【正文】 受到了從事生物醫(yī)學(xué)儀器工作的專家和學(xué)者的重視。當(dāng)恒定波長的光照射到人體組織上時，通過人體組織吸收、反射衰減后，測量到的光強(qiáng)將在一定程度上反映了被照射部位組織的結(jié)構(gòu)特征[4]。隨著心臟的搏動，人體組織半透明度隨之改變：當(dāng)血液送到人體組織時，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[7]。由于手指動脈血在血液循環(huán)過程中呈周期性的脈動變化，所以它對光的反射和衰減也是周期性脈動的, 于是紅外接收三極管輸出信號的變化也就反映了動脈血的脈動變化。 信號采集電路圖35是脈搏信號的采集電路，U4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R24阻值的選取要求較高。R24過大，通過紅外發(fā)射二極管的電流偏小，紅外接收三極管無法區(qū)別有脈搏和無脈搏時的信號。當(dāng)手指離開傳感器或檢測到較強(qiáng)的干擾光線時，輸入端的直流電壓會出現(xiàn)很大變化，為了使它不致泄露到下一級電路輸入端而造成錯誤指示，用CC7串聯(lián)組成的耦合電容把它隔斷。雖然手指遮擋了紅外發(fā)射二極管發(fā)射的紅外光，但是由于紅外接收三極管中存在暗電流，會造成輸出電壓略低。當(dāng)有跳動的脈搏時，血脈使手指透光性變差，紅外接收三極管中的暗電流減小，輸出電壓上升[3]。圖 35信號采集電路 放大電路 13 按人體脈搏在運動后跳動次數(shù)達(dá)240次/分鐘頻率來算，放大器應(yīng)設(shè)計為低通放大器，如圖 36所示為一階有源低通濾波放大器。圖 36 放大電路根據(jù)一階有源濾波電路的傳遞函數(shù)，可得： ==（1+）=（1+） (32)放大倍數(shù)： =1+=1+=21 (33)截止頻率： =≈ HZ (34)按此頻率計算，每分鐘脈搏跳動約360次，完全是可以的，低頻的截止頻率是滿足這個要求的。將兩級反相器串接起來，同時通過分壓電阻將輸出端的電壓反饋到輸入端，就構(gòu)成了施密特觸發(fā)器。但R19必須小于R20，否則電路會進(jìn)入自鎖狀態(tài)，不能正常工作。從最終結(jié)果看這不影響測量結(jié)果。數(shù)碼管具有功耗小、輕薄短小無輻射危險，簡單方便等特點。此設(shè)計只需要顯示測試時間和測試的脈搏數(shù)即可，這些都是數(shù)字，因此對顯示部分采用數(shù)碼管。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(jī)配接。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。如圖 39為共陰極數(shù)碼管 15 結(jié)構(gòu)。在這種顯示方式下，每一個LED數(shù)碼管顯示器都需要一個8位的輸出口進(jìn)行控制。靜態(tài)顯示主要的優(yōu)點是顯示穩(wěn)定，在發(fā)光二極管導(dǎo)通電流一定的情況下顯示器的亮度大，系統(tǒng)運行過程中，在需要更新顯示內(nèi)容時，CPU才去執(zhí)行顯示更新子程序，這樣既節(jié)約了CPU的時間，又提高了CPU的工作效率。隨著顯示器位數(shù)的增加，需要的I/O口線也將增加。對于每一位顯示器來說，每隔一段時間點亮一次。通過調(diào)整電流和時間參數(shù)，可以既保證亮度，又保證顯示。通過比較，我們可以發(fā)現(xiàn)LED動態(tài)顯示更加適合本設(shè)計，所以就采用此方法。此處用的是六位共陰極八段數(shù)碼管，其中ABCDEFG以及DP是控制數(shù)碼管顯示的形狀，為P0口控制，需要接上拉電阻。其中前兩位顯示測試的時間，后三位顯示測試的脈搏數(shù)。不在此范圍，則開啟定時器中斷，驅(qū)動蜂鳴器，產(chǎn)生警報聲以提醒人。系統(tǒng)上電后,對系統(tǒng)進(jìn)行初始化。系統(tǒng)初始化之后, 進(jìn)行定時器中斷、外部中斷、顯示等工作，不同的外部硬件控制不同的子程序[10]。初始化外部中斷計數(shù)顯示程序開始 圖 41 主程序流程圖 定時器中斷程序流程本設(shè)計中定時器中斷0和定時器中斷1都應(yīng)用到了，定時器中斷0主要是計時，定時器中斷1主要是用來產(chǎn)生矩形波以驅(qū)動蜂鳴器報警。當(dāng)定時器中斷開始執(zhí)行后，對一分鐘開始計時，1s計時到之后繼續(xù)檢測下1s，直到60s到了再停止并保存測得的脈搏次數(shù)。主要完成一分鐘的定時功能和保存測得的脈搏次數(shù)。 定時器初始值設(shè)置到1S？到60S？保存脈搏數(shù)返回N N YY繼續(xù)計時繼續(xù)計時N N 定時器0中斷進(jìn)入圖 42 定時器0中斷程序流程圖 17 定時器1程序流程定時器1服務(wù)程序完成矩形波信號的發(fā)生，當(dāng)測量的脈搏數(shù)不在設(shè)定范圍內(nèi)，定時器1便啟動。定時器初值設(shè)置定時時間到?，產(chǎn)生方波，用來報警返回Y繼續(xù)計時N定時器1中斷進(jìn)入圖 43 定時器1中斷流程圖 外部中斷0程序流程外部中斷服務(wù)程序完成對外部信號的測量和計算。流程如圖 44 所示。從中斷程序中取得結(jié)果后，顯示測試中的脈搏次數(shù)，再經(jīng)過1ms的延時顯示測試中的時間。取測試時間和測試的脈搏數(shù)延時顯示測試中的脈搏次數(shù)延時返回顯示測試時間顯示子程序圖 45 顯示程序流程圖結(jié)論與展望單片機(jī)的飛速發(fā)展，儼然已成為計算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個重要方面。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過軟件方法來實現(xiàn)了。而51單片機(jī)作為單片機(jī)的主流，隨著集成技術(shù)的發(fā)展，51系列單片機(jī)繼承和發(fā)展了MCS51系列的技術(shù)特色，有逐漸取而代之之勢。重點介紹了單片機(jī)的最小系統(tǒng)，通過單片機(jī)最小系統(tǒng)實現(xiàn)了脈搏的測量系統(tǒng)，由光電傳感器采集到脈沖信號，經(jīng)過信號的放大、濾波和整形電路將輸出的信號通過單片機(jī)的外部中斷獲取并最終在數(shù)碼管上顯示。為了更好的進(jìn)行電脈搏測量儀的設(shè)計，在近一個學(xué)期的時間里，認(rèn)真收集有關(guān)資料，并做相關(guān)的整理和閱讀，為這次的設(shè)計做好充分的準(zhǔn)備。由于時間比較短，同時本人掌握的知識有限，本次設(shè)計雖已完成，但其中有很多不足，如程序不夠簡練，波形整形整的不夠標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)碼管顯示部分不夠完美等，同時此次設(shè)計的測量儀功能比較單一，沒有如語音系統(tǒng)實現(xiàn)自動讀出脈搏次數(shù)等人性化功能。經(jīng)過這次畢設(shè)，我收獲了很多，具體總結(jié)如下：（1）通過此次的設(shè)計，使我知道了無論做什么事都應(yīng)該事先做好充分的準(zhǔn)備，不應(yīng)該盲目的只為了完成任務(wù)而被動的學(xué)習(xí)。