【正文】 率測試儀的設(shè)計的硬件電路的設(shè)計。本設(shè)計采用的單片機芯片的型號是 AT89S52，在本章主要介紹了它的一些特點。對于本設(shè)計的傳感器的設(shè)計來說，采用的是第一個途徑。通常脈搏信號的頻率范圍在 ?30Hz 之間，小于工頻 50Hz，因此通過低通濾波器可以有效濾除工頻干擾，這在信號調(diào)理電路中容易實現(xiàn)；同時可以在控制電路中對光源進(jìn)行脈沖調(diào)制，這樣不但能夠降低系統(tǒng)的功耗，而且能夠在一定程黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 8 度上減小外界的電磁干擾，在脈搏信號數(shù)據(jù)采集后，可以通過數(shù)據(jù)處理法方法進(jìn)一步濾除工頻信號的干擾。本系統(tǒng)采用了新型的光敏器件，在芯片內(nèi)部集成光敏器和一級放大電路，有效地抑制了外界電磁信號對原始脈搏信號的干擾。這是因為加指套式的脈搏傳感器中環(huán)境光在測量過程中基本不受外界環(huán)境光的影響，而且能夠有效減少二次反射光，使照射到手指 上的光波長單一，所以得到的脈搏信號較為穩(wěn)定，沒有明顯的重疊雜波信號，能夠很好的體現(xiàn)出脈搏波形的特征。為了減少環(huán)境光對脈搏信號測量的影響 ， 同時考慮到傳感器使用的方便性，采用密封的指套式包裝方式，整個外殼采用不透光的介質(zhì)和顏色，盡量減小外界環(huán)境光的影響，為了避免測量過程中的二次反射光的影響，在指套式傳感器的內(nèi)層表面涂上一層吸光材料，這樣能有效減少二次反射光的干擾。 設(shè)計時要考慮的問題 環(huán)境光對脈搏傳感器測量的影響 在光電式脈搏傳感器中，光敏器件接收到的光信號不僅包含脈搏信息的透射光的信號，而且包含測量環(huán)境下的背景光信號，由于動脈波動引起的光強變化比背景光的變化微弱得多，因此在測量過程當(dāng)中要保持測量背景光的恒定，減少 背景光的干擾。共陽極的 LED數(shù)碼管顯示器的公共端為發(fā)光二極管的陽極，通常接 +5V 電源，當(dāng)發(fā)光二極管的陰極為低電平時，發(fā)光二極管點亮。七段 LED 數(shù)碼管顯示器有 8 個發(fā)光二極管，其中從 a~g 管腳輸入顯示代碼，可顯示不同的數(shù)字黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 7 或字符， Dp 顯示小數(shù)點。 LED 數(shù)碼管顯示器是由發(fā)光的二極管顯示字段組成的。 LED 顯示器具有耗電省、成本低廉、配置簡單靈活、安裝方便、耐振動、壽命長等優(yōu)點。顯示器的種類很多，從液晶顯示、發(fā)光二極管顯示到 CRT 顯示器，都可以與微機配接。 顯示部分 的選擇 根據(jù)題目要求，設(shè)計出來的系統(tǒng)是可以設(shè)定報警的范圍的。芯片 置通用8 位中央處理器和 Flash 存儲單元 ， AT89C2051 在電子類產(chǎn)品中有廣泛的應(yīng)用。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。使用 Atmel 公司的高密度非易失性存儲技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。 單片機的選擇 單片機的選擇主要是在 AT89C2051 和 AT89S52 之間做選擇。 缺點是價格非常昂貴 ， 一般均在五百元以上 ， 就本次設(shè)計來說，考慮到經(jīng)費以及鍛煉自己的目的，不選擇使用該型傳感器。 并且 使用壓電式傳感器測脈搏還 容易受到外界其他信號的干擾。 但壓電式傳感器 直接與人體相接觸，容易因為人體肌肉的顫動等而產(chǎn)生干擾。 當(dāng)手指前端受到輕微的壓力時 ，可以感覺到手指前端在血壓的作用下有一張一弛的感覺 ， 將這個信號用傳感器提取出來 ， 轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，通過指脈的波形檢測，就可以獲得人體的脈搏信號。 臨床上為了統(tǒng)一和便于比較所獲得的脈搏信號 ， 在檢測脈搏信號時 ， 對電極的位置 ，引線與放大器的連接方式都有嚴(yán)格的統(tǒng)一規(guī)定。電極的好壞對采集到的心電信號質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用 ， 采用的電極應(yīng)有貼力強 ， 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。 壓 電式傳感 器 目前常用的是一次性心電電極 ， 它是用印刷方法制得的 Ag/ Agcl 傳感器。 光電式傳感器具有 靈敏度高，易于操作 ， 響應(yīng)速度快，結(jié)構(gòu)簡單 等優(yōu)點 。當(dāng)血液送到人體組織時，組織的半透明度減??；當(dāng)血液流回心臟，組織的半透明度增大。 