摘要
脉搏心率测量仪在我们的日常生活中已经得到了非常广泛的应用。为了提高脉搏心率测量仪的简便性和精确度，本课题设计了一种基于52单片机的脉搏心率测量仪。系统以STC89C52单片机为核心，以红外反射式传感器ST188为检测原件，并利用单片机系统内部定时器来计算时间，由红外反射式传感器ST188感应产生脉冲，单片机通过对脉冲累加得到脉搏心率跳动次数，时间由定时器定时而得。系统运行中能显示脉搏心率次数和时间，系统停止运行时，能够显示总的脉搏心率次数和时间。经测试，系统工作正常，达到设计要求。
关键词：脉搏心率测量仪；STC89C52单片机；红外反射式传感器
Abstract
Pulse meter in our daily life have got the very extensive application.In order to improve the simplicity and accuracy of the apparatus used to measure the pulse, this topic has designed a pulse measuring instrument based on 52 microcontroller.System with STC89C52 single-chip microcomputer as the core, with original ST188 infrared reflection type sensor for the detection, and use the single chip microcomputer system internal timer to measure time, pulse generated by the reflecting type of infrared sensor ST188 induction, microcontroller pulse is obtained by the pulse accumulation number, time by the timer timing.System can display the pulse frequency and time, the system stops running, can display the total pulse frequency and time.After the test, the system works well, to meet the design requirements.
Keywords：The pulse measuring instrument;STC89C52 single-chip microcomputer;The infrared reflection type sensor
目录
摘要............................................................... I Abstract........................................................... I I 第1章概述 (1)
1.1 选题的背景和意义 (1)
1.2 脉搏心率测量仪的发展与应用 (2)
第2章脉搏心率测量仪系统结构 (4)
2.1 光电脉搏心率测量仪的结构 (4)
2.2工作原理 (5)
2.3光电脉搏心率测量仪的特点 (5)
第3章硬件系统 (7)
3.1 控制器 (7)
3.1.1 STC89C52 简介 (7)
3.1.2 STC89C52 的特点 (7)
3.1.3 STC89C52 的结构 (8)
3.2脉搏心率信号采集 (10)
3.2.1光电传感器的原理 (11)
3.2.2光电传感器的结构 (11)
3.2.3 光电传感器检测原理 (12)
3.2.4信号采集电路 (12)
3.3信号放大 (13)
3.3.1放大器的介绍 (13)
3.3.2 放大电路 (14)
3.4 波形整形电路 (15)
3.5单片机处理电路 (17)
3.6 显示电路 (17)
3.6.1 LCD1602 的综述 (19)
3.6.2 LCD1602 的结构 (19)
3.6.3 LCD1602指令集 (19)
3.6.4 脉搏心率测量仪电路原理图 (21)
第4章软件系统 (24)
4.1 主程序流程： (24)
4.2 定时器中断程序流程： (24)
4.3 INT中断程序流程： (25)
4.4 显示程序流程： (26)
4.5 软件说明 (27)
第五章抗干扰措施及使用方法 (27)
5.1抗干扰措施 (27)
5.1.1环境光对脉搏心率传感器测量的影响 (27)
5.1.2电磁干扰对脉搏心率传感器的影响 (28)
5.1.3 测量过程中运动噪声的影响 (28)
5.2测量仪使用方法 (28)
第6章系统调试 (30)
6.1 系统调试 (30)
6.2 系统检验 (31)
6.3 误差分析 (32)
第七章总结与展望 (34)
参考文献 (36)
附录 (38)
致谢 (44)
第1章概述
1.1 选题的背景和意义
脉搏心率携带有丰富的人体健康状况的信息，自公元三世纪我国最早的脉学专著《脉经》问世以来，脉学理论得到不断的发展和提高。在中医四诊（望、闻、问、切）中，脉诊占有非常重要的位置。脉诊是我国传统医学中最具特色的一项诊断方法，其历史悠久，内容丰富，是中医“整体观念”、“辨证论证”的基本精神的体现与应用。脉诊作为“绿色无创”诊断的手段和方法，得到了中外人士的关注。但由于中医是靠手指获取脉搏心率信息，虽然脉诊具有简便、无创、无痛的特点易为患者接受，然而在长期的医疗实践中也暴露出一些缺陷。首先，切脉单凭医生手指感觉辨别脉象的特征，受到感觉、经验和表述的限制，并且难免存在许多主观臆断因素，影响了对脉象判断的规范化；其次，这种用手指切脉的技巧很难掌握；再则，感知的脉象无法记录和保存影响了对脉象机理的研究。脉诊的这种定性化和主观性，大大影响了其精度与可行性，成为中医脉诊应用、发展和交流中的制约因素。为了将传统的中医药学发扬光大，促进脉诊的应用和发展，必须与现代科技相结合，实现更科学、客观的诊断[1]。
医院的护士每天都要给住院的病人把脉记录病人每分钟脉搏心率数，方法是用手按在病人腕部的动脉上，根据脉搏心率的跳动进行计数。为了节省时间，一般不会作1分钟的测量，通常是测量10秒钟时间内心跳的数，再把结果乘以6即得到每分钟的心跳数，即使这样做还是比较费时，而且精度也不高。为了提高脉搏心率测量的精确与速度，多种脉搏心率测量仪被运用到医学上来，从而开辟了一条全新的医学诊断方法。
早在1860年Vierordt 创建了第一台杠杆式脉搏心率描记仪，国内20世纪50年代初朱颜将脉搏心率仪引用到中医脉诊的客观化研究方面。此后随着机械及电子技术的发展，国内外在研制中医脉象仪方面进展很快，尤其是70年代中期，国内天津、上海、江西等地相继成立了跨学科的脉象研究协作组，多学科共同合作促使中医脉象研究工作进入了一个新的境界。脉象探头式样很多，有单部、三部、单点、多点、刚性接触式、软性接触式、气压式、硅杯式、液态汞、液态水、子
母式等组成,脉象探头的主要原件有应变片、压电晶体、单晶硅、光敏元件、PVDF 压电薄膜等，其中以单部单点应变片式为最广泛，不过近年来正在向三部多点式方向设计[2]。
目前脉搏心率测量仪在多个领域被广泛应用，除了应用于医学领域，如无创心血管功能检测、妊高症检测、中医脉象、脉率检测等等，商业应用也不断拓展，如运动、健身器材中的心率测试都用到了技术先进的脉搏心率测量仪。
1.2 脉搏心率测量仪的发展与应用
