心率测试仪设计方案SRTP结题
SRTP结题论文
论文题目心率测试仪设计方案学院信息科学与工程学院专业信息工程
年级班级040113
姓名王晨
指导教师高翔
目录
论文题目心率测试仪设计方案 (1)
摘要、关键词........................................................................................................................................ ２第一章绪论................................................................................................................................... ３
1.1 医学常识
1.2 心率测试的意义
1.3 心率测试仪的组成框图
1.4 心率测试的基本过程
第二章基础知识介绍..................................................................................................................... ５
2.1 SC0073微型动态脉搏微压传感器
2.2单片机介绍
2.3 RS232协议串口通信
第三章电路设计方案................................................................................................................. １１
3.1 传感器模块方案选择
3.2 滤波放大电路设计
3.3 比较整形电路设计
3.4 匹配电路设计
3.5 下位机的设计
第四章上位机设计方案............................................................................................................. １７
4.1 上位机设计目的
4.2 功能及要求
4.3 系统框图
4.4 系统主界面设计
4.5 图表分析功能
4.6 数据库存储功能
4.7 健康报告提示
第五章参考文献......................................................................................................................... ２４第六章附录................................................................................................................................. ２５
心率测试仪设计方案
王晨
（东南大学信息科学与工程学院11级南京 211189）
摘要
本设计方案的主要内容是设计一个由信号采集电路、滤波整形电路、计数显示电路组成的实时心率采集系统。本系统MSP430F149单片机为核心控制芯片，SC0073微型压电式脉搏波传感器采集信号，经信号处理电路后将脉冲信号送入单片机，并在12864液晶显示器上进行实时数据显示。同时，本设计采用MSP430F149 作为下位机，PC机作为上位机——于.net Framework4.0框架下利用C#语言开发的的心率测试仪控制系统，通过RS-232串口通信协议将数据传输到PC 机上，我们可以方便地监测测量参数。本文设计的心率测试仪使用方便，只需将传感器轻靠动脉处，即可实时显示出心率。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，同时具有低成本、低功耗、操作简单等优点，对心血管疾病的早期诊断具有重要的意义。
【关键词】传感器滤波整形电路串口通信上位机设计
Abstract
The main contents of this design is to design a circuit from the signal acquisition, filtering shaping circuit, counting acquisition system displays real-time heart rate circuit composed. This system MSP430F149 microcontroller as the core control chip, SC0073 Micro Piezo pulse wave sensor signal acquisition by the pulse signal after signal processing circuit into the microcontroller and LCD display on the 12864 real-time data display. Meanwhile, the design uses MSP430F149 as the next crew, PC machine as a PC——under. Net Framework4.0 framework using C # language developed heart rate tester control system, via RS-232 serial communication protocol to transfer data to a PC, we can easily monitor the measured parameter. This design of the heart rate tester easy to use, simply by a light sensor artery, heart rate can be displayed in real time. The system is stable, real-time, secure, system versatility, easy to transplant, expansion, and low cost, low power consumption, easy operation, etc., has important significance for the early diagnosis of cardiovascular diseases.
【Keywords】Sensor filter shape circuit design of serial communication between PC
