【正文】 光的接收方式可分為透射式和反射式 2種 [8]。因此本系統(tǒng)采用了指套式的透射型光電傳 感器 , 實現(xiàn)了光電隔離 ,減少了對后級模擬電路的干擾。 信號 采集 電路 圖 52 是脈搏信號的采集電路， U3 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)射強度就越大，所以對 R21 阻值的選取要求較高。 R21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 U2B 輸入端而造成錯誤指示，用 C C9串聯(lián)組成的雙極性耦合電容把它隔斷 [10]。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，會造成輸圖 51 透射式光電傳感器圖 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。 圖 52脈搏信號采集電路 信號放大 放大器的介紹 LM324 是四運放集成電路，它采用 14 腳雙列直插塑料封裝 .它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外，四組運放相互獨立。兩個信號輸入端中， Vi（ ）為反相 輸入端，表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相反； Vi+（ +）為同相輸入端，表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相同。 放大電路 按人體脈搏在運動后跳動次數(shù)達(dá) 200 次 /分鐘的計算來設(shè)計低通放大器，如圖55 所示。 如圖 所示： 圖 截止頻率為： 按人體的脈搏跳動為 200 次 /分鐘時的頻率是 Hz 考慮，低頻特性是令人滿意的。波形如圖 56所示。 該比較器的閥值電壓可用 R31 調(diào)節(jié)在正弦波的幅值范圍內(nèi)，但是對 R31 的調(diào)節(jié)要求并不嚴(yán)格，因為 U2C 的輸出信號經(jīng) C1 R29 的微分后總是將正、負(fù)相間的尖脈沖加到單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器 U2A 的反向輸入端，不會造成很大的觸發(fā)誤差。大約持續(xù) 20ms 之后，因 C7充電電流減小而使 U2A 同相輸入端的電位降低到低于反相輸入端的電位（尖脈沖已過去很久），于是 U2A 改變狀態(tài)并再次輸出低電平。即發(fā)光二極管作脈搏測量狀態(tài)顯示，脈搏每跳動一次發(fā)光二極管就亮一次。輸出波形如圖 58所示。 來自傳感和整形輸出電路的脈沖電平輸入單片機 89C51 的 /INTO 腳，單片機設(shè)為負(fù)跳變中斷觸發(fā)模式，故每次脈沖下降沿到達(dá)時觸發(fā)單片機產(chǎn)生中斷并進(jìn)行計時，來一個脈沖脈搏次數(shù)就加一；定時器中斷主要完成一分鐘的定時功能。 顯示電路 本設(shè)計的顯示采用 LED 數(shù)碼管動態(tài)掃描來顯示。單片機的 P0 口控制顯示字型， P2口控 制顯示字位。 6 抗干擾措施及使用方法 圖 512 顯示電路 6 抗干擾措施 為了提高測量儀的精確度，系統(tǒng)首先要解決的是硬件方面的干擾問題。 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 [13]。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。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。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。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 [15]。對于傳感器的設(shè)計，現(xiàn)在采用的主要是第一個途徑。把手輕輕置于右下角的傳感器中，以稍微有壓迫感為宜，這時很快就可以看到紅色發(fā)光二極管會伴隨你的脈搏而閃爍，讓你直觀的看到自己脈搏跳動的速度，按下復(fù)位鍵后單片機和顯示部分開始工作，單片機立刻開始計數(shù)，同時數(shù)碼管顯示出你的心率和測試的時間，非常方便。 7 總結(jié) 研究中的很多電路都比較簡單，但是必須保持清醒的頭腦和一絲不茍的精神，否則稍不留神就會有錯誤，一點的錯誤都會導(dǎo)致整個設(shè)計的失?。〈舜窝?究通過小組人員之間的互相溝通學(xué)習(xí)得到了很大的成功，我們都倍感欣慰，并通過這次的研究得到了很多的知識經(jīng)驗，利用到了平時學(xué)習(xí)中的很多知識，這不僅增加了我們的知識更通過實際行動來獲得了極大的自信和動手經(jīng)驗。我們要更加努力的學(xué)習(xí)，無論在生活中還是工作中都要保持不斷的學(xué)習(xí)，只有學(xué)習(xí)才會進(jìn)步，只有學(xué)習(xí)才能夠掌握技術(shù)，掌握 了技術(shù)就掌握了未來。 總體來說，本次實驗獨立完成，使我受益匪淺。我覺得以后更要加強這方面的設(shè)計，提高自己的能力 .我覺得自己的動手能力有了很大的提高 。這次實習(xí)恰恰給我們提供了一個應(yīng)用自己所學(xué)知識的機會，從到圖書館查找資料到對電路的設(shè)計對電路定位的再到最后電路的成型，都對我所學(xué)的知識進(jìn)行了檢驗。 設(shè)計思路是最重要的，只要你的設(shè)計思路是成功的，那你的設(shè)計已經(jīng)成功了一半。 我們要熟練地掌握課本上的知識，這樣才能對試驗中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析解決。在整個電路的設(shè)計過程中，花費時間最多的是各個單元電路的連接及電路的細(xì)節(jié)設(shè)計上，如控制電路，基準(zhǔn)時間電路等。 參考文獻(xiàn) [1]高上凱淺談腦一機接口的發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn) [J]中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報， 2021， 26(6)801— 803 [2] 孫友明，黃秉鐮新型腦電信號放大檢測電路的設(shè)計 [J]醫(yī)療衛(wèi)生裝備， 2021 28(1)： 1 5— 1 7 [3]李建鋒，何為，楊浩．基于 DSP 的心電監(jiān)護(hù)儀的設(shè)計 [N]．重慶工商大學(xué) 學(xué)報， 2021， 6： 21— 24 [4]李秀農(nóng)，汪國強．光電式脈搏傳感器及由其組成的血壓測量儀 [J]．電測 與儀表 ，總第一期 [5]． 彭承琳．生物醫(yī)學(xué)傳感器原理及應(yīng)用 [M]．高等教育出版社． [6]楊國忠．生物醫(yī)學(xué)工程的過去、現(xiàn)在和未來 [J1．世界醫(yī)療 器械， 1995， 1(1) [7]丁鎮(zhèn)生．傳感及其遙控遙測技術(shù)應(yīng)用 [MI．北京：電子工業(yè)出版社， 2()o2． [8]楊福生．電生理信號的檢測 [J]．世界醫(yī)療器械， 1996， 2(2)． [9]張克彥． AVR 單片機實用程序設(shè)計 fM]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2021． [10]丁化成，耿德根，李君凱． AVR 單片機應(yīng)用設(shè)計 [MI．北京：北京航空航 天大學(xué)出版社， 2021． ． ． 致謝 本論文是在尊敬的劉曉莉老師的悉心指導(dǎo)和關(guān)懷下完成的，在三年的學(xué)習(xí)中，劉老師淵博的專業(yè)知識、對待學(xué)術(shù)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度和不斷鉆研新知識、新課題的工作熱情給我留下了深刻的印象。在論文的完成過程中，劉老師給予了我很多啟發(fā)性的建議和指導(dǎo)，并且最后詳細(xì)地審闋了全文，在此向劉老師表示最衷心