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2012年全国电子设计大赛便携式脉搏测试仪(技术文档)资料

便携式脉搏测试仪（F题）

2012年8月7日

摘要

本文主要介绍了一种便携式脉搏测量装置。通过采用红光或红外光发射接收技术，从人体手

指或耳垂处采样获取脉搏信息，并能实时显示被测者每分钟的脉搏数。其主控芯片为MSP430F149，通过对光电接收管接受的信号进行处理，使主控芯片可以通过显示器件到所预期

的效果。并且介绍了在调试过程中的实时监控、宏观曲线分析和数据分析应用等调试手段。文章

着重介绍核心器件的选择、各部分电路、软件的设计和调试手段。

关键词：脉冲信号光电传感器单片机

一、系统方案论证及方案选择 (2)

1.1 总体设计方案 (2)

1.2主控制系统的方案论证与选择 (3)

1.2.1 设计要求及思路 (3)

1.2.2 方案论证与选择 (3)

1.3 MCU控制系统的论证与选择 (4)

二、理论分析与计算 (4)

1、脉搏信号初级放大计算 (4)

2、滤波放大电路理论分析 (5)

3、电压比较电路分析 (5)

三、主要功能电路设计 (6)

1、脉搏检测电路设计 (6)

2、核心板电路 (7)

3、OPA2340跟随AD转换电路设计 (8)

四、系统软件设计 (9)

1、程序框图 (9)

五、测试方案与测试结果 (10)

1、测试仪器及型号 (10)

2、测试方案 (10)

3、测试结果 (10)

4、测试结果分析 (12)

六、附件 (12)

1.程序1：(ADS1115) (12)

2.程序2：(I ²C) (14)

引言

脉搏测试仪是用来测量一个人脉搏跳动次数的电子仪器，也是心电图的主要组成部分，因此在现代医学上具有重要的作用。目前检测脉搏的仪器虽然很多，但是能实现精确测量、精确显示且计时功能准确等多功能的便携式全数字脉搏测量装置很少。

一、系统方案论证及方案选择

1.1 总体设计方案

题目要求设计一个便携式脉搏测试仪，通过对光电接收管接受信号的处理，来获得脉搏信息，并能实时显示被测者每分钟的脉搏数及光电脉搏信号波形动态显示。设计主要由主控单片机MSP430、ADS1115IDGSR、光电探头、放大滤波、信号调理，由光电探头进行光—电的转换，转换结果通过运算放大器OPA2227PA和A\D转换芯片ADS1115IDGSR进行传输，单片机的AD 口对采集到的数据进行分析与处理，最后将转换的数字信号显示在LCD12864上,当测量出每分钟脉搏次数后，会进行声光提示，或者实时显示每分钟脉搏次数。

图一：基本工作原理

1.2主控制系统的方案论证与选择

1.2.1 设计要求及思路

题目要求设计一个便携式脉搏测试仪，通过对光电接收管接受信号的处理，来获得脉搏信息，

并能实时显示被测者每分钟的脉搏数及光电脉搏信号波形动态显示。设计主要由主控单片机MSP430、ADS1115IDGSR、光电探头、放大滤波、信号调理，由光电探头进行光—电的转换，转换结

果通过运算放大器OP07和A\D转换芯片ADS1115IDGSR进行传输，单片机的AD口对采集到的

数据进行分析与处理，当测量出最后将转换的数字信号LCD液晶显示屏上显示。

1.2.2 方案论证与选择

方案一：以普通单片机为核心，配以外围电路。

采用AT89C52单片机，单片机需通过专用的数字芯片、等，实现脉搏的测量。再配以LCD屏、数码管、TFT屏、点阵屏等实现控制信息以及数字信息的显示。由于普通单片机功能有限，因此在使用时外围电路较复杂，所以在较短时间实现与完成稳定性、可靠性较差。

方案二：以高性能的处理芯片，如ARM、DSP、FPGA等为核心、配以外围电路。高性能的处理芯片，处理速度比较快，片内资源丰富，库函数丰富，软件编写方便。但是价格贵。分析本题，该系统的处理量并不是很大，所以我们不选择此方案。

方案三：以中高档单片机为核心，配以外围驱动外围芯片组成的系统。

本系统的设计采用MSP430F149单片机，其特点是，处理能力强，运算速度快（在25MHZ的晶体驱动下，可实现4ns的指令周期），超低的功耗，丰富的片内资源，方便高效的开发环境。看门狗（WDT）、模拟比较器A、定时器A0（Timer_A0）、定时器A1（Timer_A1）、定时器B0（Timer_B0）、UART、SPI、I2C、硬件乘法器、液晶驱动器、10位/12位ADC、16位Σ-Δ ADC、DMA、I/O端口、基本定时器（Basic Timer）、实时时钟（RTC）和USB控制器等若干外围模块的不同组合。其中，看门狗可以使程序失控时迅速复位；模拟比较器进行模拟电压的比较，配合定时器，可设计出A/D 转换器；16 位定时器（Timer_A 和Timer_B）具有捕获/比较功能，大量的捕获/比较寄存器，可用于事件计数、时序发生、 PWM 等；有的器件更具有可实现异步、同步及多址访问串行通信接口可方便的实现多机通信等应

