【正文】 動(dòng)是否正常以及每分鐘跳動(dòng)的次數(shù)。 脈搏波 所呈現(xiàn)出的形態(tài) (波形 )、強(qiáng)度 (波幅 )、速率 (波速 )和節(jié)律 (周期 )等方面的綜合信息，在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，因此對(duì)脈搏波采集和處理具有很高的醫(yī)學(xué)價(jià)值和應(yīng)用前景。隨著集成電路的發(fā)展，脈搏測(cè)量計(jì)必然向微型化、大眾化、智能化發(fā)展。到 了漢代，《難經(jīng)》又進(jìn)一步確立寸口部位的寸關(guān)尺脈與其浮、中、沉診法為定為三部九候的診脈方法。近年來(lái)隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，脈診客觀化的研基于單片機(jī)的指脈檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2 究也得到了很快的進(jìn)步。 1700 年著名的物理學(xué)家牛頓對(duì)動(dòng)脈彈性腔的意義進(jìn)行了論證， 1733 年生理學(xué)家斯蒂 文?哈爾斯提出動(dòng)脈管的系統(tǒng)模型。更加深層次的加深了對(duì)單片機(jī)控制電路的理解，切實(shí)結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)，認(rèn)真務(wù) 實(shí)，鍛煉我們的動(dòng)手能力。因此其選型對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)具有決定性的作用。 3）脈搏信號(hào)還表現(xiàn)為皮膚振動(dòng)，因此可以用加速度傳感器進(jìn)行檢測(cè)，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、波形測(cè)量精度較高。本系統(tǒng)采用過(guò)采樣技術(shù)，通過(guò)對(duì)信號(hào)的高速采樣來(lái)提高采樣精度，相當(dāng)于用高分辨率的 ADC 對(duì)信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，達(dá)到了提高信噪比并改善動(dòng)態(tài)范圍的效果。信號(hào)處理系統(tǒng)中濾波電路得到了非常廣泛的應(yīng)用，其種類繁多。電阻 R2 為光敏電阻提供工作電壓，電阻 R5 和電容 C2 組成無(wú)緣低通濾波器，能對(duì)進(jìn)入檢測(cè)電路的高頻噪聲進(jìn)行濾波。 ④ EM78系列 OTP型單片機(jī) : 臺(tái)灣義隆電子股份有限公司 ,直接替代 PIC16CXX,管腳兼容 ,軟件可轉(zhuǎn)換。 ⑧ 華邦單片機(jī) : 華邦公司的 W77,W78系列 8位單片機(jī)的腳位和指令集與 8051兼容 , 但每個(gè)指令周期只需要 4 個(gè)時(shí)鐘周期 ,速度提高了三倍 ,工作頻率最高可達(dá) 增加了 WatchDog Timer,6 組外部中斷源 ,2 組 UART,2 組 Data pointer 及 Wait state control pin. W741 系列的 4 位單片機(jī)帶液晶驅(qū)動(dòng) ,在線燒錄 ,保密性高 ,低操作電壓(~)。其中， P1口作為 LCD 的數(shù)據(jù)總線使用， ~ 為 LCD 的控制信號(hào)線， (T0)為脈搏信號(hào)脈沖的輸入端。 液晶屏與單片機(jī)直接訪問(wèn)方式接口如圖 所示： 基于單片機(jī)的指脈檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19 圖 單片機(jī)與 LCD 接口連接圖 基于單片機(jī)的指脈檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 20 5 總結(jié)與展望 研究中的很多電路都比較簡(jiǎn)單，但是必須保持清醒的頭腦和一絲不茍的精神，否則稍不留神就會(huì)有錯(cuò)誤，一點(diǎn)的錯(cuò)誤都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)設(shè)計(jì)的失??！此次研究通過(guò)小組人員之間的互相溝通學(xué)習(xí)得到了很大的成功，我們都倍感欣慰，并通過(guò)這次的研究得到了很多的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，利用到了平時(shí)學(xué)習(xí)中的很多知識(shí)，這不僅增加了我們的知識(shí)更通過(guò)實(shí)際行動(dòng)來(lái)獲得了極大的自信和動(dòng)手經(jīng)驗(yàn)。