随着科学技术的发展，脉搏心率测量技术也越来越先进，对脉搏心率的测量精度也越来越高，国内外先后研制了不同类型的脉搏心率测量仪，而其中关键是对脉搏心率传感器的研究。起初用于体育测量的脉搏心率测试集中在对接触式传感器的研究，利用此类传感器所研制的指脉、耳脉等测量仪各有其优缺点。指脉测量比较方便、简单，但因为手指上的汗腺较多，指夹常年使用，污染可能会使测量灵敏度下降：耳脉测量比较干净，传感器使用环境污染少，容易维护。但因耳脉较弱，尤其是当季节变化时，所测信号受环境温度影响明显，造成测量结果不准确[3]。过去在医院临床监护和日常中老年保健中出现的日常监护仪器，如便携式电子血压计，可以完成脉搏心率的测量,但是这种便携式电子血压计利用微型气泵加压橡胶气囊，每次测量都需要一个加压和减压的过程，存在体积庞大、加减压过程会有不适、脉搏心率检测的精确度低等缺点。
近年来国内外致力于开发无创非接触式的传感器，这类传感器的重要特征是测量的探测部分不侵入机体，不造成机体创伤，能够自动消除仪表自身系统的误差，测量精度高，通常在体外，尤其是在体表间接测量人体的生理和生化参数。
其中光电式脉搏心率传感器是根据光电容积法制成的脉搏心率传感器，通过对手指末端透光度的监测，间接检测出脉搏心率信号。具有结构简单、无损伤、精度高、可重复使用等优点。通过光电式脉搏心率传感器所研制的脉搏心率测量仪已经应用到临床医学等各个方面并收到了理想效果。
人体心室周期性的收缩和舒张导致主动脉的收缩和舒张，是血流压力以波的形式从主动脉根部开始沿着整个动脉系统传播，这种波成为脉搏心率波[4]。从脉搏心率波中提取人体的心理病理信息作为临床诊断和治疗的依据，历来都受到中
外医学界的重视。脉搏心率波所呈现出的形态(波形)、强度(波幅)、速率(波速)和节律(周期)等方面的综合信息，在很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征,因此对脉搏心率波采集和处理具有很高的医学价值和应用前景[5]。但人体的生物信号多属于强噪声背景下的低频的弱信号, 脉搏心率波信号更是低频微弱的非电生理信号,因此必需经过放大和后级滤波以满足采集的要求。
第2章脉搏心率测量仪系统结构
脉搏心率测量仪的设计，必须是通过采集人体脉搏心率变化引起的一些生物信号，然后把生物信号转化为物理信号，使得这些变化的物理信号能够表达人体的脉搏心率变化，最后要得出每分钟的脉搏心率次数，就需要通过相应的硬件电路及芯片来处理物理变化并存储脉搏心率次数。在硬件设计中一般的物理信号就是电压变化，有了这个系统的设计思路，本课题就此开始实施。
2.1 光电脉搏心率测量仪的结构
光电脉搏心率测量仪是利用光电传感器作为变换原件，把采集到的用于检测脉搏心率跳动的红外光转换成电信号，用电子仪表进行测量和显示的装置。本系统的组成包括光电传感器、信号处理、单片机电路、LCD显示电路、电源等部分。1．光电传感器
即将非电量(红外光)转换成电量的转换元件，它由红外发射二极管和红外接收三极管组成，它可以将接收到的红外光按一定的函数关系(通常是线性关系)转换成便于测量的物理量(如电压、电流或频率等)输出。
2．信号处理
即处理光电传感器采集到的低频信号的模拟电路(包括放大、滤波、整形等)。
3. 单片机电路
即利用单片机自身的定时中断计数功能对输入的脉冲电平进行运算得出心率（包括STC89C52、外部晶振、外部中断等）。
4．LCD显示电路
即把单片机计算得出的结果用LCD1620显示出来，便于直接准确无误的读出数据。
5. 电源
即向光电传感器、信号处理、单片机提供的电源，采用直流5V电源供电。
2.2工作原理
本设计采用单片机STC89C52为控制核心，实现脉搏心率测量仪的基本测量功能。脉搏心率测量仪硬件框图如下图2.1 所示：
图 2.1 脉搏心率测量仪的工作原理 当手指放在红外线发射二极管和接收二极管中间，随着心脏的跳动，血管中血液的流量将发生变换。由于手指放在光的传递路径中，血管中血液饱和程度的变化将引起光的强度发生变化，因此和心跳的节拍相对应，红外接收二极管的电流也跟着改变，这就导致红外接收二极管输出脉冲信号。该信号经放大、滤波、整形后输出，输出的脉冲信号作为单片机的外部中断信号。单片机电路对输入的脉冲信号进行计算处理后把结果送到LCD1602显示。
2.3光电脉搏心率测量仪的特点
与传统的脉搏心率测量仪相比，光电式脉搏心率测量仪具有以下特点：
1. 测量的探测部分不侵入机体，不造成机体创伤，通常在体外。
2. 传感器可重复使用且速度快，精度高。
3. 测试的适用电压为5V 的直流电压。
4. 稳定性好、磨损小、寿命长、维修方便。
ST188红外反射传感器 放大、整形电路 STC89C52主控制器 +5V 电源
LCD1602显示电路 复位电路 晶振电路
5. 由于结构简单，因此体积小、重量轻、性价比优越。
6.测量的有效范围为50次-199次/分钟。
第3章硬件系统
3.1 控制器
本系统基于52系列单片机来实现，因为系统没有其它高标准的要求，我们最终选择了STC89C52通用的比较普通单片机来实现系统设计。
3.1.1 STC89C52 简介
STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。
3.1.2 STC89C52 的特点
·与MCS-51产品指令系统完全兼容
·4k字节可重擦写Flash闪速存储器
·1000次擦写周期
·全静态操作：OHz--24MHz
·三级加密程序存储器
·128*8字节内部RAM
·32个可编程I／O口线
·2个16位定时／计数器
·6个中断源
·可编程串行UART通道
·低功耗空闲和掉电模式
3.1.3 STC89C52 的结构
此次设计所使用的STC89C52 的封装形式是DIP40。如图3.1 所示。
图3.1 STC89C52 的封装形式
引脚功能：
·Vcc：电源电压
·GND：接地
·P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I／0口，也即地址／数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗转入端用。
·Pl口：P1是—个带内部上拉电阻的8位双向I／O口，P1的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电萌。
·P2口：P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I／O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，
某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。
·P3口：：①可以作为输入/输出口，外接输入/输出设备。②作为第二功能使用，每一位功能定义如表3.1 所示。
表3.1 P3 口的第二功能
·RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。
·ALE/PROG：当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存储器，ALE仍以时钟振器频率的1／6输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。·PSEN：程序存储允许（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C51由外部程序存储器取指令(或数据)时．每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，这两次有效的PSEN信号不出现。·EA／VPP：EA＝0，单片机只访问外部程序存储器。EA＝1，单片机访问内部程序存储器。