用；具有较多的I/O 端口，P0、P1、P2 端口能够接收外部上升沿或下降沿的中断输入；10/12位硬件A/D 转换器有较高的转换速率，最高可达200kbps ，能够满足大多数数据采集应用；能直接驱动液晶多达160 段；实现两路的12 位 D/A 转换；硬件I2C串行总线接口实现存储器串行扩展；以及为了增加数据传输速度，而采用的DMA模块。MSP430 系列单片机的这些片内外设为系统的单片解决方案提供了极大的方便。另外，MSP430 系列单片机的中断源较多，并且可以任意嵌套，使用时灵活方便。当系统处于省电的低功耗状态时，中断唤醒只需5μs。MSP430F149单片机几乎包含了数据采集和控制中所需的所有单元模块，可称得上一个片上系统。同时价格不高，掌握较易且满足题目3.6V电源供电要求。基于这个特点我们选择这个芯片作为我们的控制核心。

1.3 MCU控制系统的论证与选择

方案一：89C52内置8位中央处理单元、256字节内部数据存储器RAM、8k片内程序存储器（ROM）32个双向输入/输出(I/O)口、3个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。但是定时器过少，并且没有PWM和ADC功能。

方案二：A VR的MEGA16L是一款高性能、低功耗的8 位A VR微处理器，具有高速，还有四通道PWM和8路10 位ADC以及两个可编程的串行USART都是本系统所需的重要资源。

方案三：MSP430F149拥精密的硬件乘法器、两个16位定时器、一个14路的12位的模数转换器、一个看门狗、6路P口、两路USART通信DCO内部振荡器和、一个端口、一个比较器和两个外部时钟。

通过对系统的综合设计考虑以及外设的要求，我们最终选择了MSP430F149这款功能更完善，速度更高的单片机。

二、理论分析与计算

1、脉搏信号初级放大计算

Aufⅰ=R7/R9=2

Aufⅱ=R6/R8+1=51

初级Auf= Aufⅰ* Aufⅱ=102

如图二所示：

图二：初级放大电路

2、滤波放大电路理论分析

脉搏放大信号过来后经滤波输出给最后一级放大，使用滑动变阻器调节其放大信号，输出给下一级。

如图三所示：

图三：滤波放大电路

3、电压比较电路分析

如图四，为同相比较器，调节滑动变阻器可改变基准电压。当输入信号大于基准电压输出高电平；

当输入信号小于基准电压输出低电平。故此信号处理输出方波，供下一级核心板识别。

图四：电压比较电路

三、主要功能电路设计

1、脉搏检测电路设计

使用光电二极管信号接收检测人的脉搏跳动，通过两个OPA2227PA，做出信号的主要放大与滤波放大。再经过下一级的LM393做出的电压比较电路，使其输出高低电平，供后一级核心板识别。

图五：脉搏检测电路

2、核心板电路

使用MSP430F149接收LM393电路中输出的高低电平进行处理并驱动LCD液晶显示。

3、OPA2340跟随AD转换电路设计

图七：OPA2340跟随AD转换电路

四、系统软件设计

1、程序框图

图八：程序框图

五、测试方案与测试结果

1、测试仪器及型号

2、测试方案

给电路通入正负3.6V电压，然后将手指加入脉搏测试仪的传感器中，传感器会自动检测脉搏跳跃，经过放大、滤波、电压比较再传给核心板。然后通过核心板的识别，从液晶显示器中显示出每分钟的脉搏数。

3、测试结果

图九：一级放大波形图

图十：二级放大波形图

图十一：滤波后波形图

图十二：滤波放大后波形图

图十三：整形后波形图

4、测试结果分析

本次测试结果显示我们较好的完成了题目的基本要求及发挥部分，但仍有不足。

其中在脉搏检测电路中，可能是因为电阻值的误差，与外界干扰，使输出波形有所误差。虽然我们使用OPA2227做的放大与滤波是很不错的，但是最后在LM393的电压比较电路中，基准电压可能是因为之前的误差，导致基准电压不稳，对测试结果会稍有影响，但整体还是比较成功，最后输出波形还是很不错的，不影响后面核心板的识别与使用。

在后期的软件部分，还是很理想的，总体来说，本次设计还是比较成功的！

六、附件

1.程序1：(ADS1115)

#include

#include "I2C.h"

typedef unsigned char uchar;

typedef unsigned int uint;

extern unsigned int Initdata[4];

uint result_gd=0;

/*******************Config寄存器*********************/

void Confige_1115(uchar channel )

{

uchar i=0;

switch(channel)

{

case 0: Initdata[2] = 0xc2; break;

case 1: Initdata[2] = 0x52; break;

case 2: Initdata[2] = 0x62; break;

case 3: Initdata[2] = 0x72;

}

Initdata[0] =0x90; // 启动配置命令

Initdata[1] =0x01; // 指向配置寄存器

Initdata[3] =0x83; // 配置字低字节

SCL_H;

start();

for(i=0;i<4;i++)

{

Send1byte(Initdata[i]);

_NOP();

}

stop();

