【正文】 ............................................................................... 9 信號放大電路 ............................................................................................... 10 LM324 放大器 ............................................................................ 10 低通放大電路 ............................................................................. 10 波形整形電路 ............................................................................................... 12 單片機(jī)控制電路 ........................................................................................... 14 LED 顯示電路 .............................................................................................. 14 LED 的結(jié)構(gòu)及工作原理 ............................................................ 15 LED 數(shù)碼管的顯示方式 ............................................................ 16 報警電路 ....................................................................................................... 16 硬件 系統(tǒng)原理 ............................................................................................... 17 第 4 章 軟件系統(tǒng)設(shè)計 ............................................................................................... 18 主程序流程 ................................................................................................... 18 中斷程序流程 ............................................................................................... 18 顯示程序流程 ............................................................................................... 19 第 5 章 系統(tǒng)干擾分析及處理措施 ........................................................................... 20 干擾分析 ....................................................................................................... 20 環(huán)境光干擾及處理措施 ............................................................. 20 電磁干擾及處理措施 ................................................................. 20 測量過程中運(yùn)動噪聲干擾及處理措施 ..................................... 21 第 6 章 系統(tǒng)測試結(jié)果 ............................................................................................... 22 硬件調(diào)試 ....................................................................................................... 22 系統(tǒng)測試 ....................................................................................................... 24 誤差分析 ....................................................................................................... 24 IV 第 7 章 總結(jié)與展望 ................................................................................................... 25 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................... 26 附 錄 ........................................................................................................................... 28 致 謝 ........................................................................................................................... 34 1 第 1章 概述 選題的背景和意義 心率 (Heart Rate)是 用來描述心 跳 周期的專業(yè)術(shù)語，是指 心臟 每分鐘跳動的次數(shù) , 它不僅是反映心臟功能強(qiáng)弱的重要標(biāo)志，也是反映人體運(yùn)動強(qiáng)度的生理指標(biāo)。 、圖表要求： 1）文字通 順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準(zhǔn)請他人代寫 2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。系統(tǒng) 以 AT89C51單片機(jī)為核心，以紅外發(fā)光二極管和光敏三極管 為 傳感器，利用單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部定時器來計算時間，由光敏三極管感應(yīng) 心跳脈沖 ，單片機(jī)通過脈沖累加得到 心臟 跳動次數(shù)， 在數(shù)碼管上 顯示 心跳 次數(shù)和時間 。脈診作為 “ 綠色無創(chuàng) ” 診斷的手法，得到了中外人士的關(guān)注。參加鍛煉無疑是保持健康的最佳方法，但很多人急于求成，往往適得其反，達(dá)不到鍛煉的效果，甚至可能對身體造成一 定程度的傷害。 近年來國內(nèi)外致力于開發(fā)無創(chuàng) 非接觸式傳感器，這類傳感器的重要特征是測量 探測部分不侵入機(jī)體，不 會 造成機(jī)體創(chuàng)傷，能夠自動消除 系統(tǒng) 誤差，測量精度高，通常在體表間接測量人體的生理和生化參數(shù)。 光電傳感器 是 將非電量 (紅外光 )轉(zhuǎn)換成電量的轉(zhuǎn)換元件，由紅外發(fā)射二極管和接收三極管組成，可以將接收到的紅外光按一定的函數(shù)關(guān)系 (通常是線性關(guān)系 )轉(zhuǎn)換成便于測量的物理量 (如電壓、電流或頻率等 )輸出。單片機(jī)電路對輸入的脈沖信號進(jìn)行計算處理 之后 把結(jié)果送到數(shù)碼管顯示。128*8 字節(jié) 的 內(nèi)部 RAM GND：接地 P2 口： P2 是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I／ O 口， P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動4 個 TTL 邏輯門電路。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE(地址鎖存允許 )輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。 ． XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 手指組織可以分成皮膚、肌肉、骨骼等非血液組織和血液組織，其中非血液 8 組織光 的 吸收量是恒定的 。光電式 心率 傳感器 [8]按照光的接收方式可分為透射式和反射式 兩 種。 9 信號 取樣 電路 硬件電路中，關(guān)鍵部分在于 心率 信號的檢測 。 當(dāng)手指離開傳感器或檢測到較強(qiáng)的干擾光線時，輸入端的直流電壓會出現(xiàn)很大變化，為了使它不致泄露到 U3A 輸入端而造成錯誤指示，用 C C10 串聯(lián)組成的雙極性耦合電容把它隔斷 [11]。 該系統(tǒng) 按人體 心率 在運(yùn)動后跳動次數(shù)達(dá) 200 次 /分鐘的計算來設(shè)計低通放大器，如圖 所示。 整形電路如圖 所示， U3B 是一個電壓比較器， C R27 構(gòu)成一個微分器， U3C 和 C1 R31 組成單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，其脈寬由 C1 R31 決定。 圖 單片機(jī)處理電路 LED 顯示電路 本設(shè)計采用 LED數(shù)碼管動態(tài)掃描來顯示 數(shù)據(jù) 。圖 中所示， 4 是位選端； a~g、 Dp 是字選端。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與 點亮?xí)r間和間隔時間的比例有關(guān)。 圖 電路原理圖 18 第 4章 軟件系統(tǒng) 設(shè)計 主程序流程 系統(tǒng)主程序控制單片機(jī)系統(tǒng)按預(yù)定的操作方式運(yùn)行 , 它是單片機(jī)系統(tǒng)程序的框 架。主要完成一分鐘的定時功能和保存測得的 心跳 次數(shù)。在 光電式 心率 監(jiān)測系統(tǒng) 的測量過程中，前端測量到的 心率 信號十分微弱，容易受到外界環(huán)境干擾，其中主要的干擾源有測量環(huán)境光干擾、電磁干擾、測量運(yùn)動噪聲。本系統(tǒng)采用新型光敏器件，在芯片內(nèi)部集成光敏器和一級放大電路，有效抑制了外界電磁信號對原始 心率 信號的干擾。 單片機(jī)軟件先在最小系統(tǒng)板上調(diào)試，確保工作正常之后，再與硬件系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。 由于冬季和夏季的心率值不同，本實驗的數(shù)據(jù)使用夏季測量的值 。 為了更好的進(jìn)行 心率監(jiān) 測 系統(tǒng) 的設(shè)計，在近一個學(xué)期的時間里，認(rèn)真收集有關(guān)資料，并做相關(guān)的整理和閱讀，為這次的設(shè)計做好充分的準(zhǔn)備。 //上次測試 的心跳 次數(shù) uint8 codeDispCode[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90}。 void main() { Init_System()。 //保存測得 心跳 值 } } } if(keyin == 0) //檢測按鍵 { if(starttest == 1) //處在測試狀態(tài) { t10ms = 0。 //允許外部中斷 1 } /******************************************************************** 函數(shù)功能：定時器 /計數(shù)器初始化 31 入口參數(shù)： null 返 回： null 備 注： null ********************************************************************/ void TimerInitProc() { TMOD amp。 //開總中斷 } /////////////////////////End of TimerInitProc//////////////////////// void initvar() { starttest = 0。 } /****************************************************************************** *