（3）通過此次的設(shè)計，使我對硬件設(shè)計和各模塊的功能有了更深的了解，同時提高了動手能力。（5）通過此次的設(shè)計，使我深刻的體會到團(tuán)隊合作精神的重要性及相互討論過程中的樂趣。 21 致謝隨著本設(shè)計論文的最終定稿，我的大學(xué)生活也即將結(jié)束。感謝學(xué)校為我提供了自我發(fā)揮的舞臺，我在這里盡情展現(xiàn)自己的才能。其實生活的道路一直不是這么平坦的，在前進(jìn)的道路上，我遇到了很多的困難和挫折，但是憑借著自己的毅力和周圍老師、同學(xué)的幫助，我最終都努力地克服了。你們的關(guān)愛、關(guān)心與熱情，使我堅強(qiáng)的面對一切。 peaktopeak APWV and crosscorrelation APWV. The FFAPWV and CCAPWV methods are less sensitive to pressure wave reflections at bifurcations, etc in the arterial tree, than the PPAPWV method. Mean values and standard deviations were puted for all three methods and pared.‘Foottofoot’ APWV (FFAPWV). This is based on the velocity of the ‘foot’, or leading edge, of the pressure pulse wave. The arrival times of the foot of the pulse wave at two positions along the artery are recorded. If Δt is the difference in arrival times and Δs the distance between the two recording positions (proximal and distal), the FFAPWV is simplyFFAPWV = Δs/Δt.‘Peaktopeak’ APWV (PPAPWV). This is pletely analogous to the FFAPWV except that the points of observation are the two (proximal and distal) peaks of the pulse wave andPPAPWV = Δs/Δt. 25 Apparent pulse wave velocity (AAPWV). The pressure wave may be represented as aFourier series,P(t) = P0 +Pn sin(nωt + θn) Where P0 is the mean fluid pressure, n is the harmonic number, Pn is the amplitude of the nth harmonic and θn is the phase angle of the nth harmonic.The spatial rate of change of the phase for one harmonic based on two simultaneous pressure measurements separated by a distance _s along an artery, is related to the apparent arterial pulse wave velocity (AAPWV) by the following equation,AAPWVn = (Δs)n(f )(360o)/(θx1? θx2)Where AAPWVn is the apparent pulse wave velocity for the nth harmonic, f is the heart rate,θx1 is the phase angle for the proximal harmonic n and θx2 is the phase angle for the distal harmonic n.Crosscorrelation PWV. If the arterial pulse at the proximal measurement position is represented by the pressure time series P(x1, t) and that at the distal position by P(x2, t) andthe crosscorrelation coefficient is Φx1,x2(τ ), then Φwill have a maximum value at some time lag.The correlation function can be expressed asΦx1,x2(τ ) = (1/T )P(x1, t)P(x2, t) dt.The value of τ at which maximum correlation occurs represents the transit time (_t) of the pressure wave from position x1 to position x2 along the arterial segment. From the separation distance and transit time data the correlation arterial pulse wave velocity isCCAPWV = (x2 ? x1)/ Δt.In this work normal, young test subjects were used, and it has the primary objectives of optimizing the measurement procedures and establishing the statistical spread and mean values of the observed PWVs for a specific peripheral arterial segment. Based on this, it is planned to use the system in clinical trials involving patients with peripheral arterial disease (due to diabetes, hypertension, etc), pre, during and post treatment (pharmaceutical or surgical).Analogue and digital circuitryAnalogue charge amplifier. Piezoelectricmaterials convert mechanical stress or strain into proportionate electrical energy, by producing a charge when subjected to mechanic