【正文】 ............................. 11 硬件設計 .................................................... 11 軟件設計 .................................................... 12 顯示電路的設計 ................................................... 18 5 總結(jié)與展望 .............................................. 20 參考文獻 .................................................. 21 致謝 ..................................................... 22 基于單片機的指脈檢測系統(tǒng)的設計 1 1 緒論 脈診是中醫(yī)傳統(tǒng)診斷中最主要的一個診斷方法，已有近千年的歷史，它是種無創(chuàng)傷的檢測方法，簡便易行。脈搏測試系統(tǒng)可以從脈搏波中提取人體的生理病理信息作為臨床診斷和治療的依據(jù)，歷來都受到中外醫(yī)學界的重視。早在秦漢時期的黃帝內(nèi)經(jīng)的《靈樞》和《素問》中曾提到過：從《靈樞》的記載中可知秦代以前的醫(yī)師通常用人迎、寸口對比的診脈方法來對疾病部位進行診察。東漢末年，中醫(yī)鼻祖張仲景在總結(jié)前人的成果后開創(chuàng)了病、脈、診綜合治病的先河。明代，李時珍以六朝時期的高陽生所撰《脈決》一書中的理論為基礎，并兼顧各家所長再加上自己的研究心得，于 1564 年撰寫完成了《瀕山 東大湖脈學》一書，該書中詳細定義和描述了浮、沉、遲、數(shù)、滑、澀等 27 種脈象的形態(tài)、對應病癥及相似脈之間的鑒別 15J。 20 世紀 50 年代末期設計出的利用酒石酸鉀鈉壓電晶片作為傳感器件的脈 搏儀，其主要原理為：將中醫(yī)寸、關、尺 3 處的脈搏信息，通過換能器采集并轉(zhuǎn)換電信號，再加以放大等處理再進行描述并記錄，初步確定了中醫(yī)弦脈、滑脈、平脈等主要的脈象圖形；60 年代初研制出的三線脈象儀，首先實現(xiàn)完成了對寸、關、尺 3 部位的切脈壓力進行任意調(diào)節(jié)和客觀定量的測定，并進而完成了對壓力脈搏波圖形的描述與記錄。 國外研究狀況，公元前四世紀，希臘的 Herophilus 就曾重點注意到了脈搏的節(jié)律、速率、強度和形 狀，他還認為認為脈搏的搏動可以通過音樂的形式來進行表達。 1741 年愛爾蘭的 Niheu 發(fā)表了“從脈搏觀察各種疾病變 化的新方法 的文章。但這些儀器裝置大多數(shù)沒有形成產(chǎn)品，沒有得到市場化，當然在臨床上也沒有見到廣泛應用的報道。 1. 3 本文的研究內(nèi)容 根據(jù)脈搏信號的特點，利用單片機設計和實現(xiàn)脈搏信號的實時采集系統(tǒng)，并將采集的信號放大以便于能夠清晰的在顯示屏上顯示，從而得到脈搏跳動的一些信心，如每次跳動的快慢，每分鐘跳動的次數(shù)等等信息。 系統(tǒng)的主要組成部分 光電脈搏傳感器 傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息 ，并能將檢測到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。 目前，脈搏信號的測量方式主要有： 1） 光電脈搏波傳感器。 2）力傳感器測量。 光電容積 脈搏波法、液體耦合腔脈搏傳感器、壓阻式脈搏傳感器以及應變式脈搏傳感器。 考慮到各種脈搏傳感器的特點，本文采用的是光電脈搏傳感器。因此本系統(tǒng)對經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換后的信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換而不需要任何信號調(diào)理 (放大和濾波 )電路。本系統(tǒng)設計了前置放大電路和主放大電路組成的多級放大電路對其進行放大處理，可以使得放大后的信號滿足系統(tǒng)分析的要求。具體分類如下：既可以分為低通濾波電路 (LPF)，高通濾波電路 (HPF)，帶通濾波電路 (BPF)和帶阻濾波電路 (BEF)等；也可看其內(nèi)部是否含有有源器件 (通常是運放 )分為無源濾波電路和有源濾波電路，除此之外，濾波電路還可分為一階、二階和高階濾波電路，而高階濾波電路基于單片機的指脈檢測系統(tǒng)的設計 6 可通過低階濾波電路進行級聯(lián)而組成。 基于單片機的指脈檢測系統(tǒng)的設計 7 3 指脈檢測電路的設計 指脈傳感器的基本原理 本研究所用的傳感器是光電傳感器，其基本原理是 血液的流動會導致血管內(nèi)的血容量的發(fā)生改變，而血容量的多少會影響血液對光線的吸收量，從而導致透過組織的光線強度也將隨血流的變化而發(fā)生變化，光電傳感器就是將接收透射后的光信號轉(zhuǎn)換為電信號，從而來獲取脈搏信息的。 