【正文】 Pulse measuring instrument has been widely used in our daily life. In order to increase its simplicity and accuracy, this subject designs one system based on singlechip microputer and infrared light emitting diode and photo transistor as sensors, and calculates time with using of the inner timer. The sensor produces pulse and the singlechip microputer gets the frequency by accumulating the pulses, and the timer obtains the time. The system could display the frequency and time of the pulse during operation. It can also shows the total number when it stops. After testing, the system works well and meets the design requirements. Keywords ： Pulse measurement。 photoelectric sensor III 目 錄 摘 要 ............................................................................................................................ I Abstract......................................................................................................................II 1 概述 .........................................................................................................................1 選題的背景和意義 ...................................................................................1 脈搏測量儀的發(fā)展與應(yīng)用 .....................................................................2 2 脈搏測量儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu) .........................................................................................3 光電脈搏測量儀的結(jié)構(gòu) .........................................................................3 工作原理 .....................................................................................................3 光電脈搏測量儀的特點(diǎn) .........................................................................4 3 硬件系統(tǒng) ................................................................................................................5 控制器 .......................................................................................................... 5 脈搏信號(hào)采集 ............................................................................................ 7 信號(hào)放大 整形 .......................................................................................... 10 單片機(jī)處理電路 ..................................................................................... 11 顯示電路 ................................................................................................... 12 4 軟件系統(tǒng) .............................................................................................................. 17 主程序流程 ： .......................................................................................... 17 定時(shí)器中斷程序流程 ： ........................................................................ 17 INT 中斷程序流程 ： ............................................................................ 19 顯示程序流程 ： ...................................................................................... 21 IV 軟件說明 ................................................................................................... 23 5 抗干擾措施及使用方法 .................................................................................. 24 抗干擾措施 ................................................................................................ 24 測量儀使用方法 ...................................................................................... 