．XTALI：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。
．XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。
3.2脉搏心率信号采集
目前脉搏心率波检测系统有以下几种检测方法：光电容积脉搏心率波法、液体耦合腔脉搏心率传感器、压阻式脉搏心率传感器以及应变式脉搏心率传感器。近年来, 光电检测技术在临床医学应用中发展很快, 这主要是由于光能避开强烈的电磁干扰, 具有很高的绝缘性, 且可非侵入地检测病人各种症状信息,具有结构简单、无损伤、精度高、可重复好等优点[6]。用光电法提取指尖脉搏心率光信息受到了从事生物医学仪器工作的专家和学者的重视。
3.2.1光电传感器的原理
根据朗伯一比尔(Lamber—Beer)定律，物质在一定波长处的吸光度和他的浓度成正比。当恒定波长的光照射到人体组织上时，通过人体组织吸收、反射衰减后，测量到的光强将在一定程度上反映了被照射部位组织的结构特征[7]。
脉搏心率主要由人体动脉舒张和收缩产生的，在人体指尖组织中的动脉成分含量高，而且指尖厚度相对其他人体组织而言比较薄，透过手指后检测到的光强相对较大，因此光电式脉搏心率传感器的测量部位通常在人体指尖。
手指组织可以分成皮肤、肌肉、骨骼等非血液组织和血液组织，其中非血液组织的光吸收量是恒定的，而在血液中，静脉血的搏动相对于动脉血是十分微弱的，可以忽略。因此可以认为光透过手指后的变化仅由动脉血的充盈而引起的，那么在恒定波长的光源照射下，通过检测透过手指的光强将可以间接测量到人体的脉搏心率信号[7]。
3.2.2光电传感器的结构
传感器由红外发光二级管和红外接收三极管组成。采用GaAs红外发光二极管作为光源时，可基本抑制由呼吸运动造成的脉搏心率波曲线的漂移。红外接收三极管在红外光的照射下能产生电能，它的特性是将光信号转换为电信号。
从光源发出的光除被手指组织吸收以外，一部分由血液漫反射返回，其余部分透射出来。光电式脉搏心率传感器按照光的接收方式可分为透射式和反射式2种[8]。其中透射式的发射光源与光敏接收器件的距离相等并且对称布置，接收的是透射光。反射式的发射光源与光敏接收器件。因此本系统采用了反射式光电传感器。结构如图3.2所示。
图3.2 反射式光电传感器
3.2.3 光电传感器检测原理
检测原理是: 随着心脏的搏动，人体组织半透明度随之改变：当血液送到人体组织时，组织的半透明度减小，当血液流回心脏，组织半透明度则增大；这种现象在人体组织较薄的手指尖、耳垂等部位最为明显[5]。因此本设计将红外发光二极管产生的红外线照射到人体的手指部位，经过手指组织的反射和衰减由装在该部位旁边的光敏三管来接收其透射光并把它转换成电信号。由于手指动脉血在血液循环过程中呈周期性的脉动变化，所以它对光的反射和衰减也是周期性脉动的, 于是红外接收三极管输出信号的变化也就反映了动脉血的脉动变化。故只要把此电信号转换成脉冲并进行整形、计数和显示[9]，即可实时的测出脉搏心率的次数。
3.2.4信号采集电路
图3.3是脉搏心率信号的采集电路，U2是红外发射和接收装置，由于红外发射二极管中的电流越大，发射角度越小，产生的发射强度就越大，所以对R10阻值的选取要求较高。R10选择470Ω同时也是基于红外接收三极管感应红外光灵敏度考虑的。R21过大，通过红外发射二极管的电流偏小，红外接收三极管无法区别有脉搏心率和无脉搏心率时的信号。反之，R21过小，通过的电流偏大，红外接收三极管也不能准确地辨别有脉搏心率和无脉搏心率时的信号。当手指离开传感器或检测到较强的干扰光线时，输入端的直流电压会出现很大变化，为了使它不致泄露到LM358输入端而造成错误指示，用C4耦合电容把它隔断[10]。
当手指处于测量位置时，会出现二种情况：一是无脉期。虽然手指遮挡了红外发射二极管发射的红外光，但是由于红外接收三极管中存在暗电流，会造成输出电压略低。二是有脉期。当有跳动的脉搏心率时，血脉使手指透光性变差，红外接收三极管中的暗电流减小，输出电压上升。但该传感器输出信号的频率很低，如当脉搏心率只有为50次/分钟时，只有0.78Hz，200次/分钟时也只有3.33Hz，因此信号首先经耦合电容C4耦合，再由R5、C5滤波以滤除高频干扰后，加到线性放大输入端。
图3.3 信号采集电路
3.3信号放大
3.3.1放大器的介绍
LM358 是由两个独立的高增益运算放大器组成。可以是单电源工作，也可以是双电源工作，电源的电流消耗与电源电压大小无关。应用范围包括变频放大器、DC 增益部件和所有常规运算放大电路。采用DIP8 或SOP8 封装形式。
每一组运算放大器可用图3.4所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo 的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo 的信号与该输入端的相位相同。LM358 的引脚排列见图3.5。
图3.4 图3.5
由于LM358 二运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。
3.3.2 放大电路
按人体脉搏心率在运动后跳动次数达200次/分钟的计算来设计低通放大器，如图3.6所示。R6、C6组成低通滤波器以进一步滤除残留的干扰，截止频率由R6、C6决定，运放LM358将信号放大，放大倍数由R12和R13的比值决定。
图3.6 低通放大电路
根据一阶有源滤波电路的传递函数，可得：
00()()()1i c
V s A A s s V s w ==+ 放大倍数为：200。
截止频率为：3.9HZ 。
按人体的脉搏心率跳动为200次/分钟时的频率是3.3 Hz 考虑，低频特性是令人满意的。
经过低通放大后输出的信号是叠加有噪声的脉动正弦波。波形如图3.7所示。
图3.7
3.4 波形整形电路
波形整形电路如图3.8所示，LM358是一个电压比较器。
当有输入信号时，LM358在比较器输入信号的每个后沿到来时输出低电平，用发光二极管D1作脉搏心率测量状态显示，脉搏心率每跳动一次发光二极管就亮一次。同时，该脉冲电平送到单片机/INTO脚，进行对心率的计算和显示。输出波形如图3.11所示。
图3.8 波形整形电路经过比较器LM358的输出波形：
图3.9
摘要 脉搏传感器采样脉搏信号，采用STC89C51单片机作为控制器，脉搏传感器输出方波传入单片机，单片机每接收一个脉冲波形，数码管就计数一次。脉搏次数超限时用蜂鸣器报警。三极管加大功率，驱动器件工作。单片机软件设计，设置中断向量，编程执行。 关键词：STC89C51单片机、脉搏测量仪、软件设计 Abstract: Pulse sensor sampling pulse signal, using STC89C51 MCU as controller, pulse sensor output square wave into single chip microcomputer chip, each receiving a pulse waveform, digital tube counting time. Pulse frequency overrun with buzzer alarm. The three transistor to increase power, driving device. MCU software design, set the interrupt vector, programming executive. Key words: STC89C51 monolithic integrated circuit. pulse measuring instrument. Software design.