}

/************指向转换结果寄存器***************/ void Point_reg(void)

{

uchar i=0;

Initdata[0] =0x90; // 地址＋写命令

Initdata[1] =0x00; // 指向转换结果寄存器

SDA_Out;

SCL_H;

start();

for(i=0;i<2;i++)

{

Send1byte(Initdata[i]);

}

stop();

}

/**************读取转换结果***************/

uint Read_1115(void)

{

uchar ResultL,ResultH;

uint Result;

SCL_H;

start();

Send1byte(0x91);

ResultH=Read1byte();

ResultL=Read1byte();

stop();

Result=ResultH*256+ResultL;

return Result;

}

2.程序2：(I ²C)

#include

#include"ADS1115.h"

#include "I2C.h"

typedef unsigned char uchar;

typedef unsigned int uint;

unsigned int Initdata[4]={0};

/**************起始信号***************/

void start()

{

SDA_Out;

SDA_L;

SCL_Out;

SCL_H;

SDA_H;

SDA_L;

SCL_L;

}

/*************终止信号*************/

void stop()

{ SDA_Out;

SDA_L;

SCL_H;

SDA_H;

}

/*************向I2C总线发送一个字节************/ void Send1byte(uint byte)

{

uint i;

SDA_Out;

for(i=0;i<8;i++)

{

if((byte<

SDA_H;

else

SDA_L;

SCL_H;

SCL_L;

}

SDA_H;

SCL_H;

SCL_L;

}

/**************读取一个字节**************/ uint Read1byte()

{

uint temp=0,i;

SDA_In;

for(i=0;i<8;i++)

{

temp=temp<<1;

SCL_L;

SCL_H;

if(P2IN&0x02)

{

temp|=0x01;

}

SDA_Out;

SCL_L;

SDA_L;

SCL_H;

SCL_L;

SDA_H;

return temp;

}

便携式脉搏测试仪报告

便携式脉搏测试仪报告学院：信息科学与工程学院专业：电子信息工程年级：10级组员：陈均、洪浩、陈帅

任务及要求一、任务设计并制作一个便携式人体脉搏测试仪，该测试仪采用红光或红外光发射接收技术，从人体手指或耳垂处采样获取脉搏信息，并能实时显示被测者每分钟的脉搏数。其系统框图如图1所示，其中A 、B 为2处信号观测点用于作品评测。光电脉搏探头光电传感放大滤波信息处理显示信号调理 A B 图1 脉搏测试仪系统方框图二、要求 1. 基本要求（1）设计制作光电脉搏探头，发射红外光或红光作为探测信号，照射到指尖等人体组织后，接收其透射或反射信号。（2）设计制作脉搏信号调理电路与信息处理电路，测量并显示被测人每分钟脉搏次数，以医学仪器产品同时测量值为对照，测量误差不大于±3次。（3）测试仪必须采用3.6V 电池供电，并尽量降低待机电流

与工作电流。作品应留有电池供电电流测试点以便评测时测量功耗。（4）测试仪能在白天室内日常亮度环境下正常工作。（5）测试仪在测量状态时，能在光电探头达到合适测试部位时自动启动测量，1分钟完成测量后自动待机，直至撤离探头并再次达到测试部位时自动启动下一次测量。 2.发挥部分（1）可预置脉搏次数上下告警门限，当脉搏次数测量值超出告警限时，测试仪告警。（2）可将测试仪设置为监护状态或回放状态。在监护状态，测试仪进行定时、连续长时间测量并保存测量数据，在回放状态，回放所保存测量数据。记录数据时应包括其测量时间。（3）可在不小于128×64点阵的屏幕上实现光电脉搏信号波形动态显示。（4）其它。内容摘要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

便携式心率计论文报告

2012年陕西省“Ti杯”电子设计大赛论文报告项目名称：便携式心率计的设计参赛学校：长安大学所属院系：信息工程学院参赛队员：李万民周奇张洁指导老师：徐志刚

引言率在健身器系统中是一个重要的反馈信号，它反映了人们在锻炼时的身体状况，对人的生命系统起着重要的监护作用。心率测量的准确与否，直接影响着人们在锻炼时的心理状态，过去人们测量脉搏时常用的方法是使用测量脉搏的听诊器，或者使用吸附在人体上的电极等老式测量方法，这些方法无疑都不便于室外场所使用。本心率计在设计时就充分考虑到了这一点。它采用基于光电对射管的健身器心率测量的硬件及软件系统设计。通过获取位于光电对射管中间的人手指耳垂部分的血液浓度的变化信号，经过滤波放大等信号调理，使心率信号转化为单片机可直接计量的方波信号。本文介绍的心率测量系统已在作者研制的健身器系统中得到了大量的应用，应用效果理想。摘要方案原理：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，组织的半透明度增大。这种现象在人体组织较薄的手指尖、耳垂等部位最为明显。因此，本心率计将红外发光二极管产生的红外线照射到人体的上述部位，并用装在该部位另一侧或旁边的红外光电管来检测机体组织的透明程度并把它转换成电信号。由于此信号的频率与人体每分钟的脉搏次数成正比，故只要把它转换成脉冲并进行整形、计数和显示，就能实现实时检测脉搏次数的目的。设计分为三个模块，心率信号的采集模块，心率信号的滤波处理模块，单片机控制模块。本报告中里，第三部分详细介绍了系统的硬件设计，第四部分详细介绍了系统的软件设计，第五部分对系统功能和指标进行了测试分析，第六部分对本次设计进行了改进总结。