紅外對管將對管夾于手指端部，通過手指的血液濃度會隨著心臟的跳動發(fā)生變化，紅外對管對應(yīng)的信 號便會發(fā)生相應(yīng)的變化，采集此信號經(jīng)過放大，濾波，比較等處理便可以得到理想的信號 。指端血管的容積和透光度隨心搏改變時，將使光電三極管極管收到不同的光強，并由此產(chǎn)生的光電流均隨之作相應(yīng)變化。 光電式傳感器 血液是高度不透明的液體，光照在一般組織中的穿透性要比血液中大幾十倍，據(jù)此特點，采用光電效應(yīng)手指脈搏傳感器來拾取脈搏信號。 脈 搏 檢 測 傳 感 器 低 通 放 大 器 整 形 電 路單 片 機數(shù) 碼 顯 示 電 路 報 警 電 路 圖 硬件框圖 方案的對比和論證 脈搏 檢測 傳感器的選擇 傳感器又稱為換能器、變換器等。 本設(shè)計所設(shè)計的基于單片機的便攜式脈搏測量儀 將 利用脈搏檢測傳感器采集脈搏信號，再對其 進(jìn)行整形、計數(shù)和顯示，就能實現(xiàn)實時檢測脈搏次數(shù)的目的 ，再通過報警電路可實現(xiàn)報警功能。 (2)將脈沖波送入單片機，采用單片機構(gòu)成脈搏波檢測儀，要求實現(xiàn)脈搏波次數(shù)超出設(shè)定時限時驅(qū)動蜂鳴器報警。然后得到每分鐘的脈搏搏動次數(shù)（即心率），并在數(shù)碼管上顯示，并且在 超出設(shè)定的正常脈搏跳動范圍 時 ，驅(qū)動蜂鳴器報警 。經(jīng)過前置放大電路、濾波電路、 積 分和比較電路后得到與脈搏相關(guān)的脈沖信號。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 4 第 2 章 整體方案分析 任務(wù) 基于單片機的便攜式心率測試儀的設(shè)計。在這里 給出了整體的硬件電路設(shè)計思路，并且對電路的各個部分進(jìn)行分析與解釋。在確定方案之前我必須先明確本設(shè)計的任務(wù)與要求，之后是各個部分的對比選擇。 第二章 為整體方案的分析。 本設(shè)計 的 設(shè)計 內(nèi)容安排如下： 第一章為 引言 。然后得到每分鐘的脈搏搏動次數(shù)（即心率），并在數(shù)碼管上顯示心率， 同時還設(shè)置了脈搏測量儀的上下限報警電路。經(jīng)過前置放大電路、濾波電路、整形電路后得到與脈搏相關(guān)的脈沖信號。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，脈搏測量儀必然可以實現(xiàn)更多的功能。數(shù)字信號處理的運用將使干擾更小，測量更為準(zhǔn)確。因此，未來脈搏自動檢測的內(nèi)容將更加詳細(xì)，自動分析診斷功能也更強大。近年來國內(nèi)外致力于開發(fā)無創(chuàng)非接觸式的傳感器，這類傳感器的重要特征是測量的探測部分不侵入機體，不造成機體創(chuàng)傷，能夠自動消除儀表自身系統(tǒng)的誤差，測量精度高，通常在體外，尤其是在體表間接測量人體的生理和生化參數(shù)。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 ， 脈搏測量技術(shù)也越來越先進(jìn) ， 對脈搏的測量精度也越來越高，國內(nèi)外先后研制了不同類型的脈搏測量儀，而其中關(guān)鍵是對脈搏傳感器的研 究。 鑒于脈診的 重要性，人們對于脈搏測量一直非常關(guān)注，早在 1860 年 Vierordt 創(chuàng)建了第一臺杠桿式脈搏描記儀，國內(nèi) 20 世紀(jì) 50 年代初朱顏將脈搏儀引用到中醫(yī)脈診的客觀化研究方面。通過脈診，醫(yī)生可以對患者的身體狀況有一個大概的了解，進(jìn)而對癥下藥。 基于單片機的心率測試儀 的發(fā)展與應(yīng)用 在我國傳統(tǒng)中醫(yī)學(xué)的診斷中， ―望、聞、問、切 ‖是最基本的四個方面。適合家庭進(jìn)行自我檢測以及醫(yī)院護(hù)士進(jìn)行每日的臨床記錄。本設(shè)計首先描述本設(shè)計的整體思路，然后介紹各個部分設(shè)計中的細(xì)節(jié)問題，最后提出一些完善本設(shè)計的改進(jìn)意見。得到的信號送入 進(jìn)行濾波、放大、整形等處理之后送入 單片機進(jìn)行處理。 本設(shè)計旨在設(shè)計出一種以單片機為核心的一種實用型脈搏測量儀。幾乎世界上所有的民族都用過 摸脈 作為診斷疾病的手段。因此，認(rèn)識、預(yù)防及早期發(fā)現(xiàn)這些疾病是十分必要的。但在目前，我國的心腦血管疾病仍呈逐年上升趨勢。目前檢測脈搏的儀器雖然很多，但是能實現(xiàn)精確測量、精確顯示且計時功能準(zhǔn)確等多種功能的便攜式全數(shù)字脈搏測量裝置很少。因此，本設(shè)計采用的是設(shè)計一種脈搏測試儀測量脈搏數(shù)從而實現(xiàn)心率的測量的方法。就算是在醫(yī)院，護(hù)士每天監(jiān)控病人病情而進(jìn)行的心率測試也是 常 用手測。 