目录 引言 (1) 1 系统方案选择与论证 (1) 1.1 任务 (1) 1.2 要求 (1) 1.3 系统基本方案 (1) 1.3.1各个部分电路的方案选择及论证 (1)
摘要 脉搏心率测量仪在我们的日常生活中已经得到了非常广泛的应用。为了提高脉搏心率测量仪的简便性和精确度，本课题设计了一种基于52单片机的脉搏心率测量仪。系统以STC89C52单片机为核心，以红外反射式传感器ST188为检测原件，并利用单片机系统内部定时器来计算时间，由红外反射式传感器ST188感应产生脉冲，单片机通过对脉冲累加得到脉搏心率跳动次数，时间由定时器定时而得。系统运行中能显示脉搏心率次数和时间，系统停止运行时，能够显示总的脉搏心率次数和时间。经测试，系统工作正常，达到设计要求。 关键词：脉搏心率测量仪；STC89C52单片机；红外反射式传感器
Abstract Pulse meter in our daily life have got the very extensive application.In order to improve the simplicity and accuracy of the apparatus used to measure the pulse, this topic has designed a pulse measuring instrument based on 52 microcontroller.System with STC89C52 single-chip microcomputer as the core, with original ST188 infrared reflection type sensor for the detection, and use the single chip microcomputer system internal timer to measure time, pulse generated by the reflecting type of infrared sensor ST188 induction, microcontroller pulse is obtained by the pulse accumulation number, time by the timer timing.System can display the pulse frequency and time, the system stops running, can display the total pulse frequency and time.After the test, the system works well, to meet the design requirements. Keywords：The pulse measuring instrument;STC89C52 single-chip microcomputer;The infrared reflection type sensor
毕业设计(论文) 题目：基于单片机的脉搏测量仪的研究与设计
摘要 在传统的医疗检测中，脉象检测一直都起着非常重要的作用，人体的脉象包含着大量的人体的生理和病理方面的信息。脉诊一直是医生诊断疾病的重要手段之一，但受人为因素的影响很大。经医学观察研究表明，人体手指末端含有丰富的毛细血管和小动脉，这些动脉和人体其他地方的动脉一样，含有丰富的生理信息。由于光电脉搏检测技术具有很高的绝缘性，且抗电磁等干扰能力强，可以对人体进行无损伤检测。本文设计通过光电法对人体指尖的脉搏进行测量，并将测量信息送入单片机进行处理，最后通过数码管将测量结果显示出来。将对脉搏信号的检测模块，脉搏信息的处理模块，单片机，数码管显示模块等电路集成在一块电路板上，形成一个简易的脉搏测量仪。这种测量仪具有精确度高，体积小，价格便宜，易于操作等特点，特别适合于个人使用和家庭使用，给我们的生活带来极大方便，让我们第一时间对自己的身体状况有进一步的了解。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 关键词：脉搏；光电传感器；单片机；数码管
Abstract In the traditional medical testing，the pulse condition detection has been playing a very important role．The pulse condition of the human body contains a large number of physiology information and pathology information，the pulse examination has been being one of the important means for the doctor to diagnosis the illness．But the man-made factors influence it very much，the medical observation research shows．The end of the finger contains rich capillaries and small arteries．These arteries and the other arteries of the body hold rich physiologic information．The Photoelectric pulse detecting technology can test the body without damage owing to its high insulation and strong ability to resist the electromagnetic interference．This design in the text can survey the pulse of the finger tip through photoelectric method and transport the information to the microcontroller to do with it．At last，the result is showed by the digital tube．When the electric circuit such as the detection module of the pulse signal，the processing module of the pulse information，SCM，digital tube are integrated in the board of electric circuit，it formed an simple pulse measuring instrument，this instrument has high accuracy，small, cheap，and easy to operate．It is especially suitable for personal use and family use．It brings great convenience to our life，so we can have a further understanding of our body condition．聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 Key words: Pulse；Photoelectric transducer；SCM；Digital tube残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
扬州工业职业技术学院 2008—2009学年 第二学期 毕业论文 课题名称：基于单片机设计的脉搏测量仪 设计时间： 2009.2.05 — 2009.5.18 系部：电子信息工程系 班级： 0601电气技术 姓名：周静 指导教师：李建荣助教