便携式心率监测仪的设计

目录绪论 (1) 1 系统统方案设计 (2) 1.1 系统功能要求 (2) 1.2 医学常识 (2) 1.3 系统方框图 (3) 2系统硬件设计 (5) 2.1 单片机介绍 (5) 2.1.1 AT89C2051主要性能 (5) 2.1.2 AT89C2051的引脚说明 (6) 2.2 传感器与信号处理电路的设计 (7) 2.2.1 光电式脉搏波传感器 (7) 2.2.2 前置放大与滤波电路 (8) 2.3 显示电路 (10) 2.3.1 ULN2003的功能 (10) 2.3.3 显示电路接口设计 (10) 2.4 报警电路 (11) 2.5 时钟和复位电路设计 (11) 2.5.1 时钟电路设计 (11) 2.5.2 复位电路的设计 (12) 3 软件设计 (13) 3.1 中端程序流程图 (13) 3.1.1 定时器中断程序流程图 (13) 3.1.2 INT中断程序流程图 (14) 3.2 显示程序流程图 (15) 4 调试与仿真 (16) 4.1 仿真软件 (16)

4.2 调试仿真中注意的问题 (16) 结论 (17) 参考文献 (18) 附录A 心率监测仪电气原理图 (19) 附录B 部分源程序 (20) 致谢 (25)

便携式人体心率监测仪的设计摘要多年来，心率监测仪在心血管疾病的研究和诊断方面发挥出显著的作用，它们所记录的心脏活动时的生物电信号，已成为临床诊断的重要依据。目前，检测心率的仪器虽然很多，但是能像本文设计的系统一样实现精确测量、便于携带、报警等多种功能的便携式全数字心率测量装置却不多。本系统以AT89C2051单片机为核心控制芯片，光电式脉搏波传感器采集信号，以七段数码管作为显示系统，经信号处理电路后脉冲送入单片机，由数码管显示心率。本文设计的人体心率监测仪使用方便，只需将手指端轻轻放在传感器上，即可实时显示出每分钟脉搏次数，特别适合体育训练和外出旅游等场合使用。采用红外光学检测法，能够在运动的状态下进行心率测量。该系统运行稳定，实时性强，安全可靠，系统通用性好，移植、扩展方便，同时具有功耗低，体积小，操作简单，便于随身携带等特点，适合家庭和社区医疗保健使用，对心血管疾病的早期诊断具有重要的意义。【关键词】：心率监测单片机数码显示

便携式脉搏测试仪论文

摘要系统以16位超低功耗的MSP430G2553作为脉搏测试仪的控制核心模块，利用红外发射管发射红外信号，透过人体手指或耳垂，通过硅光电池接收红外发射管发射的红外信号，利用人体组织的透明度随心脏搏动而改变，从而提取相应的微弱脉搏信息，通过放大与滤波将检测的微弱脉搏信号进行放大处理，通过信号调理电路对信号进行整形，输出脉冲波形送单片机，单片机通过I/O口的中断捕获功能获取脉搏信号周期，结合软件处理，计算出每分钟的脉搏数。另外该系统还包含电源电路、按键电路、显示电路、声光报警电路等。系统采用3.7V电池供电，并利用单片机的低功耗休眠模式降低工作电流，实现低功耗效果。系统通过128X64点阵屏的主菜单栏和分级菜单栏实现各项功能管理，使系统可操作性强、人机交互友好。本系统工作可靠，功能完备，并加入了自己设计的创新点。

便携式脉搏测试仪一、方案比较与论证 1、单片机的选型本设计使用MSP430G2553单片机为主控芯片，其内部主要资源包括：低功耗16位MSP430微处理器、16KB的Flash存储器，512B的RAM、两个分别带三个捕获功能的定时器模块TA、支持SPI和I2C通信的通用串行接口USCI、10位200-ksps模数A/D转换器、时钟系统和一定数量通用IO口。该款单片机继承了MSP430系列单片机的优点：低电源电压范围：1.8V~3.6V；超低功耗：运行模式--230 μA 在 1 MHz频率和2.2V电压条件下,待机模式--0.5 μA，关闭模式（保留RAM）--0.1 μA；拥有五种节电模式；低于1us的待机唤醒速度；内部超低功耗的低频振荡器，32KHz的晶振，外部数字时钟源；串行板上编程；2线制Spy-Bi-Write 接口的片上仿真逻辑电路等。综上所述，由于该设计需要实现低功耗的特点和利用单片机内部的A/D转换器对信号进行模拟采集等，因此适合使用MSP430G2553单片机为主控芯片对系统进行控制。 2、光电传感的选择与论证方案一：采用光敏晶体管光电传感器光敏二极管的伏安特性相当于平移了普通的二极管，光敏三极管的伏安特性和光敏二极管的伏安特性类似，但光敏三极管的光电流比同类的光敏二极管大好几十倍，零偏压时，光敏二极管有光电流输出，而光敏三极管则无光电流输出。方案二：采用硅光电池光电传感硅光电池是目前使用最为广泛的光伏探测器之一，具有宽广的光谱响应范围特性，并且它输出的电流与光的强度呈线性关系，同时拥有机械强度高，使用寿命长，稳定性好，可靠性强等诸多优点。由于系统需要输出的电流与光的强度呈线性关系，综合比较，采用方案二。 3、显示方式的选择方案一：TFT彩屏采用TFT屏，可以显示更多的信息，并且其响应时间比较短，色彩艳丽,在市场逐渐成为主流显示器，但与单片机通讯时需要的IO接口多。方案二：12864串行液晶屏 12864液晶显示器是一种具有 4 位/8 位并行、3 线串行多种接口方式，内部含有自带的中文字库点阵图形液晶显示模块。可以显示 8×4 行 16×16 点阵的汉字，也可完成图形显示，低电压低功耗是其又一显著特点。综合考虑，该系统需要液晶屏与单片机通讯时IO接口较少故采用方案二。二、理论分析与计算 1、光电发射接收参数分析与计算

