【正文】 ...................................... 5 2 血氧信號(hào)檢測(cè)算法 ..................................................................................................... 7 3 系統(tǒng)硬件設(shè) 計(jì) ........................................................................................................... 13 系統(tǒng)硬件的總體結(jié)構(gòu) .................................................................................... 13 單片機(jī)系統(tǒng)核心模塊 .................................................................................... 14 單片機(jī)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程 ...................................................................... 14 單片機(jī)芯片的選型 .............................................................................. 16 AT89C55WD 單片機(jī)芯片 .................................................................... 17 光源及其驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) ............................................................................ 18 光源類(lèi)型的選擇 .................................................................................. 19 驅(qū)動(dòng)電路 .............................................................................................. 19 光電轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) .................................................................................... 20 前置放大模塊電路 ........................................................................................ 22 同步檢波、正 /負(fù)極切換電路 ....................................................................... 25 濾波模塊 ......................................................................................................... 26 高通濾波器 .......................................................................................... 26 二階巴特沃茲低通濾波器 .................................................................. 27 50Hz 陷波器 ......................................................................................... 28 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 V 頁(yè) A/D 轉(zhuǎn)換模塊 ................................................................................................. 31 A/D 轉(zhuǎn)換的基本原理 ........................................................................... 31 A/D 轉(zhuǎn)換的幾種不同類(lèi)型 ................................................................... 31 TLC1543 芯片 ...................................................................................... 32 電源管理模塊 ................................................................................................ 36 MAX1675 芯片 .................................................................................... 37 ICL7660 芯片 ....................................................................................... 38 AS1117 ................................................................................................. 39 存儲(chǔ)及串口通訊模塊 .................................................................................. 40 液晶顯示模塊 .............................................................................................. 44 硬件設(shè)計(jì)小結(jié) .............................................................................................. 46 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ........................................................................................................... 47 系統(tǒng)時(shí)序控制 ................................................................................................ 47 系統(tǒng)軟件流程圖 ............................................................................................ 47 信號(hào)處理設(shè)計(jì) ................................................................................................ 48 光電容積脈搏波概述 .......................................................................... 48 信號(hào)的預(yù)處理 ...................................................................................... 50 軟件小結(jié) ........................................................................................................ 53 5 定標(biāo)方法 .................................................................................................................. 54 概述 ................................................................................................................ 54 定標(biāo)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) ................................................................................................ 55 結(jié) 論 .............................................................................................................................. 56 致謝 .............................................................................................................................. 58 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 59 附錄：譯文 .................................................................................................................. 61 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁(yè) 1 緒論 本課題研究領(lǐng)域的意義 人體組織細(xì)胞進(jìn)行新陳代謝所需要的氧是通過(guò)血液傳輸獲取的。 本系統(tǒng)結(jié)合了便攜性、 高精度與低功耗、低成本，是需要對(duì)動(dòng)脈血氧度進(jìn)行健康檢測(cè)的人群的理想選擇。 本論文已完成了無(wú)創(chuàng)手指脈搏血氧系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了 對(duì)動(dòng)脈血氧度的無(wú)創(chuàng)測(cè) 量 。 信號(hào)的處理 是軟件設(shè)計(jì)的核心， 涉及 數(shù)字信號(hào)處理方面 的知識(shí) ，采用數(shù)字濾波技術(shù)減少噪聲干擾和減少基線(xiàn)漂移 ， 自學(xué)習(xí)閾值 判別方法消除運(yùn)動(dòng)偽影干擾 。 軟件設(shè)計(jì)主要包括 系統(tǒng)時(shí)序設(shè)計(jì)、信號(hào)的預(yù)處理以及移動(dòng)平均處理 。電源模塊保證了各個(gè)芯片的正常工作電壓。 A/D模塊電路主要 完成模數(shù) 轉(zhuǎn)換， 以便后續(xù)的處理 。 硬件系統(tǒng)主要包括單片機(jī)模塊、 光源驅(qū)動(dòng)電路、光電轉(zhuǎn)換電路、前置放大模塊、同步檢波與正負(fù)極切換電路、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊、存儲(chǔ)器模塊、電源模塊、液晶顯示模塊和 USB 模塊。 本論文簡(jiǎn)要地介紹 了 手指式 脈搏血氧測(cè)量技術(shù)的意義 ，國(guó)內(nèi)外的 發(fā)展歷史 、 發(fā)展現(xiàn)狀 和應(yīng)用前景。 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論 文 ) 無(wú)創(chuàng)手指式脈搏血氧飽和度測(cè)量技術(shù) 系 別 自動(dòng)化工程系 專(zhuān) 業(yè) 生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè) 班 級(jí) 5061606 姓 名 鄒達(dá) 指導(dǎo)教師 賀忠海 2021 年 06 月 16 日 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 I 頁(yè) 無(wú)創(chuàng)手指式脈搏血氧飽和度測(cè)量技術(shù) 摘 要 血氧飽和度是臨床醫(yī)療上重要的基礎(chǔ)參數(shù) 。采用手指脈搏血氧測(cè)量法的最大特點(diǎn)是將傳感器直接置于體表手指處進(jìn)行測(cè)量，不需要插入血管，也不需要采血樣，所以極易為臨床應(yīng)用和家庭保健場(chǎng)合所接受，在無(wú)創(chuàng)條件下實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)量動(dòng)脈血氧飽和度，應(yīng)用前景廣泛。 根據(jù)近年來(lái)微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)和現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)所取得重大成就，并結(jié)合 單片機(jī) 技術(shù)，利用 C語(yǔ)言軟件程序， 本課題提出了基于 朗伯 比爾定律和雙波長(zhǎng)法 的脈搏血氧測(cè)量 的原理，并且在該原理的指導(dǎo) 下，設(shè)計(jì)了一套數(shù)字化脈搏血氧檢測(cè)系統(tǒng)。單片機(jī)模塊選用 ATMEL 公司的 AT89C55WD 芯片。同時(shí)系統(tǒng)外擴(kuò)了 存儲(chǔ)器。 對(duì)系統(tǒng)各個(gè)單元結(jié)構(gòu)的功能與實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了詳盡的分析 。 系統(tǒng)時(shí)序設(shè)計(jì) 主要是 使得紅光發(fā)射管與紅 外光發(fā)射管交替發(fā)光 。采用 采用五點(diǎn)差分法提取脈搏波的特征點(diǎn)。使用 USB接口 傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn) 血氧 信號(hào)系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)之間的通訊。 關(guān)鍵詞 ： 朗伯 比爾定律 ，血氧飽和度，脈搏血氧測(cè)定法，無(wú)創(chuàng)檢測(cè) ，脈搏波 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 II 頁(yè) Measuremen