总目录 第一部分任务书 第二部分开题报告 第三部分毕业设计报告
第一部分 任 务 书
扬州工业职业技术学院 毕业设计任务书 系部电子信息工程系指导老师李建荣职称助教 学生姓名周静班级0601电气技术学号0605010107 设计题目基于单片机设计的脉搏测量仪 设计内容目标和要求毕业设计内容和目标： 1、设计内容： 脉搏主要由人体动脉舒张和收缩产生的，在人体指尖，组织中的动脉成分含量高，而且指尖厚度相对其他人体组织而言比较薄，透过手指后检测到的光强相对较大，因此光电式脉搏传感器的测量部位通常在人体指尖。手指组织可以分成皮肤、肌肉、骨骼等非血液组织和血液组织，其中非血液组织的光吸收量是恒定的，而在血液中，静脉血的搏动相对于动脉血是十分微弱的，可以忽略，因此可以认为光透过手指后的变化仅由动脉血的充盈而引起的，那么在恒定波长的光源的照射下，通过检测透过手指的光强将可以间接测量到人体的脉搏信号。 2、设计目的： 实现脉搏波的实时存储并可实现与上位机( PC 机) 的实时通讯,作为多参数病人中心监护系统的一个模块完成心率检测和脉搏波形显示。 毕业设计论文要求： 1、巩固、加深和扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的能力； 2、培养针对课题需要，选择和查阅有关手册、图表及文献资料的自学能力，提高组成系统、编程、调试的动手能力； 3、过对课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉单片机用系统开发、研制的过程，软硬件设计的方法、内容及步骤。 教研室审核系部审核
基于单片机的远程监控脉搏测量仪设 计共3篇 基于单片机的远程监控脉搏测量仪设计1 基于单片机的远程监控脉搏测量仪设计 近年来，随着科技的发展，智能医疗设备成为了研究的热点之一。远程监控脉搏测量仪作为智能医疗设备的一种，它的出现为医疗行业带来了很大的便利和改善。本文将介绍基于单片机的远程监控脉搏测量仪的设计思路。 一、前期准备 在实际设计前，需要进行前期准备工作，包括了解脉搏测量原理、单片机的基本原理和网络通信原理。在此基础上，我们还需要对脉搏测量仪进行分析和测试，以确定脉搏信号的特征参数和采样周期等重要参数。 二、硬件设计 1.传感器模块 脉搏测量仪的核心部分是传感器模块。传感器模块的设计需要兼顾数据精度和实现难度。在本设计中，我们采用了压力传感器模块，它是一种成本较低、测量精度较高的传感器。在使用时，压力传感器模块根据脉搏的频率产生相应的压力波形，传
感器模块通过变换电路将压力信号转换为电信号，然后输入到单片机系统中进行处理。 2.单片机系统 本设计采用的是AT89S51单片机，它是一种高性价比的通用单片机。单片机系统由单片机、AD转换器、RAM、ROM、EEPROM 等部分组成。单片机通过AD转换器将模拟信号转换为数字信号，存储在RAM中，并通过通讯模块与用户终端进行交互和传输。 3.通讯模块 在远程监控中，通讯模块是非常重要的组成部分。通讯模块用于将单片机系统采集到的脉搏信号通过网络传输到用户终端。在本设计中，我们采用的是ESP8266 Wi-Fi模块，它是一种高集成度的Wi-Fi芯片，具有低功耗、可靠性高等优点。 三、软件设计 1.程序框图 在单片机程序设计过程中，程序框图十分重要。本设计中采用的是基于C语言的程序框图。程序框图包括了采集、处理、存储、通讯等部分，并设置了失效检测和暴力破解功能。 2.程序设计
STM32单片机在心率检测仪中的应用研究与 设计 心率检测仪是一种用于测量人体心率的设备，它通过检测心脏搏动的频率来获取人体的心率数据。在现代医疗和健康监测领域，心率检测仪被广泛应用于医院、健身房、家庭等场景。本文将介绍STM32单片机在心率检测仪中的应用研究和设计。 1. 简介 心率检测仪通常由多个部分组成，包括心率传感器、信号调理电路、数据处理模块和显示模块。其中，数据处理模块是关键部分，负责对从心率传感器获取的模拟信号进行数字化处理，并计算出心率值。STM32单片机作为一种嵌入式微控制器，具有高性能、低功耗和丰富的外设接口，非常适合用于心率检测仪的数据处理模块。 2. STM32单片机的选择 在选择适合的STM32单片机型号时，我们需要考虑以下几个方面： - 处理能力：根据心率检测仪的要求，选择适当的处理器速度和内存容量，以满足实时处理心率数据的需求。 - 电源管理：心率检测仪通常是便携式设备，需要考虑芯片的低功耗特性和电源管理功能，以延长电池寿命。 - 外设接口：选择具备足够的通信接口和IO口，以连接心率传感器、显示屏和其他外部设备。 3. 心率传感器接口设计
心率传感器通常采用光电测量原理，通过检测皮肤上的血液流动变化来获得心 率数据。在STM32单片机中，我们可以使用模拟输入通道来接收心率传感器的模 拟信号。该模拟信号由心脏搏动引起的光电信号经过信号调理电路处理后产生。 4. 数据处理算法设计 在STM32单片机中，我们可以使用数字信号处理算法来处理从心率传感器获 得的模拟信号，并计算出心率值。常用的方法包括傅里叶变换、滤波和波形识别等。这些算法可以通过软件实现，也可以借助STM32单片机的硬件加速器和数学运算 预处理模块来提高计算效率。 5. 数据显示设计 STM32单片机通常配备有液晶显示屏和触摸屏接口，可以用于显示心率数据 和用户交互。在心率检测仪中，我们可以将心率值实时显示在屏幕上，并设计相关界面和功能，如历史数据记录、报警功能等。 6. 系统优化和测试 在完成心率检测仪的设计后，我们需要进行系统优化和测试。通过对系统的功耗、响应时间和稳定性进行优化，可以提高整个系统的性能和用户体验。同时，进行系统测试，验证心率检测仪的准确性和可靠性。 7. 结论 本文介绍了STM32单片机在心率检测仪中的应用研究和设计。通过合理选择STM32单片机型号，设计心率传感器接口，实现数据处理算法和数据显示功能， 可以成功地开发出一款功能强大的心率检测仪。未来，我们可以进一步研究和改进，将其应用于更广泛的医疗和健康监测领域，为人们的健康提供更好的保障。
基于STM32的脉搏测量仪设计 脉搏测量仪是一种用来测量人体脉搏的医疗设备，可以用于监测心率和脉搏波形等信息，帮助医生了解人体的心血管健康状况。本文将介绍基于STM32的脉搏测量仪的设计。 首先，我们选择了STM32系列的单片机作为主控芯片。STM32系列具有低功耗、高性能和丰富的外设资源等特点，非常适合作为嵌入式系统的主控芯片。 接下来，我们需要设计传感器部分。传感器可以采集脉搏信号，并将信号转换为数字信号供STM32芯片处理。常见的脉搏信号传感器有光电传感器和压电传感器。我们选择了光电传感器，因为它具有适应性强、响应速度快等优点。光电传感器可以通过光电效应将脉搏信号转换为电信号，并使用模数转换器将模拟信号转换为数字信号。 然后，我们需要对脉搏信号进行预处理。由于脉搏信号存在噪声等干扰，我们需要进行滤波和放大等处理，以提取出我们所需的脉搏信息。滤波可以使用数字滤波器来实现，它可以有效地去除噪声。放大可以使用放大电路来实现，以增加信号的幅度。 接着，我们需要编写软件算法来对脉搏信号进行分析和处理。首先，我们需要使用数字信号处理算法来对信号进行分析，提取出脉搏的周期和幅度等信息。然后，我们可以根据这些信息计算出心率等指标，并将结果显示在LCD屏幕上。 最后，我们需要设计用户界面和外设控制部分。用户界面可以使用LCD屏幕和按键等元件来实现，用户可以通过按键来控制脉搏测量仪的功
能。外设控制部分可以使用串口、蓝牙等通信模块来实现，以便将脉搏数据传输到手机或计算机上进行进一步的分析和存储。 总结起来，基于STM32的脉搏测量仪设计主要包括：选择STM32作为主控芯片、设计传感器部分、进行脉搏信号预处理、编写软件算法、设计用户界面和外设控制部分等。通过这些设计，我们可以实现一个功能齐全的脉搏测量仪，方便医生进行心血管健康监测和诊断。
基于51单片机的脉搏心率测量仪-参考论文