第一章绪论
1.1医学常识
心率(Heart Rate)：用来描述心动周期的专业术语，是指心脏每分钟跳动的次数,以第一声音为准。心电信号是一种非常弱且频率较低的信号，一般幅值在
0.05～5mV，频率在0.05～100Hz。
结构特征：心脏是一厚壁的肌性器官，由左右2心房和左右2心室4个心腔组成。心脏的自动节律性收缩，推动血液在循环系统的各种血管中环流，使机体各组织、器官能不断地吐故纳新、新陈代谢。
正常成年人安静时的心率有显著的个体差异，平均在75次/分左右(60—100次/分之间)。心率可因年龄、性别及其它生理情况而不同。初生儿的心率很快，可达130次/分以上。在成年人中，女性的心率一般比男性稍快。同一个人，在安静或睡眠时心率减慢，运动时或情绪激动时心率加快，在某些药物或神经体液因素的影响下，会使心率发生加快或减慢。经常进行体力劳动和体育锻炼的人，平时心率较慢。
健康成人的心率为60～100次/分，大多数为60～80次/分，女性稍快；3岁以下的小儿常在100次/分以上；老年人偏慢。成人每分钟心率超过100次（一般不超过160次/分）或婴幼儿超过150次/分者，称为窦性心动过速。常见于正常人运动、兴奋、激动、吸烟、饮酒和喝浓茶后。也可见于发热、休克、贫血、甲亢、心力衰竭及应用阿托品、肾上腺素、麻黄素等。如果成人的心率在160～220次/分，则称为阵发性心动过速。心率低于60次/分者（一般在40次/分以上），称为窦性心动过缓[5]。可见于长期从事重体力劳动和运动员；病理性的见于甲状腺机能低下、颅内压增高、阻塞性黄疸、以及洋地黄、奎尼丁或心得安类药物过量或中毒。如心率低于40次/分，应考虑有房室传导阻滞。心率过快超过160次/分，或低于40次/分，大多见于心脏病病人，病人常有心悸、胸闷、心前区不适，应及早进行详细检查，以便针对病因进行治疗。心电图如图1-1所示。
图1-1 心电图
脉搏波：人体心室周期性的收缩和舒张导致主动脉的收缩和舒张,使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,这种波称为脉搏波。脉搏波所呈现出的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息,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。正常人脉搏数为60～80次/分钟，
婴儿为90～100次/分钟，老人为100～150次/分钟。脉搏波如图1-2所示。
图1-2 脉搏波
心率与脉搏的联系：心率与脉搏在身体正常的时候是相等的，只有在心脏出现疾病的时候出现。因此心率测量问题可以转化为脉搏的测量，而脉搏的测量有更容易实现特点，在实际应用中得到广泛运用。
本监测系统的有效测量范围为60次－199次/分钟。
检测的基本原理是：随着心脏的搏动，波动压力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沖并进行整形、计数和显示，即可实时地测出脉搏的次数。
1.2心率测试的意义
现代的医学电子仪器已不仅仅是单纯的医学电子测量仪器硬件系统，而应该是基于电子技术、计算机技术、数字信号处理技术的生理量检测和分析系统，本课题把生理量的测量和生物信号处理技术融为一体。本课题所设计的心率测试仪属于一种集轻型化、一体化、可视化等优点的便携式测试仪。
心率是指人体心脏每分钟搏动的次数．它是反映心脏是否正常工作的一个重要参数。同时心率值也是衡量体力劳动强度和脑力劳动强度的重要指标。因此，设计一种可随身携带、可长时间记录、显示和存贮心率值，可与微机通讯并具有较强抗干扰能力，能对超出正常范围的心率进行报警的心率测试仪是十分必要的。
1.3心率测试仪的组成框图
系统框图如图1-3。
图1-3 心率测试仪的系统框图
1.4心率测试的基本过程
测量心率最简单的方法是记录一分钟脉搏的次数。根据人体脉搏信号特征，本文设计了一种测量脉搏每分钟跳动次数的系统。本系统通过脉搏传感器采集脉搏信息，将脉搏压力信号转化为电压信号，经信号放大电路对其进行放大，再经过滤波器，滤去干扰信号，再将所得信号进行电压比较，波形整形，形成脉冲作为计数器的计数脉冲，然后送入显示电路，同时利用串口通信将数据传送至上位机系统，在上位机中进行数据分析，得出健康报告。
第二章基础知识介绍
2.1 SC0073微型动态脉搏微压传感器
如图2-1，动态微压传感器是一种高性能、低成本的压电式小型压力传感器，产品采用压电薄膜作为换能材料，动态压力信号通过薄膜变成电荷量，在经传
感器内部放大电路转换成电压输出。该传感器具有灵敏度高，抗过载及冲击波能力强，抗干扰性好、操作简便、体积小、重量轻、成本低等特点，广泛应用于医疗、工业控制、交通、安全防卫等领域。
图2-1 SC0073微型动态脉搏微压传感器
图2-2为传感器使用电路图。
图2-2 传感器使用电路图
（1）传感器典型应用：
脉搏计数探测
按键键盘，触摸键盘
振动、冲击、碰撞报警
振动加速度测量
管道压力波动
其它机电转换、动态力检测等
（2）传感器主要性能指标[4]：
压力范围：≤1Kpa
灵敏度：≥0.2mv/pa
非线性度：≤1% F.S
频率响应：1~1000HZ
标准工作电压：3V (DC)
扩充工作电压： 1.5~6V (DC)
标准负载电阻： 10K
扩充电阻： 5K~20K
外形尺寸： F12.7 X 7.6
重量：＜1.5g
2.2 单片机介绍
2.2.1 MSP430F149主要性能
本设计采用的MSP430F149单片机属于德州仪器公司MSP430系列。MSP430系列是一组超低功耗的微控制器，由多种针对不同应用目标而以不同模块组成的型号组成。微控制器设计成可使用电池长期工作，电源电压范围1.8～3.6V。
MSP430F149 有60KB的Flash和2KB的RAM。其中Flash又分为120段主存储器（每段512B）和两段信息存储器（每段128B）。Flash可以整个擦除也可以分段擦除，这给系统的软硬件设计带来了极大的便利和灵活。鉴于单片机存储器的容量和特点，外部不用扩展存储器和I/O口，外围设备得到了简化。
MSP430F149 的工作电压是3.3V，因此，其I/O电平也是3.3V逻辑电平，并且与5V TTL电平兼容。MSP430F149有两个串行异步通信口，两者的切换是通过MSP430F149单片机控制多路转换器CD4052的A和B端引脚的电平高低来转换的。
图2-3 开发板实物图
特点：
?低功耗16位单片机
?精简指令集（RISC），单周期指令，含硬件乘法器等强大的运算处理模块?低功耗，5种工作模式，待机电流小于1uA（51待机的千分之一）
?丰富的片内外设，开放的架构，16位数据处理能力，完整的片内数据链路?单芯片，高性价比
资源：
?60KB Flash ROM.