由于經(jīng)過濾波后的脈搏信號幅度較小，且脈搏信號并不是標準的脈沖信號，不能直接作為單片機的中斷信號，于是通過放大和積分將每一個脈搏搏動信號變換成脈沖信號。 ② MicroChip 單片機 : MicroChip 單片機的主要產(chǎn)品是 PIC 16C 系列和 17C 系列 8位單片機 ,CPU 采用 RISC 結(jié)構(gòu) ,分別僅有 33,35,58 條指令 ,采用 Harvard 雙總線結(jié)構(gòu) ,運行速度快 ,低工作電壓 ,低功耗 ,較大的輸入輸出直接驅(qū)動能力 ,價格低 ,一次性編程 ,小體積。 ⑤ cenix 單片機 : Scenix 公司推出的 8 位 RISC 結(jié)構(gòu) SX 系列單片機與 Intel 的Pentium II 等一起被 Electronic Industry Yearbook 1998評選為 1998 年世界十大處理器。通過計算機 RS232C 接口 ,采用專用串行電纜即可對目標系統(tǒng)進行在線實時仿真。 ⑨ Zilog單片機 : Z8單片機是 Zilog公司的產(chǎn)品 ,采用多累加器結(jié)構(gòu) ,有較強的中斷處理能力 ,開發(fā)工具價廉物美 .Z8 單片機以低價位面向低端應用。 其主要性能特點： 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器； 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）； 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口； 5 個中斷優(yōu)先級、2 層中斷嵌套中斷； 6 個中斷源； 2 個 16 位可編程定時器 /計數(shù)器； 2 個全雙工串行通信口； 看門狗（ WDT）電路； 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路； 與 MCS51兼容； 1全靜態(tài)工作： 0Hz33MHz； 1三級程序存儲器保密鎖定； 1可編程串行通道； 1低功耗的閑置和掉電模式。其余端口的使用情況如表 所示。 同時，在程序中需要判斷信號是否為隨機噪聲，方法是判斷脈沖信號的電平持續(xù)時間，一般的噪聲持續(xù)時間不長，在做脈搏周期檢測時可對這些信號忽略。展望未來，我們可以從這個小儀器上得到很多靈感，比如我們可以利用這種脈搏測試儀器制造一種可以把脈的機器，這樣使 我國的中醫(yī)技術能夠源遠流長，使廣大的老百姓得到更大的實惠，直接為世界的醫(yī)療事業(yè)作出巨大的貢獻。Biostatistics， 1996， (1)： 79— 87． [9] M auck G E． The Meaning of the Point of Maximum Oscillations in Cuf Pressure in the Indirect Me~urement of Blood Pressure[J]． J． Biomech． Eng．， 1980， 102(2)： 89— 97． [10]Geddes L A． Characterization of the Oscillometric Method for Measuring Indirect Blood Pressure[J]． Ann,s of Biomedical Engineering， 1982， 1O(6)： 27 1． [11]齊頒揚．醫(yī)學儀器 [M]．北京：高等教育出版社， 1990． [12]丁鎮(zhèn)生．傳感及其遙控遙測技術應用 [MI．北京：電子工業(yè)出版社， 2()o2． [13]楊福生．電生理信號的檢測 [J]．世界醫(yī)療器械， 1996， 2(2)． [14]張克彥． AVR 單片機實用程序設計 fM]．北京：北京航空航天大學出版社， 20xx． [15]丁化成，耿德根，李君凱． AVR 單片機應用設計 [MI．北京：北京航空航天大學出版社， 20xx． [16]Ben~os A， Laurent S， Asmar RG． Large Artery StifnessHypertension[J]． J． Hypertens，1997， 15(2)： 89— 97． [17]Sagie A， Larson M G Levy D． The Namral History of Borderline Isolated Systolic Hypertension[J]． N Eng1． J． Med．， 1993． (329)． [18]王博亮，劉迎春，劉安芝，等．醫(yī)用傳感器及其接口設計．北京：國防工業(yè)出版社， 1993 基于單片機的指脈檢測系統(tǒng)的設計 22 致謝 本論文是在尊敬的王老師的悉心指導和關懷下完成的，在四年的學 習中，王老師淵博的專業(yè)知識、對待學術的嚴謹態(tài)度和不斷鉆研新知識、新課題的工作熱情給我留下了深刻