基于51单片机的脉搏测量仪 摘要：脉搏心率测量仪在我们的日常生活中已经得到了非常广泛的应用。为了提高脉搏心率测量仪的简便性和精确度，本课题设计了一种基于51单片机的脉搏心率测量仪。系统以STC89C51单片机为核心，以红外反射式传感器ST188为检测原件，并利用单片机系统内部定时器来计算时间，由红外反射式传感器ST188感应产生脉冲，单片机通过对脉冲累加得到脉搏心率跳动次数，时间由定时器定时而得。系统运行中能显示脉搏心率次数和时间，系统停止运行时，能够显示总的脉搏心率次数和时间。经测试，系统工作正常，达到设计要求。 关键词：脉搏心率测量仪；STC89C51单片机；红外反射式传感器 一脉搏心率测量仪系统结构 脉搏心率测量仪的设计，必须是通过采集人体脉搏心率变化引起的一些生物信号，然后把生物信号转化为物理信号，使得这些变化的物理信号能够表达人体的脉搏心率变化，最后要得出每分钟的脉搏心率次数，就需要通过相应的硬件电路及芯片来处理物理变化并存储脉搏心率次数。在硬件设计中一般的物理信号就是电压变化。 1.1 光电脉搏心率测量仪的结构 光电脉搏心率测量仪是利用光电传感器作为变换原件，把采集到的用于检测脉搏心率跳动的红外光转换成电信号，用电子仪表进行测量和显示的装置。本系统的组成包括光电传感器、信号处理、单片机电路、数码管显示电路、电源等部分。 1．光电传感器 即将非电量(红外光)转换成电量的转换元件，它由红外发射二极管和红外接收三极管组成，它可以将接收到的红外光按一定的函数关系(通常是线性关系)转换成便于测量的物理量(如电压、电流或频率等)输出。
目录 1 绪论 (3) 1.1研究背景及意义 (3) 1.2脉搏测量仪的研究现状 (3) 1.3研究的主要内容 (4) 2 脉搏测量仪的设计方案 (5) 3 硬件电路设计与实现 (7) 3.1主控制模块 (7) 3.2信号采集与处理模块设计 (8) 3.2.1 ST188红外光电传感器 (8) 3.2.2 双运算放大器LM358P (8) 3.2.3 信号采集电路 (9) 3.2.4 信号处理电路 (10) 3.3显示模块 (10) 3.4键盘电路模块 (11) 3.5时钟电路 (11) 3.6复位电路 (12) 3.7报警电路 (12) 3.8电源模块 (13) 4 系统软件部分设计 (14)
4.1主程序设计 (14) 4.2中断程序 (15) 4.3显示模块 (17) 5 脉搏仪测试与结果分析 (20) 5.1程序调试 (20) 5.2脉搏测量仪原理图调试 (20) 5.3脉搏测量仪在P ROTEUS的仿真 (20) 5.4PCB排版布线及硬件焊接 (21) 5.5测试数据与结果分析 (23) 6 总结与分析 (24) 参考文献 (25)
1 绪论 1.1 研究背景及意义 脉象诊断已经在我国存在有几千多年历史了，就是我国传统中医必须研究的对象，由于传统医学采用的相关手段，对病人进行的病情诊断，病情的诊断会因为病人或者医者的影响，就会导致测量的准确度问题。现代科技发展的步步提高，生命学和信息学的联系是越来越紧密了，出现了许多样式各异的脉搏测量仪器，尤其是电子式的脉搏测量仪现世，让平时在测量脉搏时很便捷了。使诊断更加精确、治疗能够更加完善。 现如今已经有很多人慢慢认识到，在日常中绿色健康的生活方式，以及对相关疾病防治的重要性。在检测人体脉搏信号的领域里，当今世界上已有许多的先进的知识体系，在当今医学技术里面，人体心血管健康能进行无创检测的方法和仪器不断涌现。研究一种无害的而且实用的测量仪器，使愈来愈多的人关心自己的心血管健康状态，能够在心血管疾病的还处于轻度状态时，进行快一步的发现，而且还能够平时的生活中进行预防。 采用光电传感技术，实现光电法提取指尖脉搏信息，送入控制芯片进行计数并在显示设备上显示脉搏技术，制成的脉搏测量仪器性能良好，结构简单，在脉诊方面具有一定的应用和推广实效。 1.2 脉搏测量仪的研究现状 在日新月异的医疗学中，检测脉搏跳动，来获得患者的身体健康状态的电子科技医疗器件是越来越多了。脉搏信号是显示出身体健康状况的渠道，检测脉搏信号的仪器在传统检测中有它的优势所在。在研究脉搏系统期间，对许多已经出现在网络、市场上的脉搏仪器进行了调查，发现网络、市场上有许多较高的效率，而且比较精确的测量产品，在仔细调查后，发现其中的许多仪器都存在部分不足，所以就没有把其设计的路线和解决其中问题的设计方案应用到大范围的电子产 品生产方面去，也就没有大规模的应用到医学领域中去。比如有些脉搏测量仪器还是比较高效且精确的，但是在物价高涨现代社会，产品的价格是非常高的，在普通消费者比较多的情况下，是不能承受的。有的医疗测量仪器需要比较严格的检测环境，才能检测出人体的脉搏信号，如此要求严格的测量环境，根本不能在
基于单片机的心率测试仪设计 心率测试仪是一种用来测量人体心率的设备，它使用单片机技术来实 现数据处理和显示功能。本文将介绍基于单片机的心率测试仪的设计原理、硬件组成以及软件实现。 一、设计原理 心率测试仪的设计原理是通过测量人体的心电信号来计算心率。心电 信号是由心脏产生的微弱电流，可以通过电极贴在人体皮肤上进行测量。 传感器将心电信号转换为模拟电压信号，然后经过滤波处理和放大处理后，再经过A/D转换，转换为数字信号供单片机处理。单片机通过计算心电信 号的周期来得到心率值，并将结果显示在液晶屏上。 二、硬件组成 1.单片机：选择一款适用的单片机，如STM32系列的单片机，具有高 性能和丰富的外设接口，以满足心率测试仪的需求。 2.心电信号传感器：选择一款专门用于心电信号测量的传感器，如 AD8232芯片，可以提供可靠的心电信号采集。 3.滤波器：使用滤波器对心电信号进行滤波处理，去除杂散信号，只 保留心电信号的频率分量。 4.放大器：为了增强心电信号的幅度，需要使用放大器来对滤波后的 信号进行放大处理，方便后续的A/D转换。 5.A/D转换器：将放大后的模拟信号转换为数字信号，供单片机进一 步处理。 三、软件实现
1.心电信号采集与处理：通过传感器采集心电信号，并经过滤波和放大处理，得到滤波后的模拟信号。 2.A/D转换：将模拟信号通过A/D转换器转换为数字信号，供单片机处理。 3.心率计算：单片机通过计算心电信号的周期来得到心率值，可以使用峰值检测算法或阈值判定算法来实现。 4.数据显示：将计算得到的心率值通过串口或并口发送到液晶屏上进行显示，可以设计显示界面，包括心率值、时间等信息。 总结：基于单片机的心率测试仪设计主要包括硬件组成和软件实现两个部分。硬件组成包括单片机、心电信号传感器、滤波器、放大器、A/D 转换器和液晶屏等。软件实现包括心电信号采集与处理、A/D转换、心率计算和数据显示等。通过合理的设计和编程，可以实现一个功能完善的心率测试仪。
目录 第一章概述 (2) 1.1 选题的背景和意义 (2) 1.2 脉搏测量仪的发展与应用 (3) 第二章脉搏测量仪系统结构 (4) 2.1 光电脉搏测量仪的结构 (4) 2.2 工作原理 (5) 2.3 光电脉搏测量仪的特点 (5) 第三章基本元器件介绍 (6) 3.1 AT89C51简介 (6) 3.2 光电传感器简介 (11) 3.3 LED的综述 (12) 第四章基本结构模块 (14) 4.1 脉搏检测电路 (14) 4.2 信号采集电路 (15) 4.3信号放大 (15) 4.4波形整形部分 (17) 4.5 单片机处理电路 (19) 4.6 显示电路 (20) 第五章软件系统 (20) 5.1 主程序流程 (20) 5.2 定时器中断程序流程 (20) 5.3 INT中断程序流程 (21) 5.4 显示程序流程 (22) 5.5 软件说明 (23) 第六章抗干扰措施及使用方法................................................................... 错误！未定义书签。 6.1 抗干扰措施 (23) 6.2 测量仪使用方法 (26) 第七章系统调试 (27) 7.1 系统调试 (27) 7.2 系统检验 (27) 7.3 误差分析 (29) 总结 (30) 参考文献 (31) 附录1 (32) 附录2 (31)