?2KB SRAM
?48个IO(可设置为普通IO或内部模块输入/输出)
?3组时钟
?3个定时器A比较/捕获模块(带PWM模块)
?7个定时器B比较/捕获模块(带PWM模块)
?USART0(UART和SPI)
?USART1(UART和SPI)
?1个片内比较器A
?8路模拟量输入端口
?12位片内ADC
?片内2.5V和1.5V参考电压
?1路外部参考电压输入端口
?内部参考电压可输出
?硬件乘法器
2.2.2 MSP430F149引脚说明
图2-4
MSP430F149引脚图
2.3 RS232协议串口通信
MSP430F149 与主机的数据通信是通过RS232通信模块实现的。RS232模块主要由Maxim公司的MAX232/MAX232A接收/发送器组成，是Maxim公司特别为满足EIA/TEA 232E的标准而设计的。它们在EIA/TIA 232E标准串行通信接口中日益得到广泛的应用，功耗低、工作电源为单电源，外接电容仅为0.1μF或1μF；采用双列直插封装形式、接收器输出为三态 TTL COMS等优越性，为双组
RS232接收/发送器，工作电源为+5V，波特率高，价格低，可在一般需要串行通信的系统中使用。
EIA RS-232C通信协议：RS-232C 标准（协议）的全称是 EIA-RS-232C 标准，其中EIA (Electronic Industry Association）代表美国电子工业协会，RS（recommended standard）代表推荐标准，232是标识号，C代表RS232的最新一次修改（1969）。RS-232C标准规定，若不使用MODEM，在码元畸变小于4%的情况下，DTE和DCE之间最大传输距离为15m。
RS232 九引脚通信设备及各个引脚功能（上排左起1~5，下排左起6~9）如图2-5：
图2-5 引脚图
图2-6 RS232DB9 实物图和各引脚功能
MAX232芯片：EIA RS-232C 是用正负电压来表示逻辑状态，与TT恋以高低电平表示逻辑状态的规定不同。因此，为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在EIA RS-232C 与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。我们使用美信（MAXIM）公司专为RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片MAX232，使用+5v单电源供电。
图2-7 MAX232芯片引脚图
（1）电荷泵电路：由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。功能是产生+12v 和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。
（2）数据转换通道：由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS 数据后从R1OUT、R2OUT输出。
（3）供电： 15脚GND、16脚VCC（+5v）。
MAX232具体电路连接如图2-8：
图2-8 串口通信电路
第三章电路设计方案
3.1 传感器模块方案选择
本设计中的关键之处在于信号的采集，信号采集可以分为压电式信号采集或光电式信号采集，由于光电信号采集相对误差较大，可控制度低且成本比较高。于是本设计采用压电式传感器采取信号。考虑到的压电式传感器有压电薄膜传感器、压电陶瓷片、HK-2000系列的脉搏传感器、MB-4型脉搏波传感器和SC0073微型脉搏传感器。
由本文2.1节介绍的SC0073微型动态脉搏微压传感器具有比较高的灵敏度，非线性比较好，频率响应范围很广，但如果人体脉搏每分钟心跳少于60下，则有可能检测不到脉搏信号，扩充工作电压可以与单片机的工作电压匹配，节省了另外的独立的工作电源。外形尺寸小巧轻便，价格在70元左右。总体来说，除了测量脉搏范围有一点儿不足外。其他各方面的性能都值得考虑。[5] HK-2000A集成化脉搏传感器性能指标如下：
电源电压： 3-12VDC
压力量程： -50-+300mmHg
过载： 100倍
输出高电平：大于VCC-1.5V
输出低电平：小于0.2V
HK-2000A集成化脉搏传感器采用高度集成化工艺将力敏原件PVDF压电膜、灵敏度温度补偿元件、感温元件、信号调理电路集成在传感器内。脉搏波动一次输出一正脉冲。该产品可用于脉率检测，主要用于运动、健身器材中的心率测试。其灵敏度高、抗干扰性能强、过载能力大、一致性好，性能稳定可靠，使用寿命长。价格在100元左右。
HK-2000B集成化脉搏传感器性能指标如下：
电源电压： 5-6VDC
压力量程： -50-+300mmHg
灵敏度： 2000uV/mmHg
灵敏度温度系数： 1×10-4/℃
精度： 0.5%
重复性： 0.5%
迟滞： 0.5%
过载： 100倍
HK-2000B集成化脉搏传感器采用高度集成化工艺将力敏原件PVDF压电膜、灵敏度温度补偿元件、感温元件、信号调理电路集成在传感器内。主要应用于无创心血管测试，中医脉象诊断。其灵敏度高、抗干扰能力强、过载能力大、一致性好，性能稳定可靠，使用寿命长。价格在240元左右。
HK-2000C集成化数字脉搏传感器在HK-2000B集成化脉搏传感器基础上增加了程控放大电路、基线调整电路、A/D转换电路、串行通信电路，使用户使用更方便、快捷。性能指标同HK-2000B集成化脉搏传感器。价格在480元左右。