2012年全国电子设计大赛便携式脉搏测试仪(技术文档)资料

便携式脉搏测试仪（F题） 2012年8月7日摘要本文主要介绍了一种便携式脉搏测量装置。通过采用红光或红外光发射接收技术，从人体手指或耳垂处采样获取脉搏信息，并能实时显示被测者每分钟的脉搏数。其主控芯片为MSP430F149，通过对光电接收管接受的信号进行处理，使主控芯片可以通过显示器件到所预期的效果。并且介绍了在调试过程中的实时监控、宏观曲线分析和数据分析应用等调试手段。文章着重介绍核心器件的选择、各部分电路、软件的设计和调试手段。关键词：脉冲信号光电传感器单片机目录一、系统方案论证及方案选择 (2) 1.1 总体设计方案 (2) 1.2主控制系统的方案论证与选择 (3) 1.2.1 设计要求及思路 (3) 1.2.2 方案论证与选择 (3) 1.3 MCU控制系统的论证与选择 (4) 二、理论分析与计算 (4) 1、脉搏信号初级放大计算 (4) 2、滤波放大电路理论分析 (5) 3、电压比较电路分析 (5) 三、主要功能电路设计 (6) 1、脉搏检测电路设计 (6) 2、核心板电路 (7) 3、OPA2340跟随AD转换电路设计 (8) 四、系统软件设计 (9) 1、程序框图 (9) 五、测试方案与测试结果 (10) 1、测试仪器及型号 (10) 2、测试方案 (10) 3、测试结果 (10) 4、测试结果分析 (12)

六、附件 (12) 1.程序1：(ADS1115) (12) 2.程序2：(I ²C) (14) 引言脉搏测试仪是用来测量一个人脉搏跳动次数的电子仪器，也是心电图的主要组成部分，因此在现代医学上具有重要的作用。目前检测脉搏的仪器虽然很多，但是能实现精确测量、精确显示且计时功能准确等多功能的便携式全数字脉搏测量装置很少。一、系统方案论证及方案选择 1.1 总体设计方案题目要求设计一个便携式脉搏测试仪，通过对光电接收管接受信号的处理，来获得脉搏信息，并能实时显示被测者每分钟的脉搏数及光电脉搏信号波形动态显示。设计主要由主控单片机MSP430、ADS1115IDGSR、光电探头、放大滤波、信号调理，由光电探头进行光—电的转换，转换结果通过运算放大器OPA2227PA和A\D转换芯片ADS1115IDGSR进行传输，单片机的AD 口对采集到的数据进行分析与处理，最后将转换的数字信号显示在LCD12864上,当测量出每分钟脉搏次数后，会进行声光提示，或者实时显示每分钟脉搏次数。

便携式脉搏测试仪

便携式脉搏测试仪【摘要】本设计基于MSP430F149的脉搏测量仪，通过将手指放在用光电传感和放大滤波技术制作的光电脉搏探头下，然后经A/D转化把信号传送给核心MSP430F149做信息处理后，由液晶显示测量结果。通过实验表明，该系统各项技术指标达到了设计要求，并且能有效地抑制干扰提高精度，得到较理想的脉搏波信号，具有低功率低成本的特点。【关键词】MPS430F149；透射式红外对管；OPA2340（A/D）；脉搏波；光电传感；【作者单位】，武汉交通职业学院引言随着心脏的搏动，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；当血液回流心脏时，组织的但透明度增大。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, 利用透射式的测量方法，通过检测透过手指的光强可以间接测量到人体的脉搏信号。于是我们运用了一些自身与课外所学的互联网的知识，设计了这个简单的“便携式脉搏测试仪”。一、系统整体设计和工作原理（1）系统设计本设计主要是通过MPS430F149单片机实现了便携式脉搏的测试，由光电传感器采集到脉冲信号，经过信号的放大、滤波、调理和比较后，将输出的信号通过单片机的获取并进行处理，最终在TFT液晶显示屏上显示。下面就是本次设计的具体系统工作流程图与电路原理图。如图1、2所示：图1系统工作流程图