在四年的學(xué)習(xí)過(guò)程中，我還得到了信息工程學(xué)院許多老師在各方面的幫助和指導(dǎo)，他們都在工科領(lǐng)域具有很深的造詣，并且對(duì)待學(xué)生十分平易近人，在此我也向各位老師表示衷心的感謝 ! 。我們要更加努力的學(xué)習(xí)，無(wú)論在生活中還是工作中都要保持不斷的學(xué)習(xí)，只有學(xué)習(xí)才會(huì)進(jìn)步，只有學(xué)習(xí)才能夠掌握技術(shù)，掌握了技術(shù)就掌握了未來(lái)。 表 單片機(jī)端口使用情況表 端口引腳 功能描述 RST 系統(tǒng)復(fù)位端 (RXD) LCD 的 RS 端 (TXD) LCD 的 RW 端 (INT0) LCD 的 E 端 (INT0) 按鍵 (T0) 脈搏脈沖輸入端 (T1) 電池電量檢測(cè)端 基于單片機(jī)的指脈檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12 脈搏指示 Vcc 電源正極 GND 地 XTAL1 , 2 系統(tǒng)時(shí)鐘 ~ LCD 數(shù)據(jù)總線 除了利用 口進(jìn)行中斷計(jì)時(shí)的方法測(cè)量脈搏外，還可以采用脈沖查詢的方式。我想很多人都知道Z80 單板機(jī) ,直到 90 年代后期 ,很多大學(xué)的微機(jī)原理還是講述 Z80。在技術(shù)上有其獨(dú)到之處 : SX 系列雙時(shí)鐘設(shè)置 ,指令運(yùn)行速度可達(dá)50/75/100MIPS(每秒執(zhí)行百萬(wàn)條指令 ,XXX M Instruction Per Second) 。我們可以使用一個(gè)有源積分器，這樣同時(shí)完成了放大與積分的處理。 數(shù)據(jù)采集電路 由光電傳感器感測(cè)的脈搏信號(hào)經(jīng)前電路一系列處理后，還需要進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換后才可以送到單片機(jī)進(jìn)行邏輯 與數(shù)據(jù)傳輸控制等處理。 放大電路 脈搏信號(hào)的基本特征是：穩(wěn)定性不高并且具有隨機(jī)性，還是一種典型 的極微弱生理信號(hào)。近年來(lái)光電檢測(cè)技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用中發(fā)展很快，這主要是由于光能避開(kāi)強(qiáng)烈的電磁干擾，具有很高的絕緣性，且可非侵入地檢測(cè)病人各種癥狀信息。血管不受壓力時(shí)，血流均勻，反射光也比較均勻，故傳感器無(wú)脈搏信號(hào)輸出；當(dāng)血管受壓血液不流動(dòng)時(shí)，傳感器也無(wú)輸出信號(hào)；只有當(dāng)血管受到擠壓，血管中的血液斷續(xù)流動(dòng)時(shí)，反射光也隨之變化，這時(shí)傳感器輸 出脈搏信號(hào)，達(dá)到了測(cè)量脈搏的作用。內(nèi)容涉及到傳感器的選擇，有光電脈搏傳感器，壓力測(cè)試脈搏傳感器，還有光電容積脈搏波法、液體耦合腔脈搏傳感器、壓阻式脈搏傳感器以及應(yīng)變式脈搏傳感器，而我們此次研究選擇的是光電脈搏傳感器，這是由于近年來(lái)光電檢測(cè)技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用中發(fā)展很快，這主要是由于光能避開(kāi)強(qiáng)烈的電磁干擾，具有很高的絕 緣性，且可非侵入地檢測(cè)病人各種癥狀信息。到了近代，英國(guó)人 Marye 最早研制出采用彈簧為動(dòng)力的杠桿式脈搏傳感器，并使用其對(duì)撓動(dòng)脈脈搏波形圖進(jìn)行了記錄。 隨后，全國(guó)各地陸續(xù)研制出采用各種不同材料的換能器 (如半導(dǎo)體硅應(yīng)變片換能器，電感式壓力換能器，電阻抗式換能器 )為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的脈搏儀，其目的均是為了不斷提高換能器件的靈敏度，精確度，并對(duì)探頭的形狀進(jìn)行改造。 三國(guó)時(shí)期，我國(guó)第一部脈學(xué)專著《脈經(jīng)》由王叔和撰寫(xiě)成功。脈搏波所呈現(xiàn)出的形態(tài) (波形 )、強(qiáng)度 (波幅 )、速率 (波速 )和節(jié)律 (周期 )等方面的綜合信息，在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 ,因此對(duì)脈搏波采集和處理具有很高的醫(yī)學(xué)價(jià)值和應(yīng)用前景。 