MB-4型脉搏波传感器主要性能指标如下：
频率响应： 0.1-35Hz
灵敏度： >2mV/Pa（对于正常脉搏波信号，输出幅度可达3-4Vpp）
绝缘阻抗： >1000MΩ
输出阻抗： <1KΩ
体积：φ22×15mm
电源电压： 5-9VDC
MB-4型脉搏波传感器灵敏度很高、抗过载能力强、抗干扰性能优、具有操作简便等特点。本传感器壳体内已配置放大器和输出阻抗变换器，可以很方便地与其他电路相匹配。适用于心脏功能监测仪检测体表脉搏搏动波形。实际使用时往往不必再加其他放大环节，可以直接送到A/D变换器等环节进行处理。
压电薄膜传感器与压电陶瓷片传感器价格低廉，但市面上很难找到卖家，从网上买又有最小订货量的限制，HK-2000A集成化脉搏传感器与SC0073微型动态脉搏传感器功能相近，但价格比后者高出许多。HK-2000B集成化脉搏传感器与MB-4型脉搏传感器虽然功能很强大，但同样价格也很高，从设计成本上考虑太奢侈，不适合设计的应用。
HK-2000系列的脉搏传感器功能比较全，但价格非常高，在三四百元左右，MB-4型脉搏波传感器功能上能与HK-2000C集成化数字脉搏传感器相媲美，价格比HK-2000B集成化脉搏传感器又低，具有频率响应为0.1-35Hz，且灵敏度高，内置放大电路，输出模拟信号可直接送人ADC0809芯片处理，是相当理想的脉搏波传感器，价格在200元左右，而SC0073微型脉搏传感器价格在60元左右，其频率响应为1-1000Hz，也就是说如果人体脉搏每分钟心跳少于60下，则有可能检测不到脉搏信号。
综合考虑，MB-4微型脉搏传感器性价比高，为第一选择。SC0073微型脉搏
传感器为第二选择。由于市面上无法购买到MB-4微型脉搏传感器，因此只能求其次，故而本设计采用SC0073微型脉搏传感器。因此，本设计的测量心率范围最低值为60次/分钟，考虑到很少情况下心率值为少于60次/分钟，故本系统仍能够较好的满足使用要求。
3.2 滤波放大电路设计
由于SC0073微型脉搏传感器输出信号最高电压值略小于供电电压VCC，也即其内部已集成放大，故不需要外部电路进行信号放大，只需最后设计好匹配电路即可。然而，信号采集过程中的外界干扰很多，其中最主要的干扰为50Hz的工频干扰，需要得到1-2Hz左右的有效频率信号则必然需要设计进行滤波器设计。本文采用二阶有源滤波器设计方案。利用Multisim12.0仿真软件仿真电路图如图3-1：
图3-1 滤波电路
该滤波电路的频率响应如图3-2：
图3-2 滤波电路频率响应
由图3-2知，滤波电路的截止频率为4.9Hz，基本上能够很好的抑制干扰，由SC0073采集到的压电信号经过滤波器输出后的实验波形如图3-3：
图3-3 滤波电路输出波形
由图中波形知，当SC0073微型脉搏传感器正常状态下输出 4.2VDC电压（5VDC电源供电情况下），当有压力信号时会产生一脉冲信号。信号的频率约为1.43Hz,心率为85.7次/分钟，实验结果较为合理。
3.3 比较整形电路设计
将图3-3中的滤波器输出波形进行比较整形，整形电路如图3-4：
图3-4 比较整形电路
图3-4所示的比较整形电路中，比较电压为 2.5VDC ，当信号电压高于
2.5VDC 值时，放大器uA741的6脚输出+5V 电压，低于2.5VDC 值时，放大器uA741的6脚输出-5V 电压。6脚输出信号经RC 耦合电路进行整形。
RC 常数τ：
36510101000105101RC s
s τ-==???= 脉冲信号经过整形后得到较好的方波信号，实验输出波形如图3-5所示：
图3-5 比较整形电路输出波形
3.4 匹配电路设计
由于单片机IO 口输入高电平为3.3V ，最高电压不能超过4.1V ，且图3-4
整形电路的输出端与单片机连接时需要考虑共地、阻抗匹配等问题。因此本文设计了匹配电路。
首先，利用反向的二极管取出整形电路输出信号中的负压信号，再经过如
图3-6所示电路，则能够很好的满足设计要求。
第四章 上位机设计
图3-6 阻抗匹配电路设计
图3-6所示阻抗匹配电路，信号经反相放大器。
增益为
因此输出信号幅度为40.82 3.28?=，能够符合单片机IO 口输入电平要求。实验输出波形如图3-7所示：
42
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光电传感器在人体脉搏信号采集系统中的应用 姓名：时劭科 专业：核工程与核技术 班级：080211 学号：08021117 2011年12月5日
摘要：脉搏是人类对自身生理特征认识非常早的一项指标，人类对脉搏的采集也是和社会技术发展同步的，从机械到电子发展到近代的光学。目前医疗产品中临床上的脉搏采集基本以光电传感器采集脉搏方法为主。光电传感器种类也比较多，大多都可用于对脉搏采集。各种光电传感器各有自己的特点，可用于不同情况下的脉搏采集。 一、引言 中医脉象诊断技术是脉搏测量技术在中医诊断上的卓有成效的应用。古代就有“切之以九脏之动，微妙在脉，不可不察”之说。脉诊是医生运用手指的触觉切按病人动脉脉搏以探查脉象、了解病情的诊断方法，通过诊脉可以了解气血的变化、阴阳的盛衰，对分析病理、推断疾病的变化、识别病情的真假、判断疾病的预后，都具有重要的临床意义。然而由于受到人为等多方面因素的干扰，使得传统的中医诊脉缺乏客观性，医家往往是“心中易了，指下难明”，因此，近代的许多学者便致力于脉诊的客观化研究，希望借助现代科学技术及成果实现脉诊的客观化。 目前我们常见的脉搏采集方法有：压力传感器法、超声脉图法、光电容积法、电容传感器法、电声传感器法等。