图2电路原理图

) 1()1(7 845R R R R A +⨯+=（2）系统理论分析与计算 1.光电传感参数分析与计算当三级管基极得到一个高电平时，三极管导通。由于心脏的跳动引起手尖血液浓度的变化，红外发射管发出的红外光穿过手尖后，红外光发生了非电电量信号变化，将这一变化通过红外接收管和电阻转换为电信号。光电检测器件应与光信号源在光谱特性匹配,使用器件实现光电转换时，必须与入射辐射能量集中的位置一致。一般情况下入射辐射通量的变化中心，应在光电检测器件的线性区域内，这样才能达到较好的线性检测。高灵敏度是对微弱光电信号检测器件的一重要指标，这样才能输出足够强、较为精确的电信号。考虑到人体的特性，我们使用波长在600-1000nm 的透射式红外线发射管和红外线接收管。 2.脉搏信号参数分析因为采集的脉搏信号中伴有各种干扰，所以需要高通滤波去除低频干扰；再进行初级信号放大，同时进行低通滤波，去除高频信号，取中间合适的信号。 3.信号采集与处理参数分析与计算通过滤波放大后，对信号进行高通以及低通滤波，此后再对信号进行处理放大，两次信号放大10845倍，公式为： 4.波形显示参数分析与计算将脉搏信号进行处理及电压比较后，传入MSP430F149单片机微控制芯片中。主控芯片经过内部处理后，将信号传输到TFT 液晶显示屏，在液晶显示屏上显示出脉搏跳动的波形，以及脉搏次数。二、系统硬件设计（1）MSP430F149处理器主芯片MSP430F149一类具有16位总线的带FLASH 的单片机,其性价比和集成度高。它采用16位的总线,外设和内存统一编址,寻址范围可达64K,还可以外扩展存储器.具有统一的中断管理,具有丰富的片上外围模块,片内有精密硬件乘法器、两个16位定时器、一个14路的12位的模数转换器、一个看门狗、6路P 口、两路USART 通信端口、一个比较器、一个DCO 内部振荡器和两个外部时钟,支持8M 的时钟.由于为FLASH 型,则可以在线对单片机进行调试和下载,不须另外的仿真工具,方便实用,而且,可以在超低功耗模式下工作,对环境和人体的辐射小,测量结果为100mw 左右的功耗(电流为14mA 左右),可靠性能好,加强电干扰运行不受影响，适应工业级的运行环境,适合与做手柄之类的自动控制的设备。在本设计中用MSP430F149处理器作为核心控制器件。如图3所示：

模电课程设计数显式脉搏测试仪课程设计与制作

数显式脉搏测试仪课程设计与制作专业：学号：姓名：一．设计题目：为更好的运用所学的知识，加深对电子电路的掌握，达到创新的目的。通过实践制作一个数字频率计，学会合理的利用集成电子器件制作电路基于数字电路和模拟电路的课程设计与制作二．设计要求及技术指标脉搏测试仪是用来测量一个人心脏跳动次数的电子仪器，也是心电图的主要组成部分。它是用来测量频率较低的小信号（传感器输出电压一般为几个毫伏）。要求： 1、实现在30~60内秒测量1分钟的脉搏数，并且显示其数字。正常人脉搏数为60~80次/min，为90~100次/min,老人为100~150次/min.。 2、用传感器将脉搏的跳动转换为电压信号，并加以放大整形和滤波。 3、测试误差不小于2次/min。 4、要求完成的任务：设计电路，在时间允许的情况下要安装测试，分析实验结果，写出设计说明书。四．设计成果形式： 1．设计说明书一份（不少于4000字） 2. 样品一套（制作成本不高于40元）。目录引言 (5) 第1章方案选择及总体设计 (6) 1.1 方案选择 (6) 1.2 总体设计 (7)

1.2.1 功能描述 (7) 1.2.2 定时功能的实现 (7) 1.2.3 图 (8) 第2章硬件电路设计 (9) 2.1单片机的选型及外围电路设计 (9) 2.2 显示电路的设计 (9) 2.3按键及接口电路的设计 (10) 2.4 发音电路 (11) 2.5电路原理图 (12) 第3章软件设计 (13) 3.1 基本思路 (13) 3.2按键子程序设计 (13) 3.2.1键功能及实现思路 (13) 3.2.2 程序框图 (14) 第4章实物制作及调试说明 (23) 4.1 实物制作 (23) 4.1.1 元件安装步骤 (23) 4.2.2 实物制作过程 (23) 4.2 调试说明 (23) 第5章使用说明 (24) 第6章结束语 (25) 附录 (26) 附录一元件清单 (26) 附录二参考文献 (27)