第一章概述1.1 选题的背景和意义 脉搏携带有丰富的人体健康状况的信息，自公元三世纪我国最早的脉学专著《脉经》问世以来，脉学理论得到不断的发展和提高。在中医四诊（望、闻、问、切）中，脉诊占有非常重要的位置。脉诊是我国传统医学中最具特色的一项诊断方法，其历史悠久，内容丰富，是中医“整体观念”、“辨证论证”的基本精神的体现与应用。脉诊作为“绿色无创”诊断的手段和方法，得到了中外人士的关注。但由于中医是靠手指获取脉搏信息，虽然脉诊具有简便、无创、无痛的特点易为患者接受，然而在长期的医疗实践中也暴露出一些缺陷。首先，切脉单凭医生手指感觉辨别脉象的特征，受到感觉、经验和表述的限制，并且难免存在许多主观臆断因素，影响了对脉象判断的规范化；其次，这种用手指切脉的技巧很难掌握；再则，感知的脉象无法记录和保存影响了对脉象机理的研究。脉诊的这种定性化和主观性，大大影响了其精度与可行性，成为中医脉诊应用、发展和交流中的制约因素。为了将传统的中医药学发扬光大，促进脉诊的应用和发展，必须与现代科技相结合，实现更科学、客观的诊断[1]。 医院的护士每天都要给住院的病人把脉记录病人每分钟脉搏数，方法是用手按在病人腕部的动脉上，根据脉搏的跳动进行计数。为了节省时间，一般不会作1分钟的测量，通常是测量10秒钟时间内心跳的数，再把结果乘以6即得到每分钟的心跳数，即使这样做还是比较费时，而且精度也不高。为了提高脉搏测量的精确与速度，多种脉搏测量仪被运用到医学上来，从而开辟了一条全新的医学诊断方法。 早在1860年Vierordt 创建了第一台杠杆式脉搏描记仪，国内20世纪50年代初朱颜将脉搏仪引用到中医脉诊的客观化研究方面。此后随着机械及电子技术的发展，国内外在研制中医脉象仪方面进展很快，尤其是70年代中期，国内天津、上海、江西等地相继成立了跨学科的脉象研究协作组，多学科共同合作促使中医脉象研究工作进入了一个新的境界。脉象探头式样很多，有单部、三部、单点、多点、刚性接触式、软性接触式、气压式、硅杯式、液态汞、液态水、子母式等组成,脉象探头的主要原件有应变片、压电晶体、单晶硅、光敏元件、PVDF压电薄膜等，其中以单部单点应变片式为最广泛，不过近年来正在向三部多点式方向设计[2]。 目前脉搏测量仪在多个领域被广泛应用，除了应用于医学领域，如无创心血管功能检测、妊高症检测、中医脉象、脉率检测等等，商业应用也不断拓展，如运动、健身器材中的心率测试都用到了技术先进的脉搏测量仪。
分类号 TP216 单位代码 11395 密级学号 ********** 学生毕业设计（论文） 题目基于单片机的脉搏测量仪设计 作者 院 (系) 专业测控技术与仪器 指导教师 答辩日期2013 年 6 月 1 日
毕业设计（论文）诚信责任书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业设计（论文）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人毕业设计（论文）与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。 论文作者签名: 年月日
摘要 脉搏波所呈现出来的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息，能反映出人体心血系统中许多生理疾病的血流特征。根据人体脉搏信号特征，本论文设计了一种基于单片机的脉搏测量系统。 系统采用红外发射与接收二极管充当脉搏传感器来采集脉搏信号。首先将采集到的信号通过低通滤波与放大电路对脉搏信号进行处理，然后，将放大的脉搏信号通过整形电路进行电压基准变化，在经过一次放大电路对整形后的脉搏信号进行放大，将信号转换为AT89S52单片机易于处理的脉冲信号。通过单片机编程对脉冲信号进行处理，测量出一分钟内的脉搏次数，最终在数码管中直观的显示出来。 为了节省时间，一般不会作一分钟的测量，通常是测量10秒钟时间内的脉搏数，再把结果乘以6即得到每分钟的脉搏数。发光二极管可以通过发光的形式显示脉搏的跳动。 关键词：脉搏测量仪；AT89S52；LED；信号处理
基于单片机的便携式心率测试仪的设计毕业设计
本科学生毕业设计 基于单片机的便携式心率测试仪的设计
The Graduation Design for Bachelor's Degree Portable Heart Rate Measuring Instrument Based on MCU Candidate： Specialty： Class： Supervisor：Lecturer Li Jing Heilongjiang Institute of Technology 2012-06·Harbin
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
I 基于单片机的心跳测试仪的设计与实现 摘要 现代社会随着经济的飞速发展,人们的生活也越变越好了,但是在物质生活变好的同时,人们身体也伴随着多种疾病,因此人们的身体健康也渐渐被重视了起来;而心血管疾病又是一种高频率出现的比较难以预防的一种突发性疾病。人们总是需要去一些固定的医疗点或者医院才可以检查身体疾病，本设计就可以解决这个问题，作为一个便携式的脉搏检测器可以让人们在任意地点放轻松的完成检测，尤其是有这方面疾病的患者可以事实监控自己的身体状况。本设计采用ARM公司的STM32F103CBT6作为主控芯片；采用ST188光电传感器作为脉搏采集器；采用OLED显示屏来显示实时心率状况；采用LM358运算放大器对采集到的微弱信号进行放大整形；采用蜂鸣器作为报警装置提醒受检者。本设计可以使用按键作为输入来控制心率上限下限值作为报警依据，采用USB接口进行供电，只需受检者将手指放于光电传感器上就可进行检测，使用方便，操作简单相信可以为广大人群带来方便与健康。而且该系统测量精度准确到了2次/分。 关键词：光电传感器,心率检测,STM32F103CBT6,运算放大器
1 绪论 本系统采用的传感器是光电传感器,在有脉搏感应的时候透光性差,没有脉搏感应时透光性比较强,通过将光信号转化为电信号,从而作为脉搏检测的凭仗。通过对脉搏信号的检测,可以对人体的身体机能情况进行预估,脉搏检测仪通常被广泛用于医疗中心和医院，但本设计外观小巧可以在各种地方使用。本系统在受检者检测的同时可以通过显示模块与LED灯来查看脉搏状况，当然显示屏会更直观。键模块还可以用于设置脉冲的上限和下限时间。测定值超过设定值范围时，驱动蜂鸣器发出警报。根据古代到现在的中国的脉冲条件来判断人体功能信息的一部分，是一般的科学方法。本系统以ARM公司的STM32F103CBT6为主控芯片、以ST188光电传感器作为脉搏检测器、以单片机内部定时器作为时间依据、以LCD1602为显示模块、以蜂鸣器为报警模块。本系统的主要工序是将手指放置在光电传感器上，将脉冲发光生物信号通过红外发光二极管和感光体晶体管的相互感应转换为发光二极管的光信号。这样，光信号从传感器转换成电信号。电信号经过滤波电路去除电路以及外界的噪声波形，经过LM358将脉搏信号进行放大整形最终作为单片机IO口的输入，由系统内部定时器对输入信号进行计算，算出脉搏次数再通过LCD1602模块实时显示，在系统的运行过程中还可以通过LED灯的闪烁情况对检测情况作出大致预估。当LED指示器均匀闪烁时，脉冲信号平稳稳定，测量值准确。1.1 课题的背景和意义 随着人们的生活质量的不断提高，对地球的开采也越发严重，环境破坏也越发严重，造成了人们生活环境的不断恶化，也有越来越多种的疾病威胁着人们的生命。而心脏病又是人们比较难以控制的一种突发性疾病。在中国从古代一直以来都有望、闻、问、切的中医诊断理论，其中“切”就是通过号脉的方法获取人体的脉搏状况，来判断患者的身体状况。由于使用“切”的诊断方法有很大的局限性，对医生的水平要求比较苛刻。随着近代社会科技的发展，科技在很大程度上帮助了医学的发展，比如在脉搏检测方面，抛弃了以前的“切”的办法，而采用现在的脉搏检测仪来获取患者的脉搏，在准确性上得到了很大的提高，也降低了对检测者的专业要求，可以让患者在除医院，医疗中心外的其他地方也可以轻松的获取自己的人体信息。本设计为一个便携式脉搏检测器，它具有形状小，准确率高，成本低，使用方便的优点。该设计采用了stm32f103rbt6作为脉搏检测的主控制芯片，采用了作为脉冲检测器的st188光电传感器、mcu的内部计时器、作为时间模块的OLED、作为显示模块的oled、作为警报模块的蜂鸣器。本系统的主要工序是将手指放置在光电传感器上，将脉冲发光生物信号通过红外发光二极管和感光体晶体管的相互感应转换为发光二极管的光信号。这样，光信号从传感器转换成电信号。