以上这些方法中，超声脉图法和光电传感器法在目前临床应用中比较普遍。而电容、电声和压力传感器法多用于无创血压测量中的脉搏测量，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。光电式脉搏传感器具有结构简单、无损伤、可重复好等优点。 目前医疗产品中临床上的脉搏采集发展到光电传感器采集脉搏方法为主。光电传感器种类也比较多，大多都可用于对脉搏采集。它们有光敏电阻、光敏电池、光敏二极管等。以上几种光电传感器各有自己的特点，可用于不同情况下的脉搏采集。 (1)光敏电阻，它的特点是价格低廉，输出电流大、受温度的影响小、抗干扰能力比较强、可靠性好、器件本身不容易发生故障，它的缺点是响应时间慢。 (2)光电二极管和光电三极管它的特点是灵敏度高，响应时间快、但它受温度影响比较大、受光面小、而且有非常强的方向性、抗干扰能力弱、它的另一个特点是不同型号的管子对光谱响应有很大不同。 (3)光敏电池传感器它的特点是受光面积大、输出电流小、灵敏度高、响应速度快、光谱比较宽、受温度影响比较小，抗干扰能力一般。 二、脉搏的形成和生理特点 动脉管壁随着心动周期周而复始、一起一伏的搏动，称为动脉搏动，简称脉搏。当心室收缩时，血液冲开主动脉瓣，并把血液射入主动脉中，主动脉内压突然增高，迫使血管壁迅速膨大，当心室舒张时，主动脉压降低，主动脉壁因其具有弹性而回缩，这样，动脉管壁就随心室的收缩出现周期性的起伏搏动，形成脉搏，它存在于身体的每个部位，中医学的切脉，就是用手指的触觉和压觉分析桡动脉脉搏的频率、深浅、强弱及其他特征，作为诊断疾病的重要指标之一。 就容积式脉搏波的探测而言，指尖是较理想的部位，因为它位于肢体前端，容易实现非接触检测；其次，由手指的解剖结构可知，每个指尖的血液都是经指总动脉分两路从指干两侧通向指尖，再经丰富的冠状小动脉弥散至毛细血管，然
数字人体心率检测仪的设计 1.设计思路 本课题研究的是数字人体心率监测仪的设计，我所设计的检测仪，它使用方便，只需将手指端轻轻放在传感器上，即可实时显示出你的每分钟脉搏次数，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，摒弃了不便于运动状态下测量脉搏的听诊器和吸附在人体上的电极等老式测量方法。检测的基本原理是：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，组织则半透明度增大。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，本心率检测仪将红外发光二极管产生的红外线照射到人体的上述部位，并用装在该部位的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，即可实时的测出脉搏的次数。 心率与脉搏的联系：心率与脉搏在身体正常的时候是相等的。在房颤等心脏疾病时候可出现不等。因此心率测量问题可以转化为脉搏的测量，而脉搏的测量有更容易实现的特点，在实际应用中得到更广泛的运用。 本检测仪的有效测量范围为50次—199次/分钟。 2 方案设计 2.1 心率采集处理电路 心率采集处理电路如图1-1所示。该部分电路主要由脉搏次数红外检测采集电路模块、信号抗干扰电路模块、信号整形电路模块等三个主要的电路模块组成。其中，红外线发射管D1和红外线接收管Q1组成了红外检测采集电路：R2与C1、C2与C3、R4与C4和ICA共同工程了信号抗干扰电路组，他们分别承担了对信号的低通滤波、干扰光
线的光电隔离、参与高频干扰的滤除等任务。另外，I CB、C5与R10、ICC则共同组成了信号整形电路模块。 图1 光电式脉搏波传感器的原理 其原理是利用光电信号来测量脉搏容量的变化。当血管内容量变化时，组织对光的吸收程度相对发生变化，利用光电传感器可测出这种变化，该变化反映出血液动脉的基本参数情况。根据朗伯特—比尔（lambert—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在一定程度上反映了被照射部位组织的结构特征。 光源和光敏元件分别处于被测部位的两侧，光源发出的光线可以经指尖部组织投射到光敏元件所在的窗口，从而有光敏元件检测出脉搏的波动信号，这样纪录的波也有将其作为指尖容积波处理，通常称这种传感器为透射型光电式脉搏波传感器。 本次设计原用的透射型光电式脉搏波传感器，其电路如图2 所示。
心率测试仪设计方案SRTP结题
SRTP结题论文 论文题目心率测试仪设计方案学院信息科学与工程学院专业信息工程 年级班级040113 姓名王晨 指导教师高翔
目录 论文题目心率测试仪设计方案 (1) 摘要、关键词........................................................................................................................................ ２第一章绪论................................................................................................................................... ３ 1.1 医学常识 1.2 心率测试的意义 1.3 心率测试仪的组成框图 1.4 心率测试的基本过程 