本文的設(shè)計(jì)使用光電傳感器來(lái)獲得人體的脈搏信息，通過(guò)信息處理，單片機(jī)的控制將脈搏信息傳遞到 LCD顯示屏上，從而可以直觀清晰的獲得人體脈搏跳動(dòng)的頻率等信息，自此構(gòu)成了我們?cè)O(shè)計(jì)的脈搏測(cè)試系統(tǒng)。但人體的生物信號(hào)多屬于強(qiáng)噪聲背景下的低頻弱信號(hào)， 脈搏波信號(hào)更是低頻微弱的非電生理信號(hào)，必需經(jīng)過(guò)放大和后級(jí)濾波以滿足采集的要求。脈搏測(cè)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(lái)都受到中外醫(yī)學(xué)界的重視。東漢末年，中醫(yī)鼻祖張仲景在總結(jié)前人的成果后開(kāi)創(chuàng)了病、脈、診綜合治病的先河。 20 世紀(jì) 50 年代末期設(shè)計(jì)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(guān)、尺 3 處的脈搏信息，通過(guò)換能器采集并轉(zhuǎn)換電信號(hào)，再加以放大等處理再進(jìn)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(shí)現(xiàn)完成了對(duì)寸、關(guān)、尺 3 部位的切脈壓力進(jìn)行任意調(diào)節(jié)和客觀定量的測(cè)定，并進(jìn)而完成了對(duì)壓力脈搏波圖形的描述與記錄。 1741 年愛(ài)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。 1. 3 本文的研究?jī)?nèi)容 根據(jù)脈搏信號(hào)的特點(diǎn)，利用單片機(jī)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)脈搏信號(hào)的實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)，并將采集的信號(hào)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(dòng)的一些信心，如每次跳動(dòng)的快慢，每分鐘跳動(dòng)的次數(shù)等等信息。 目前，脈搏信號(hào)的測(cè)量方式主要有： 1） 光電脈搏波傳感器。 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(yīng)變式脈搏傳感器。因此本系統(tǒng)對(duì)經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換而不需要任何信號(hào)調(diào)理 (放大和濾波 )電路。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(yùn)放 )分為無(wú)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(jī)的指脈檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6 可通過(guò)低階濾波電路進(jìn)行級(jí)聯(lián)而組成。 由于經(jīng)過(guò)濾波后的脈搏信號(hào)幅度較小，且脈搏信號(hào)并不是標(biāo)準(zhǔn)的脈沖信號(hào)，不能直接作為單片機(jī)的中斷信號(hào)，于是通過(guò)放大和積分將每一個(gè)脈搏搏動(dòng)信號(hào)變換成脈沖信號(hào)。 ⑤ cenix 單片機(jī) : Scenix 公司推出的 8 位 RISC 結(jié)構(gòu) SX 系列單片機(jī)與 Intel 的Pentium II 等一起被 Electronic Industry Yearbook 1998評(píng)選為 1998 年世界十大處理器。 ⑨ Zilog單片機(jī) : Z8單片機(jī)是 Zilog公司的產(chǎn)品 ,采用多累加器結(jié)構(gòu) ,有較強(qiáng)的中斷處理能力 ,開(kāi)發(fā)工具價(jià)廉物美 .Z8 單片機(jī)以低價(jià)位面向低端應(yīng)用。其余端口的使用情況如表 所示。展望未來(lái)，我們可以從這個(gè)小儀器上得到很多靈感，比如我們可以利用這種脈搏測(cè)試儀器制造一種可以把脈的機(jī)器，這樣使 我國(guó)的中醫(yī)技術(shù)能夠源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，使廣大的老百姓得到更大的實(shí)惠，直接為世界的醫(yī)療事業(yè)作出巨大的貢