基于STM32的便携式脉搏测量系统的设计

基于STM32的便携式脉搏测量系统的设计专业：班级：姓名：

目录 1 绪论 (6) 1.1 选题背景及意义 (6) 1.1.1 社会背景 (6) 1.1.2 环境背景 (7) 1.1.3 经济背景 (8) 1.2 意义 (8) 1.3 国内外研究现状与水平 (9) 1.4 研究的主要内容 (11) 2 方案论证 (12) 2.1 总体方案设计 (12) 2.2 主控模块选型 (12) 2.2.1 51单片机 (12) 2.2.2 FPGA (13) 2.2.3 STM32单片机 (14) 2.3 显示模块的选择 (16) 2.4 编程语言的选择 (18) 2.4.1 汇编语言 (18) 2.4.2 C语言 (19) 3 电路的设计 (20) 3.1 系统总体描述 (20) 3.2 单片机 (20) 3.3 脉搏传感器 (21) 3.4 心率检测模块电路图 (23) 3.5 LCD液晶显示模块 (24) 3.5.1 LCD1602简介 (24) 3.5.2 液晶的成像原理 (25) 3.5.3 液晶显示屏的分类 (25) 3.6 液晶显示电路 (26) 3.7 电源电路和开关 (26) 4 系统硬件的设计 (28) 4.1 电路原理图绘制 (28) 4.2 软件设计 (29) 4.2.1 Keil软件的简介 (29) 4.3 主函数流程图 (30)

5 系统调试 (33) 总结 (36) 致谢 (37) 参考文献 (38)

摘要现代科学技术的发展极大带动了产品自动化的发展，并且伴随着经济的发展人们的生活也越来越富裕，几乎都解决了温饱问题，所以人们针对于精神消费以及对自身健康的关注度逐年增高，脉搏检测作为医疗判断的一种方式，人们为了更加了解自身健康一般都会在家庭购买，所以人们对于脉搏检测仪提出了更高的要求，不仅要求其体积微小便于携带，更要求其精确度要更加准确。因此，本课题旨在设计一个轻巧便携的脉搏检测系统。本设计采用STM32F103C6系列单片机作为主控芯片，通过搭配脉搏检测传感器和LCD显示屏搭建成此系统，需要实现的功能是当手指或耳垂贴近传感器时，LCD能实时显示出当前脉搏跳动信息。单片机通过检测传感器传送过来的脉冲来对脉搏跳动次数进行统计。对系统进行拆分可以分为主控模块、脉搏检测传感器模块、LCD显示模块、开关模块，通过软件将几个模块连接起来进行协同工作，从而实现本系统点滴输液系统的设计。关键词：脉搏检测仪； STM32单片机；脉搏检测；脉冲检测

基于STM32的脉搏测量仪设计毕业设计

安徽机电职业技术学院毕业论文基于STM32的脉搏测量仪设计

安徽机电职业技术学院2015届毕业生毕业论文成绩评定单姓名xxx 专业xx 班级xxxx 课题基于STM32的脉搏测量仪设计评分标准分值得分指导教师评语（40分）设计方案合理、实用、经济、原理分析正确、严密，内容完整。 10 计算方法正确，计算结果准确，程序设计正确简洁，工艺合理。 5 元器件（材料）选择合理，明细表规范。 5 图面清晰完整，布局、线条粗细合理，符合国家标准。 5 文字叙述简明扼要，书写规范。 5 按时独立完成，同学相互关心，遵守制度，认真负责。 10 合计得分：指导教师签名：日期：年月日评阅教师评分（30分）内容充实，有阶段性成果，有应用价值。 10 图纸、论文如实反映设计成果，有理论分析，又有实践过程。 10 语句通顺，思路清晰，符合逻辑。 5 图标清晰，文字工整，字符和曲线标准化。 5 合计得分：评阅教师签名：日期：年月日答辩评分（30分）自述条理明确，重点突出。 5 基本概念清楚，回答问题正确。 15 专业知识运用灵活，解决问题技术措施合理。 10 合计得分：答辩组长签名：日期：年月日总得分：等级系主任签名：日期：年月日

指导教师评语等级签名日期

安徽机电职业技术学院毕业论文指导过程记录表题目基于STM32的脉搏测量仪设计学生姓名x 学号x 指导教师xx 系部电气工程系班级x 顺序号第 1次学生完成毕业论文（设计）内容情况第一周: 指导老师布置毕业设计课题，要求学生查阅有关毕业设计的相关资料；学生签名：时间：年月日教师指导内容记录教师签名：时间：年月日