目录 摘要.................................................................................................................... I Abstract..................................................................................................................... II 引言. (1) 1 控制系统设计 (2) 1.1 主控系统方案设计 (2) 1.2 脉搏传感器方案设计 (3) 1.3 系统工作原理 (5) 2 硬件设计 (6) 2.1 主电路 (6) 2.1.1 单片机的选择 (6) 2.1.2 STC89C51的主要功能及性能参数 (6) 2.1.3 STC89C51单片机引脚说明 (6) 2.2 驱动电路 (8) 2.2.1 比较器的介绍 (8) 2.3放大电路 (8) 2.4最小系统 (11) 3 软件设计 (13) 3.1编程语言的选择 (13) 3.2 Keil程序开发环境 (13) 3.3 STC-ISP程序烧录软件介绍 (14) 3.4 CH340串口程序烧写模块介绍 (14) 4 系统调试 (16) 4.1 系统硬件调试 (16) 4.2 系统软件调试 (16) 结论 (17) 参考文献 (18) 附录1 总体原理图设计 (20) 附录2 源程序清单 (21)
致谢 (25)
摘要 随着日新月异科技发展，在心率体温测量方面，我们取得了迅速的发展，就近日而言，脉搏测量仪已经在多个领域大展身手，除了在医学领域有所建树，在人们的日常生活方面的应用也不断拓展，如检疫中心的额温枪都用到了技术先进的脉搏测量仪。在今年的疫情爆发的同时，我们可以积极应对，利用所学的知识，方便高效地检测出人体有无异常体温，在上学签到时，我们可以利用此来检测温度，预防集体性感染事件。为了在心率测量仪的精准性和便携性方面做出重大改变，我计划设计一种以51单片机为核心的心率体温测量仪。我们的心率体温检测系统以STC89C51单片机为核心，借用单片机系统的内部计时器计算时间。其大致的步骤为通过ST188光电传感器感应生成脉冲，心跳次数由单片机累计所得，其对应的时间根据定时器获取。本设计使用的时候可以展现脉搏心率次数以及时间长短，当其终止使用的时候可以展示总的脉搏心率次数以及时间长短。经过我的个人测试，系统成功运行，符合设计要求。通过软件与硬件方面的整体调试并进行实验，得出结论为在技术上可行，预期可以实现功能，准确、快速地完成测量任务。 关键词：心率体温检测系统；STC89C51单片机；光电传感器
基于单片机的心率计设计 摘要 心率是指单位时间内心脏搏动的次数，包含了许多重要的生理、病理信息，特别是与心脑血管相关的信息，是生物医学检测中一个重要的生理指标，也是临床常规诊断的生理指标；因此迅速准确地测量心率便显得尤为重要。随着医疗水平和人们生活水平的提高，快速、准确、便携式心率计便成为一种新的发展趋势，同时伴随着单片机技术的发展，基于单片机的便携式心率计便不失为一个好的选择。 本心率计共有三大部分，分别为：传感器部分、信号处理部分、单片机控制部分。传感器部分采用光电式传感器实现对信号采集；信号处理部分则采用放大、滤波、波形变换等方法实现信号的有效处理；而单片机部分则实现对心率的计数和显示功能。通过这三部分的有效组合初步实现对人体心率的一个有效计数。 信号采集采用光电式传感器通过对手指末端透光度的监测，实现信号的采集；信号放大则采用四运放运算放大器LM324，波形变换采用555定时器构成反向施密特触发器；单片机控制模块则采用AT89C51微处理器和相关元器件通过C语言编程实现计数和显示功能。 关键词：心率，光电式传感器，信号处理，AT89C51
DESIGN OF HEART RATE METER BASED ON MCU ABSTRACT Heart rate is refering to the number in unit time of the heart beating, contains many important physiological and pathological information, especially information associated with cardiovascular, biomedical detection an important physiological indexes, and routine clinical diagnosis of physiological indexes; so quickly and accurately measuring heart rate appears to be particularly important. With the improvement of medical level and people's living standards, rapid, accurate and portable heart rate meter has become a new trend, accompanied by the development of SCM technology, will not be regarded as a good choice of meter based on microcontroller portable heart rate. Heart rate meter consists of three parts, respectively: sensor part, signal processing part, MCU control part. Part of the sensor using photoelectric sensor achieved the signal of the signal acquisition; signal processing part uses the amplification, filtering, waveform transform method to effectively d eal with; and part of SCM is to achieve counting on heart rate and display function. Through the effective combination of these three parts, an effective count of human heart rate is realized.. Signals were collected using photoelectric sensor through the monitoring of the degree of light at the end of a finger, to realize the signal acquisition; signal amplification four operational amplifier LM324 operational amplifier is used, the waveform transform the 555 timer constitute reverse Schmitt trigger; MCU control module is used AT89C51 microprocessor and related components by C language programming counting and display function. KEY WORDS: heart rate, sensor photoelectric, signal processing, AT89C51