關(guān)鍵詞 ： 脈搏 ；單片機； 光電傳感器；脈沖信號；便攜式黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 V ABSTRACT With the development of the biomedical engineering technology, the medical signal measuring instrument is changing everyday. Biomedical measurement and clinical medicine and health care increasingly close ties. We could better understand the phenomenon of human. life through various physiological signal detection of the human body. Pulse inclusions rich state of the health information, By using optical sensors, With the high development of electronics and puter nowadays, the pulse diagnosing technolog y should be objective and quantitive. this text access to the pulse signal design methods. This paper mainly introduces the concrete realization method for digital pulse counter, which uses photoelectric sensors to generate pulse signal. The pulse signal is amplified and regenerated to input into MCU to carry out corresponding control, as a result the pulse number per a minute is measured. The use of the pulse counter is quick and convenient. Through observing the pulse signal, human health can be inspected, it is usually used in health care centers and the hospitals. In my design, Portable heart rate measuring instrument based on MCU has a positive role in promoting the objective of the pulse technology. Key words: Pulse； MCU； Photoelectric Sensor； Pulse Signal； Portable 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 目 錄 摘要 ......................................................................................................................................... I Abstract ................................................................................................................................. V 第 1 章 引言 ........................................................................................................................ 1 概述 .......................................................................................................................... 1 基于單片機的心率測試儀的發(fā)展與應(yīng)用 .............................................................. 2 本設(shè)計的主要內(nèi)容 .................................................................................................. 3 第 2 章 整體方案分析 ..........