【正文】 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ? ? ? ? － ? 注： RBOBI/ 是一個(gè)特殊端，有時(shí)用作輸入，有時(shí)用作輸出。 74LS48 的內(nèi)部有升壓電阻，因此無(wú)需外接電阻（可以直接與顯示器相連接）。 51單片機(jī)的ALE 信號(hào)可以直接與 74LS373 的 C 連接。 當(dāng)三態(tài)門(mén)使能信號(hào) OE 為低電平時(shí)，三態(tài)門(mén)導(dǎo)通，允許 Q0~Q7 輸出， OE 為高電平時(shí)，輸出懸空。 當(dāng) G=“1” 時(shí)， 74LS373 輸出端 1Q— 8Q 與輸入端 1D— 8D 相同； 當(dāng) G 為下降沿時(shí)，將輸入數(shù)據(jù)鎖存。 心率測(cè)試儀 10 圖 28 多諧振蕩器 十進(jìn)制 同步 計(jì)數(shù)器 74160 圖 29 74160的邏輯功能示意圖和引腳圖 74160采用同步 級(jí)聯(lián)方式可組成幾位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器，清零端 MR,計(jì)數(shù)脈沖輸入端 CLK，ENT/ENP 使能端， 輸出 Q3Q2Q1Q0 鎖存器 74LS373 圖 210 74LS373的引腳圖 心率測(cè)試儀 11 表 22 74LS373的功能表 E G 功 能 0 0 直通 Qi = Di 0 1 保持（ Qi保持不變） 1 X 輸出高阻 Q0—— 建立穩(wěn)態(tài)前 Q 的電平； G—— 輸入端，與 8031ALE 連高電平：暢通無(wú)阻低電平：關(guān)門(mén)鎖存。電容 C在 1/3Vcc2/3Vcc 之間充電和放電 。其中輸出 0V 脈沖的持續(xù)時(shí)間 wt =，一般取 R=1kΩ~10MΩ， C1000PF，只要滿(mǎn)足 IV 的重復(fù)周期大于 0pt ，電路即可工作，實(shí)現(xiàn)較精確的定時(shí)。電容 C 開(kāi)始充電，按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)電容 C 充電到 2/3Vcc時(shí)， 1A 翻 轉(zhuǎn)，使輸出 00?V 。 圖 25 定時(shí)器內(nèi)部框圖 圖 26 555定時(shí)器引腳 表 21 555定時(shí)器的功能表 心率測(cè)試儀 9 555 組成的基本電路及應(yīng)用 1． 構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 電路如圖 27 所示，接通電源 →電容 C 充電（至 2/3Vcc） →RS 觸發(fā)器置 0→ 00?V ， T 導(dǎo)通， C 放電，此時(shí)電路處于穩(wěn)定狀態(tài)。 5 腳為控制端，平時(shí)輸入 2/3 CCV 作為比較器的參考電平，當(dāng) 5 腳外接一個(gè)輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的另一種控制。當(dāng)輸入信號(hào)自 6 腳輸入大于 2/3 CCV 時(shí)，觸發(fā)器復(fù)位， 3 腳輸出為低電平，放電管 T導(dǎo)通；當(dāng)輸入信號(hào)自 2腳輸入并低于 1/3 CCV 時(shí)， 觸發(fā)器置位， 3腳輸出高電平，放電管截止。分壓電路由三個(gè) 5K 的電阻構(gòu)成，分別給 1A 和 2A 提供參考電平 2/3 CCV 和 1/3 CCV 。其功能見(jiàn)表 21。外加電阻、電容等元件可以構(gòu)成多諧振蕩器，單穩(wěn)電路，施密特觸發(fā)器等。 主要是對(duì)檢測(cè)到的微弱脈搏電信號(hào)進(jìn)行處理，把電荷信號(hào)轉(zhuǎn)化為電 壓信號(hào)。以單個(gè)換能器為例 ,其結(jié)構(gòu)如圖 21 所示 : 圖 21 PVdF 薄膜換能器 如圖 22 所示 ,當(dāng)周期性脈搏壓力作用在換能器上時(shí) ,橈動(dòng)脈血產(chǎn)生的壓力周期均勻地作用在換能器上 ,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。 根據(jù)中醫(yī)切脈模式 ,我們研制出了三點(diǎn)式的傳感器 ,三個(gè)換能器分別由 PVdF 薄膜作成正方形片狀 , 面積約為 16mm2 ,相當(dāng)于切脈時(shí)指腹的受力面積。由于 PVdF膜的柔性及其厚度方向伸縮振動(dòng)的諧振頻率很高 ,使得在很寬范圍內(nèi)有平坦的頻率響應(yīng)(響應(yīng)范圍是 011 100 MHz) 。 ④ 機(jī)械品質(zhì)因素低 ,阻尼小 ,密度低 ,具有寬帶特性 ,能滿(mǎn)足脈搏信號(hào)的頻率特性。 ③ 膜輕且柔韌 ， 易于制備 ， 與人體組織的阻抗耦合性好 ， 能緊貼皮膚 ， 使得脈搏信號(hào)通過(guò)薄膜而不失真。 ② 在非常高的交變電場(chǎng)中不至于去極化 ,單位體積能獲得大的輸出功率。 心率測(cè)試儀 6 第二章 基礎(chǔ)知識(shí)介紹 PVdF傳感器 本設(shè)計(jì)的脈象儀傳感器的敏感部分是 PVdF (聚偏二氟乙烯 ) 壓電薄膜，它有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： ① 壓電常數(shù)大 ( d33 = 20 pC/ N) ,變力響應(yīng)靈敏度高。 根據(jù)人體脈搏信號(hào)特征，設(shè)計(jì)了一種測(cè)量 脈 搏 每分鐘跳動(dòng)次數(shù)的 系統(tǒng)。因此，設(shè)計(jì)一種可隨身攜帶、可長(zhǎng)時(shí)間記錄、顯示和存貯心率值，可與微機(jī)通訊并具有較強(qiáng)抗干擾能力 ，能對(duì)超出正常范圍的心率進(jìn)行報(bào)警 的心率測(cè)試儀是十分必要的。 心率是指人體 心臟每分鐘搏動(dòng)的次數(shù)．它是反映心臟是否正常工作的一個(gè)重要參數(shù)。 現(xiàn)代的醫(yī)學(xué)電子儀器已不僅僅是單純的醫(yī)學(xué)電子測(cè)量?jī)x器硬件系統(tǒng)，而應(yīng)該是基于電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的生理量檢測(cè)和分析系統(tǒng)，本課題把生理量的測(cè)量和生物信號(hào)處理技術(shù)融為一體。 （ 4） 能判斷心率不齊且報(bào)警。 （ 2） 測(cè)量范圍： 40200次 /分。安靜狀態(tài)時(shí)基礎(chǔ)心率的測(cè)定，在醫(yī)務(wù)監(jiān)督中則可作為判斷某一階段 機(jī)體 是否有過(guò)度疲勞和評(píng)定運(yùn)動(dòng) 員訓(xùn)練程度的指標(biāo)。運(yùn)動(dòng)中，心率隨機(jī)體代謝需要而增加，在一定范圍內(nèi)可反映運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、機(jī)體的代謝水平，在有氧運(yùn)動(dòng)中常用心率作為控制運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的指標(biāo)。在成年人中，女性的心率一般比男性稍快。心率可因年齡、性別及其他生理情況而不同。 設(shè)計(jì)的主要結(jié)果歸納如下： （ 1） 研究了 PVDF 壓電脈搏傳感器的設(shè)計(jì) 原理和優(yōu)點(diǎn) （ 2） 放大電路的設(shè)計(jì) （ 3） 電壓比較 及波形整形 電路的選擇 （ 4） 計(jì)數(shù) 器的比較與選擇 （ 5） 譯碼 顯示 設(shè)計(jì) （ 6） 定時(shí)控制 系統(tǒng) （ 7） 報(bào)警 控制 關(guān)鍵字： 傳感器 ,脈搏信號(hào) ,信號(hào)分析 ,報(bào)警 心率測(cè)試儀 4 第一章 緒論 心率（ HR）是指單位時(shí)間內(nèi)心臟搏動(dòng)的次數(shù)。 采用高集成度、高性能、低功耗、高頻高速的集成芯片實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)譯碼模塊。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。對(duì)本文的研究做出重 要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 目 錄 摘 要 ..........................................................................3 第一章 緒論 ....................................................................4 心 率 測(cè) 試 的 意義 ..............................................................4 心率測(cè)試 儀 的 組成 框圖 ........................................................4 心率測(cè)試 的 基本過(guò)程 ..........................................................5 第 二 章 基礎(chǔ)知識(shí)介紹 .......................................................6 PVdF 傳感器 ............................................................6 分 .............................