25 6 系統(tǒng)調(diào)試 .............................................................................................................. 26 7 總結(jié)與展望 ......................................................................................................... 27 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................... 28 附 錄 ..................................................................................................................... 29 致 謝 ..................................................................................................................... 32 1 1 概述 選題的背景和意義 脈搏攜帶有豐富的人體健康狀況的信息，自公元三世紀(jì)我國最早的脈學(xué)專著《脈經(jīng)》問世以來，脈學(xué)理論得到不斷的發(fā)展和提高。脈診是我國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中最具特色的一項(xiàng)診 斷方法，其歷史悠久，內(nèi)容豐富，是中醫(yī) “ 整體觀念 ” 、 “ 辨證論證 ” 的基本精神的體現(xiàn)與應(yīng)用。但由于中醫(yī)是靠手指獲取脈搏信息，雖然脈診具有簡便、無創(chuàng)、無痛的特點(diǎn)易為患者接受，然而在長期的醫(yī)療實(shí)踐中也暴露出一些缺陷。脈診的這種定性化和主觀性，大大 影響了其精度與可行性，成為中醫(yī)脈診應(yīng)用、發(fā)展和交流中的制約因素。 醫(yī)院的護(hù)士每天都要給住院的病人把脈記錄病人每分鐘脈搏數(shù)，方法是用手按在病人腕部的動(dòng)脈上，根據(jù)脈搏的跳動(dòng)進(jìn)行計(jì)數(shù)。為了提高脈搏測量的精確與速度，多種脈搏測量儀被運(yùn)用到醫(yī)學(xué)上來，從而開辟了一條全新的醫(yī)學(xué)診 斷方法。此后隨著機(jī)械及電子技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外在研制中醫(yī)脈象儀方面進(jìn)展很快，尤其是 70 年代中期，國內(nèi)天津、上海、江西等地相繼成立了跨學(xué)科的脈象研究協(xié)作組，多學(xué)科共同合作促使中醫(yī)脈象研究工作進(jìn)入了一個(gè)新的境界。 目前脈搏測量儀在多個(gè) 領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用， 除了應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如無創(chuàng)心血管功能 2 檢測 、 妊高癥檢測 、 中醫(yī)脈象 、 脈率檢測等等 ，商業(yè)應(yīng) 用也不斷拓展，如運(yùn)動(dòng) 、 健身器材中的心率測試都用到了 技術(shù)先進(jìn)的 脈搏測量儀。起初 用于體育測量的脈搏測試 集中在對接觸式傳感器的研究，利用 此類傳感器所研制的指脈、耳脈等測量儀各有其優(yōu)缺點(diǎn)。但因耳脈較弱，尤其是當(dāng)季節(jié)變化時(shí)，所測信號(hào)受環(huán)境溫度影響明顯，造成測量結(jié)果不準(zhǔn)確。 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(jī)體，不造成機(jī)體創(chuàng)傷，能夠自動(dòng)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)。具有結(jié)構(gòu)簡單、無損傷、精度高、可重復(fù) 使用 等優(yōu)點(diǎn)。 人體心室周期性的收縮和舒張導(dǎo)致主動(dòng)脈的收縮和舒張，是血流壓力以波 的形式從主動(dòng)脈根部開始沿著整個(gè)動(dòng)脈系統(tǒng)傳播，這種波成為脈搏波。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。 3 2 脈搏測量儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 脈搏 測量儀的設(shè)計(jì)，必須是 通過 采集人體脈搏變化引起的一些生物信號(hào) ，然后把生物信號(hào)轉(zhuǎn)化為物理信號(hào)，使得這些變化的物理信 號(hào)能夠表達(dá)人體的脈搏變化，最后要得出每分鐘的脈搏次數(shù)，就需要 通過相應(yīng)的 硬件電路及 芯片來 處理物理變化并 存儲(chǔ)脈搏次數(shù)。 光電脈搏測量儀 的結(jié)構(gòu) 光電脈搏測量儀是利用光電傳感器作為變換原件，把采集到的用于檢測脈搏跳動(dòng)的紅外光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，用電子儀表進(jìn)行測量和顯示的裝置。 （ 1） 光電 傳感器 即將非電量 (紅外光 )轉(zhuǎn)換成電量的轉(zhuǎn)換元件， 它由紅外發(fā)射二極管和接收三極管組成， 它可以將 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。 （ 3） 單片機(jī) 電路 即利用單片機(jī)自身的定時(shí)中斷計(jì)數(shù)功能對輸入的 脈沖電平 進(jìn)行運(yùn)算得出心率 （包括AT89C5外部晶振、外部中斷等）。 （ 5） 電源 即向 光電 傳感器 、信號(hào)處理、 單片機(jī)提供的 電源，可以是 5V 的 交流或直流的穩(wěn)壓電源。 脈搏測量儀硬件框圖如下 圖 所示： 4 圖 脈搏測量儀的工作原理 當(dāng)手指放在紅外線發(fā)射二極管和接收三極管中間，隨著心臟的跳動(dòng)，血管中血液的流量將發(fā)生變換。該信號(hào)經(jīng)放大 、 濾波 、 整形后輸出，輸出的脈沖信號(hào)作為單片機(jī)的外部中斷信號(hào)。 光電 脈搏測量儀 的特點(diǎn) 與傳統(tǒng)的 脈搏測量儀 相比， 光電式脈搏測量儀 具有以下特點(diǎn) ： （ 1） 測量的探測部分不侵入機(jī)體，不造成機(jī)體創(chuàng)傷，通常在體外。 （ 3） 測試的適用電壓為 5V 的直流電壓 。 （ 5） 由于結(jié)構(gòu)簡單，因此體積小、重量輕 、性價(jià)比優(yōu)越 。 外 部中斷信號(hào) 光電傳感器 低通放大器 比較和整形 單片機(jī) AT89C51 數(shù)碼顯示電路 外部晶振 5 3 硬件系統(tǒng) 控制器 本系統(tǒng)基于 51 系列單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)