第二章基础知识介绍..................................................................................................................... ５ 2.1 SC0073微型动态脉搏微压传感器 2.2单片机介绍 2.3 RS232协议串口通信 第三章电路设计方案................................................................................................................. １１ 3.1 传感器模块方案选择 3.2 滤波放大电路设计 3.3 比较整形电路设计 3.4 匹配电路设计 3.5 下位机的设计 第四章上位机设计方案............................................................................................................. １７ 4.1 上位机设计目的 4.2 功能及要求 4.3 系统框图 4.4 系统主界面设计 4.5 图表分析功能 4.6 数据库存储功能 4.7 健康报告提示 第五章参考文献......................................................................................................................... ２４第六章附录................................................................................................................................. ２５
五邑大学 电子系统设计开题报告题目：便携式心率测试仪 院系信息工程学院 专业电子信息工程 学号 学生姓名 指导教师 开题报告日期
一、课题来源、国内外研究现状与水平及研究意义、目的。 1．课题来源 便携式心率测试仪 2．国内外研究现状与水平 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。现在外国的先进运动手表甚至能够无线记录用户的心率。未来，还将有众多能显著改善医疗实施及其效果的创新型医疗应用产品。 满足便携式医疗领域的微处理器需求给半导体企业带来了挑战。虽然工程设计无外乎是在相对立的功能、规范以及空间限制条件之间进行取舍，但是这种平衡取舍在便携式医疗领域往往非常棘手。医疗市场的相关需求往往很难协调，如小尺寸与高功能性、低功耗与高性能模拟，以及超长电池使用寿命与高处理能力等。这些产品需要模数转换器 (ADC)、可调节增益、电源管理以及液晶显示屏 (LCD) 等。这些都将是需要我们更多的去研究和发展。 3．研究意义和目的 以往专门测量心率值的仪器较少，人们为了知道自己的运动或者劳动强度是否超负荷，尤其是老年人或运动员等，他们都得赶到医院而不能实时测量和预知。为了观测“预防为主”的方针，为了实现人人能享受基本医疗保健的目标，把过去的以医院为轴心的医疗服务体系过度到以家庭为基础的社区卫生服务体系已成为必 然趋势。所以便携式医疗仪器已相继问世。便携式心率测试仪属于一种集轻型化、一体化、可视化等优点的测试仪；同时它适合在家庭和社区条件下使用。心电诊断仪、心率计的应用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。该心率仪可用于临床心率监护；并为体力劳动者劳动强度测定、运动员及士兵训练强度测定等提供确凿的和必不可少的生理指标。 二、研究内容，拟采取的研究方法、实验过程、预期成果。（附主要参考文献）1．研究内容 将脉搏通过传感器转为电压信号，再通过不同的集成芯片将电压信号完成放大、滤波、整流等一系列工作，然后利用单片机进行处理计算。实现在任何地点任何时间都能快速检测出人体的心率，达到集轻型化、一体化、可视化等优点于一身的系统。 2．拟采取的研究方法 了解课题所需知识点，然后翻阅相关资料和教材，通过网页搜索查找相关资料，计算各参数，了解各元器件的功能作用，设计电路图，用相关的仿真软件进行仿真，最后进行实物调试。
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报道胸外心脏按摩有效，心脏复苏技术日渐成熟。1960年研发的持续床边ECG监测仪，能够适时不断地监护病人的ECG状况，使得心脏病人及危重病人得以密切和连续的被观察，同时帮助医务人员能对病人的心电情况做出连续的分析和判断。20世纪中晚期，动态心电图（Holter）、床旁心电监护仪先后发明并在临床得到应用。同期，使用远程通信技术、全息影像技术、新电子技术和计算机多媒体技术、网络技术的远程医疗（TeleMedicine）日益兴起和成熟，心电远程监护获得了长久发展和广泛应用。20世纪60~80年代，基于传输的心电监护技术（TTM）在国外得到应用和普及，并取得了良好的效果。TTM技术的原理是将实时采集的心电信息转变为声音，通过传至医院接收机，再将声音谐调为心电信号，用心电图机描记，医生通过给予患者诊断和治疗国内的医用心电监测仪虽然相比国外起步较晚，但经过多年的研究发展也取得了相当可观的成果。某大学电气工程学院的陈颖昭、高跃明等人设计了一种一种基于STM32 的便携式家用心电检测仪。心电电极采集体表单导联心电信号，经预处理电路对心电信号进行放大、滤波和电平抬升后，送至STM32 中进行模/数转换和数字处理，在液晶屏上实时显示心电波形、心率和分析结果。实验表明，该心电
