時(shí)序、速度等差異，在數(shù)據(jù)傳送前必須檢測接口狀態(tài)，探查外設(shè)是否數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒。 顯示電路方案的選擇 脈搏信號(hào)經(jīng)過單片機(jī)處理，得到脈搏波動(dòng)頻率之后，需要在顯示電路中直觀地顯示出來。本 設(shè)計(jì)中，顯示位數(shù)較多。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管 它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機(jī)中 CPU 的開銷小，較小的電流能得到較高的亮度且字符不閃爍。當(dāng)顯示位數(shù)較多時(shí)，用靜態(tài)顯示所需的 I/O 太多，一般采用動(dòng)態(tài)顯示的方法。通過對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程來實(shí)現(xiàn)對(duì)脈搏波動(dòng)頻率的測量和計(jì)算，并在顯示電路中直觀的顯示出來。由于Rx連接于這兩個(gè)放大器的求和點(diǎn)之間 ,當(dāng)一個(gè)差分電壓加到醫(yī)用放大器的輸入端時(shí) ,整個(gè)輸入的電壓都呈現(xiàn)在 Rx 兩端?，F(xiàn)在的很多儀表放大器的內(nèi)部電路與這個(gè)電路相同，而且儀表放大器都有成品可以買到 ,只需調(diào)整外界電阻就可以調(diào)整放大器的放大倍數(shù)，準(zhǔn)確而且方便。V ； 最大漂移電壓 ℃ 低訊號(hào) 1khz 時(shí)低輸入噪聲 9nV/Hz 使用場合 ECG 量測量與用以器材、壓力測量 ,V/I 轉(zhuǎn)換 資料拾取系統(tǒng)等 AD620 的芯片引腳如圖 所示 第 14 頁 共 40 頁 x?? KG 圖 AD620 芯片引腳圖 其中增益為 （ 31） 由于肌 電干擾可能造成前置放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的偏移，甚至截至飽和，所以前置放大器的增益不能太大。在這個(gè)系統(tǒng)中最大的干擾就是來自市電的 50HZ 干擾信號(hào)，考慮到有些病人在患病時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)較高的脈搏，因 此在設(shè)計(jì)濾波 第 15 頁 共 40 頁 器的截止頻率在 4HZ 左右，這樣不但能保證不濾去脈搏信號(hào)，而且能很好的將干擾濾去。 圖 一階無源濾波 圖 一階無源濾波器幅頻特性 方案二：二階低通濾波器 采用二階有源濾波器， 通帶內(nèi)幅頻特性曲線比較平坦，而且二階也可以達(dá)到較陡的衰減的特性。 第 16 頁 共 40 頁 RCFC π2 1? 圖 二階有源濾波器 圖 有源濾波器幅頻特性 （ 2）參數(shù)確定 電容 C 的容量宜在微法數(shù)量級(jí)以下 ,電阻器的阻值一般應(yīng)在幾百千歐以內(nèi)。同時(shí)，為了更好的實(shí)現(xiàn)效果，也可以使用一些稍大的電阻，如 110K 等。 同相放大器具有輸入阻抗高，輸出阻抗很低的特點(diǎn) ，廣泛用于前置放大級(jí)。 第 二級(jí)放大電路的電路圖如圖 所示 。 只要使用一個(gè)施密特觸發(fā)器，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于信號(hào)的整流作用。 由 555 芯片構(gòu)成的施密特觸發(fā)器如圖 所示。 圖 整形電路 第 21 頁 共 40 頁 定時(shí)計(jì)數(shù)電路 的設(shè)計(jì) 在這里，單片機(jī)要實(shí)現(xiàn)對(duì)脈搏信號(hào)的處理。 AT89S51 具有如下特點(diǎn)： 40 個(gè)引腳， 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器， 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 2層中斷嵌套中斷， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 經(jīng)過整形的信號(hào)由單片機(jī)的 INT0 口輸入，使用單片機(jī)的外部中斷 0。 定時(shí)計(jì)數(shù) 電路如圖 所示。顯示電路如圖 所示， 1602 字符液晶屏?xí)r序參數(shù)如表 33 所示，硬件端口定義及軟件資源分配如表 34 所示。 圖 主程序流程圖 Y N 開始 初始化 設(shè)置 T0、 T1 值為 0 設(shè)計(jì)數(shù)器結(jié)束標(biāo)志為 0 開 T0,T1 中斷 計(jì)數(shù)結(jié)束標(biāo)志 =1？ 算出脈搏頻率 送顯示 結(jié)束 第 26 頁 共 40 頁 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 中斷程序流程 的設(shè)計(jì) T0 是定時(shí)器， T1 是計(jì)數(shù)器。 T0， T1 流程分別如圖 ，圖 所示。在液晶屏的第一行將顯示出字符“ your pulse is： ”,在第二行顯示出脈搏數(shù)。 //H 讀， L 寫 sbit E = P2^7。重點(diǎn)介紹了單片機(jī)的最小系統(tǒng)，通過單片機(jī)最小系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了脈搏的測量系統(tǒng)，由壓電陶瓷片采集到脈沖信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)的放大、濾波和整形電路將輸出的信號(hào)通過單片機(jī)的外部中斷獲取并 液晶屏 上顯示。然而科技的進(jìn)步勢必會(huì)使測量儀的功能日益強(qiáng)大和完善，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U(kuò)大，將會(huì)給我們的生活 帶來更多的方便和精彩。（ 3）通過此次的設(shè)計(jì)，使我對(duì)硬件設(shè)計(jì)和各模塊的功能有了更深的了解，同時(shí)提高了動(dòng)手能力。感謝學(xué)校為我提供了自我發(fā)揮的舞臺(tái)，我在這里盡情展現(xiàn)自己的才能。 感謝我的各位專業(yè)授課老師，正是你們的辛勤工作，使我對(duì)本專業(yè)產(chǎn)生了濃厚的興趣，而且學(xué)到了很多的知識(shí)，掌握了很多的方法。 父母是我生命中最重要的人，我今天取得的成績與他們?yōu)槲业母冻鍪欠植婚_的。 unsigned long g_Ftmp_All。 unsigned char code string1[]=Your Pulse Is:。 第 34 頁 共 40 頁