便携式心率监测仪文献综述

便携式心率监测仪文献综述文献综述一、目的和意义便携式医疗设备正不断改进数以百万计患者的医疗保健条件。未来，还将有众多能显著改善医疗效果的创新型医疗应用产品。多年来，心率检测仪在心血管疾病的研究和诊断方面发挥出显著的作用，它们所记录的心脏活动时的生物电信号，已成为临床诊断的重要依据。目前，检测心率的仪器虽然很多，但是体积大，功耗大，不易于携带。有些医院使用的各种心率监测仪器抗干扰性差，开发成本高，价格昂贵，即便用于心率信号采集的传感器也价格不菲。如果心率监测的仪器能够做到体积小，制作成本和销售价格低、操作简单，能被普通家庭患者接受，这无疑为临床诊断和个人保健使用提供了方便。因此，设计一种成本低廉，可随身携带，可长时间记录，显示和存储心率值，可与微机通讯并具有较强抗干扰能力的心率检测仪是十分必要的。基于此，本文探究研发了一种体积小，操作简单，适合家庭和社区医疗保健使用的便携式心率检测仪。二、国内外现状心电监护（ECG Telemonitor）的历史，可以追溯到上世纪初。1903年，“心电图之父”荷兰教授Einthoven通过1500米的电缆线，记录了世界上第一份完整人体心电图，这在后来被广泛认为是心电监护的雏形。其后数十年间，伴随冠心病等心血管疾病的大肆流行，心电采集和监测技术得以迅猛发展。最早，医务人员对ECG的监测和需求，是从危重病人抢救开始的。1933年Hooker首次进行实验动物心脏复苏，通过密切观察心脏跳动状况，来总结和判断病人的危重抢救效果。1943年Claude Beek首次在手术室内实施电除颤，开始ECG的监测和临床应用。1952年Zoll首次推出心脏起搏术，通过对心脏功能未完全恢复的病人进行起搏、监护，使病人得以康复。1956年体外除颤仪问世，提高了危重病人抢救的存活率。1960年Kauwenhoven报道胸

脉搏测量仪设计

第1章概述随着科学技术的发展，脉搏测量技术也越来越先进，对脉搏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测量仪，而其中关键是对脉搏传感器的研究。起初用于体育测量的脉搏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。其中光电式脉搏传感器是根据光电容积法制成的脉搏传感器，通过对手指末端透光度的监测，间接检测出脉搏信号。具有结构简单、无损伤、精度高、可重复使用等优点。通过光电式脉搏传感器所研制的脉搏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，这种波成为脉搏波[4]。从脉搏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

心率测试仪脉搏测量仪

目录摘要 (3) 第一章绪论 (4) 1.1 心率测试的意义 (4) 1.2 心率测试仪的组成框图 (4) 1.3 心率测试的基本过程 (5) 第二章基础知识介绍 (6) 2.1PVdF传感器 (6) 2.1.1敏感部分 (6) 2.1.2电荷放大器 (7) 2.2555定时器 (7) 2.2.1 555定时器的基本功能 (7) 2.2.2 555组成的基本电路及应用 (9) 2.3 十进制加法计数器74290 (10) 2.4 锁存器74LS373 (10) 2.5 显示译码器74LS48 (11) 2.5.1 译码驱动器 (11) 2.5.2 发光二极管显示器 (13) 2.6 数值比较器74LS85 (13) 2.6.1 74LS85的逻辑功能图和引脚图 (13) 2.6.2 74LS85实现的逻辑功能 (14) 第三章电路设计 (15) 3.1 传感器模块 (15) 3.1.1 传感器的选择 (15) 3.2 放大模块 (15) 3.2.1 放大电路 (15) 3.2.2 低通滤波器 (16) 3.2.3 两级放大 (16) 3.3 整形模块 (16) 3.3.1 电路图 (16) 3.3.2 电压比较器 (17) 3.3.3 单稳态触发器 (17) 3.4 计数模块 (17) 3.4.1 计数电路 (17) 3.4.2 设计说明 (17) 3.5 定时模块 (18)

3.5.1 电路设计 (18) 3.5.2 计算说明 (18) 3.6 译码显示模块 (18) 3.6.1 设计电路图 (18) 3.7 数值比较模块 (20) 3.7.1 设计电路图 (20) 3.7.2 比较原理说明 (20) 3.8 报警模块 (21) 3.8.1 报警电路........................................................21. 3.8.2 工作原理 (21) 第四章电路综合 (22) 4.1 整体电路介绍 (22) 4.2 整个电路工作过程 (22) 第五章总结 (23) 参考文献 (24) 附图 (25)

人体脉搏测量仪-毕业论文

---文档均为word文档，下载后可直接编辑使用亦可打印--- 摘要过去在病院，记载病人的人体脉搏数是很麻烦的，而且每天护士都要对病人记载。用到的措施是护士将自己的手指压在病人的腕部动脉上面，脉搏每跳动一下，记一次数，如果每次都数完一分钟，这样很浪费时间，所以护士每次都测量几秒钟的脉搏数，然后乘以相应的倍数，来得到每分钟跳动的脉搏数，但这任然比较浪费时间，而且测出来的数目不准。所以本篇论文都是介绍一种脉搏测量仪，它是由51单片机所组成的。首先，手指被放置在传感器上，然后它可以准确地测量每分钟的脉冲数，并显示测量结果。关键词：单片机脉搏测量仪AT89C51

Human body pulse measuring instrument Abstract:In the past, it was very difficult to record the patient's pulse rate in the hospital, and every day the nurse recorded the patient. The nurse will measure is his finger pressure at the wrist artery above the patient's pulse of every beat, a number of times, if every time the count for a minute, this is a waste of time, so the nurse every time measuring pulse number for several seconds, and then multiplied by the corresponding factor, to get the number of pulse beats per minute. But it still is a waste of time, and measured the number of allowed. Therefore, this paper introduces a pulse measuring instrument, which is composed of 51 single chip microcomputer. First, the finger is placed on the sensor, and then it can accurately measure the number of pulses per minute, and display measurement results. Key words: Single chip Pulse measuring instrument AT89C51

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