重申明 本人呈交的毕业实习报告（设计），是在导师的指导下，独立进行实习和研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的容外，本毕业实习报告（设计）的成果不包含他人享有著作权的容。对本毕业实习报告（设计）所涉及的实习和研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本毕业实习报告（设计）的知识产权归属于作者与培养单位。 学生签名 日期2012.12
摘要 本作品根据题目要求指示，以精准脉搏测量电路为核心，以TI公司提供的LaunchPad MSP430（G2553）单片机开发板为核心控制。应用单片机部集成的10位8通道多路ADC做模数转换，与外部电路构成测试系统。本作品根据题目要求使用+3.6V电源供电，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。同时具有脉搏上下门限警报、监护状态和回放状态，并可在128×64点阵屏幕上动态显示光电脉搏信号波形等功能。 本题目来自“2012年全国大学生电子设计大赛TI杯赛区” 关键词：自动测量；上下限报警；回放；监测；光电探头
目录 1 选题意义 (1) 2 系统方案 2.1方案比较 (2) 2.2系统描述 (2) 2.2.1芯片基本工作原理 (3) 2.2.2整体描述 (3) 3 脉搏测量原理 (4) 4 电路分析 4.1 CPU控制电路 (5) 4.2信号采集和信号处理电路 (6) 4.3键盘电路 (7) 4.4显示电路 (8) 4.5报警电路 (8) 5 程序分析 5.1 程序总体流程图 (9) 5.2 核心程序流程图 (10) 5.3 开发环境介绍 (10) 5.4脉搏计数算法 (11) 5.5 程序节选 (12) 6 系统测试 6.1测试结果及分析 (14) 6.2作品展示 (15) 结论 (16) 参考文献 (17)
五邑大学 电子系统设计开题报告题目： 院系电子信息学院 专业电子信息工程 学号 学生姓名陈伟瀚 指导教师张京玲 开题报告日期2011.9.13 五邑大学教务处制 2011年8月
说明 一、开题报告应包括下列主要内容： 1．课题来源及研究的目的和意义； 2．国内外在该方向的研究现状及分析； 3．本课题研究的主要内容； 4．具体研究方案及进度安排和预期达到的目标； 5．预计研究过程中可能遇到的困难和问题，以及解决的措施； 6．主要参考文献。 二、对开题报告的要求： 1．开题报告的字数应在2000字左右； 2．阅读的主要参考文献应不少于5篇，英文参考文献量根据专业的不同确定，本学科的基础和专业课教材一般不应列为参考资料。 3．参考文献采用顺序编码制，即在开题报告引文中按引文出现先后以阿拉伯数字连续编码，序号置于方括号内，并作为上标出现。 4．参考文献书写顺序：序号作者.文章名.学术刊物名.年，卷（期）：引用起止页。
一、课题来源、国内外研究现状与水平及研究意义、目的。 1．课题来源 自拟题目。 2．国内外研究现状与水平 科技的创新，脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法，脉搏测量可利用电子仪器测量出精度更就的数据。人体脉搏信号中包含丰富的生理信息，也逐渐引起了临床医生的很大兴趣，达到了方便、快捷、准确在测量脉搏的目的。随着电子测量技术的迅速发展，现代电子测量仪器以极快的速度向数字化、自动化的方向发展。制成的脉搏测量仪器性能良好，结构简单，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。 3．研究意义和目的 脉诊是中医独创的诊断方法,这是由于人体内部各器官的健康状态可以在脉搏信息中反映出来。自古以来，脉诊一直是中医检查病人情况的一种手段。 科学已经证明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，能反映出人体心血管系统中许多生理疾病的血流特征。 随着科学技术的发展，各个学科之间的结合越来越紧密。而心率检测仪（脉搏测量仪）就是科学发展下，信息学科与生命学科结合的一种产物。 二、研究内容，拟采取的研究方法、实验过程、预期成果。（附主要参考文献）1．研究内容 1．便携式心率测试仪的第一部分基本功能： 心率信号由传感器(例如光电传感器) 模块进行采集 采集后的信号经过放大和滤波（特别滤除50HZ信号的干扰），进行整形后，得到幅值在0~5v的脉冲信号 2．便携式心率测试仪的第二部分基本功能： 可选用单片机进行心率测定，在数码管上显示出被测者心率 也可选用可编程器件PLD（进行仿真）进行心率测定和显示 2．拟采取的研究方法 综合各方面因素，决定采取光电传感器来抓取心率信号。 血液是高度不透明的液体，光照在一般组织中的穿透性要比血液中大几十倍，据此特点，采用光电效应手指脉搏传感器来拾取脉搏信号。反向偏压的光敏二极
