基于單片機(jī)的智能脈搏測(cè)試儀設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-04-21 00:12 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 紅外發(fā)射二極管相對(duì)擺放以獲得最佳的指向特性。從光源發(fā)出的光除被手指組織吸收以外，一部分由血液漫反射返回，其余部分透射出來(lái)。光電式脈搏傳感器按照光的接收方式可分為透射式和反射式2種。其中透射式的發(fā)射光源與光敏接收器件的距離相等并且對(duì)稱(chēng)布置，接收的是透射光，這種方法可較好地反映出心律的時(shí)間關(guān)系。因此本系統(tǒng)采用了指套式的透射型光電傳感器, 實(shí)現(xiàn)了光電隔離,減少了對(duì)后級(jí)模擬電路的干擾。 透射式光電傳感器 光電傳感器檢測(cè)原理檢測(cè)原理是: 隨著心臟的搏動(dòng)，人體組織半透明度隨之改變。當(dāng)血液送到人體組織時(shí)，組織的半透明度減小，當(dāng)血液流回心臟，組織半透明度則增大；這種現(xiàn)象在人體組織較薄的手指尖、耳垂等部位最為明顯。因此本設(shè)計(jì)將紅外發(fā)光二極管產(chǎn)生的紅外線照射到人體的手指部位，經(jīng)過(guò)手指組織的反射和衰減由裝在該部位旁邊的光敏三管來(lái)接收其透射光并把它轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。由于手指動(dòng)脈血在血液循環(huán)過(guò)程中呈周期性的脈動(dòng)變化，所以它對(duì)光的反射和衰減也是周期性脈動(dòng)的, 于是紅外接收三極管輸出信號(hào)的變化也就反映了動(dòng)脈血的脈動(dòng)變化。故只要把此電信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖并進(jìn)行整形、計(jì)數(shù)和顯示，即可實(shí)時(shí)的測(cè)出脈搏的次數(shù)。,U3是紅外發(fā)射和接收裝置,由于紅外發(fā)射二極管中的電流越大,發(fā)射角度越小,產(chǎn)生的發(fā)射強(qiáng)度就越大,所以對(duì)R21阻值的選取要求較高。R21選擇270Ω同時(shí)也是基于紅外接收三極管感應(yīng)紅外光靈敏度考慮的。R21過(guò)大,通過(guò)紅外發(fā)射二極管的電流偏小,紅外接收三極管無(wú)法區(qū)別有脈搏和無(wú)脈搏時(shí)的信號(hào)。反之，R21過(guò)小,通過(guò)的電流偏大，紅外接收三極管也不能準(zhǔn)確地辨別有脈搏和無(wú)脈搏時(shí)的信號(hào)。當(dāng)手指離開(kāi)傳感器或檢測(cè)到較強(qiáng)的干擾光線時(shí)，輸入端的直流電壓會(huì)出現(xiàn)很大變化,為了使它不致泄露到輸入端而造成錯(cuò)誤指示，用CC9串聯(lián)組成的雙極性耦合電容把它隔斷。但該傳感器輸出信號(hào)的頻率很低，如當(dāng)脈搏只有為50次/分鐘時(shí)，200次/，因此信號(hào)首先經(jīng)R2C10濾波以濾除高頻干擾，再由耦合電容CC9加到線性放大輸入端。 信號(hào)采集電路由于光電傳感器所輸出的信號(hào)波源強(qiáng)度比較弱，且為類(lèi)似于正弦波波形，所以對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大整形處理，使其以較強(qiáng)方波形式輸出。 脈搏仿真信號(hào)正弦波 放大整形電路 放大整形電路。 脈搏信號(hào)對(duì)比，本部分運(yùn)用了ATMEL公司的89C51單片機(jī)作為核心元件，在這里運(yùn)用單片機(jī)能更快更準(zhǔn)確地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，而且可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行編程，所用外圍元件少，輕巧省電，故障率低。，單片機(jī)設(shè)為下降沿中斷觸發(fā)模式，故每次脈沖下降沿到達(dá)時(shí)觸發(fā)單片機(jī)產(chǎn)生中斷并進(jìn)行計(jì)數(shù)，來(lái)一個(gè)脈沖脈搏次數(shù)就加一；定時(shí)器中斷主要完成十秒鐘的定時(shí)功能。單片機(jī)對(duì)十秒鐘內(nèi)的脈沖次數(shù)進(jìn)行累加并進(jìn)行計(jì)算得出所測(cè)人一分鐘的脈搏次數(shù)，通過(guò)P0、P2口把測(cè)量過(guò)程和結(jié)果送到數(shù)碼管顯示出來(lái)。 單片機(jī)處理電路 顯示電路 LED 的使用由于靜態(tài)顯示占用資源較多，而動(dòng)態(tài)顯示方式是指一位一位地輪流點(diǎn)亮每位顯示器（稱(chēng)為掃描），即每個(gè)數(shù)碼管的位選被輪流選中，多個(gè)數(shù)碼管公用一組段選，段選數(shù)據(jù)僅對(duì)位選選中的數(shù)碼管有效。對(duì)于每一位顯示器來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間的比例有關(guān)。通過(guò)調(diào)整電流和時(shí)間參數(shù)，可以既保證亮度，又保證顯示。故LED動(dòng)態(tài)顯示更加適合本設(shè)計(jì)，所以就采用此方法。 數(shù)碼管顯示電路 脈搏測(cè)量?jī)x電路原理圖 電路原理圖4軟件系統(tǒng) 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。系統(tǒng)上電后,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化。初始化程序主要完成對(duì)單片機(jī)內(nèi)專(zhuān)用寄存器、定時(shí)器工作方式及各端口的工作狀態(tài)的設(shè)定。系統(tǒng)
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