光电脉搏检测电路设计报告 天津大学精仪学院生物医学工程一班 张静翀3004202334 脉搏波的概述 1.脉搏波的定义 脉搏波是以心脏搏动为动力源, 通过血管系的传导而产生的容积变化和振动现象。当心脏收缩时, 有相当数量的血液进入原已充满血液的主动脉内, 使得该处的弹性管壁被撑开,此时心脏推动血液所作的功转化为血管的弹性势能; 心脏停止收缩时, 扩张了的那部分血管也跟着收缩, 驱使血液向前流动, 结果又使前面血管的管壁跟着扩张, 如此类推。这种过程和波动在弹性介质中的传播有些类似, 因此称为脉搏波(pulse wave) 。 2.脉搏信息 血液在人体内循环流动过程中，经历过心脏的舒张、内脏流量的涨落、血管各端点的阻滞、血管内波的折一反射以及血管壁的黏弹等过程。脉搏波不仅受到心脏状况的影响，同时要受到内环境调控功能器官(脏器) 状态所需血液参数以及系统状态参数等的影响。所以脉搏波所呈现出的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息富含有关心脏、内外循环和神经等系统的动态信息，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。 3.脉搏测量的意义 脉搏是临床检查和生理研究中常见的生理现象，包含了反映心脏和血管状态的重要生理信息。人体内各器官的健康状态、病变等信息将以某种方式显现在脉搏中即在脉象中。人体脉象中富含有关心脏、内外循环和神经等系统的动态信息。通过对脉搏波检测得到的脉波图含有出许多有诊断价值的信息，可以用来预测人体某些器脏结构和功能的变换趋势，如:血管几何形态和力学性质的变异会引起脉搏波波形和波速等性质的改变，而脉搏的病理生理性改变常引发各种心血管事件，脉搏生理性能的改变可以先于疾病临床症状出现，通过对脉搏的检测可以对如高血压和糖尿病等引起的血管病变进行评估。同时脉搏测量还为血压测量，血流测量及其他某些生理检测技术提供了一种生理参考信号。 设计目的与意义 目的 应用光电式传感器、放大滤波电路组成的脉搏测量电路 通过示波器显示人体指端动脉脉搏信息 意义 通过观测到的脉搏的次数、跳动的波形为临床提供部分 诊断价值的信息，为人体某些器脏结构和功能的变换趋势提供生理参考信号
................. 摘要 作为反映人体健康状况的重要生理信息，脉搏波在临床诊断和疾病治疗中,受到广泛重视。目前，"摸脉"方法仍然是医生诊断疾病所采用的一种普遍技术手段。脉搏波所呈现出的综合信息，如形态（波形）、强度（波幅）、速率（波速）和节律（周期）等，在很大程度上反映了人体心血管系统中的生理和病理的血流特性，其医学价值重大。无创血氧浓度和无袖带血压测量技术就是在脉搏波的波形分析基础上实现的。由于人体的生物信号处于强噪声背景下, 脉搏波作为一种低频微弱的非电生理信号，必需经过放大和后级滤波处理，才能满足进行采集和观察的要求。 本文在广泛查阅国内外有关光电容积脉搏波扫描法的研究和应用情况的基础上，设计并制作完成了基于光电容积脉搏波扫描法的透射式光电脉搏波传感放大器电路，并对其在使用中的问题及应用前景进行了深入探讨 关键词：脉搏波光电容积脉搏波扫描法放大器滤波器传感器
目录 摘要 (1) 绪论 (3) 第一章. 动脉脉搏波的相关理论 (4) 1.1 动脉脉搏波的产生及波形特点 (4) 1.2 脉搏波的传播速度 (5) 1.3 脉搏波的研究意义 (8) 第二章.血压测量技术的研究方法 (9) 2.1 无创血压测量方法综述 (9) 2.1.1 柯氏音听诊法 (9) 2.1.2 示波法 (10) 2.1.3 扁平张力法 (11) 2.1.4 超声波法 (11) 2.2 弱信号测量相关知识 (12) 2.2.1 电气设备干扰 (12) 2.2.2 常规小信号检测方法 (13) 第三章．系统设计及实现 (14) 3.1 系统总体设计与框图 (14) 3.2 PPG传感器设计 (15) 3.2.1 光源的驱动电路 (15) 3.2.2 光电接收及前置放大 (17) 3.3 二阶低通滤波电路 (18) 3.4 二阶高通滤波电路 (22) 3.5 二级放大及电平提升电路 (25) 第四章. 系统运行结果测试 (26) 4.1采集电路测试 (26) 4.2 初级放大和滤波电路功能测试 (27) 4.3系统总体测试 (28) 结论 (29) 参考文献 (30)
报告成绩 电子电路综合实验报告 学生：贺杰 学号：1410404006 专业年级：2014级通信工程4班 指导教师：周妮讲师 起止日期：2016年3月—2016年6月 电气与信息工程学院 2016年6月3日
目录 1目的与意义 (1) 3 方案设计 (1) 4 系统硬件设计 (3) 5仿真调试与分析 (10) 6结论与体会 (10) 参考文献 (10) 附录 (11) 附录A 系统实物图 (11)
摘要：电于脉搏计可以连续台动地测量手术或重危病人的脉搏，也可以用于健康管理，运动员的训练等方面，为提高运用电子技术基本知识进行理论设计、实践创新以及独立工作、团队合作的能力，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基于数字电路和模拟电路的课程设计与制作。电子脉搏计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。 1目的与意义 一、目的： 1、掌握组合逻辑电路的工作原理及设计方法。 2、学会安装和调试分立元件与集成电路组成的电子电路小系统。 二、意义 对于医院的危重病人，或者在其他一些特殊场合，需对人的脉搏进行连续检测，本课题即针对这一需求，设计一台简易的电子脉搏计。 1、制作要求 实现在15S测量1min的脉搏数，并且显示其数字。正常人脉搏数为60~80次/min 婴儿为90~100次/min，老人为100~150次/min。（只考虑数字部分，即输入波形视为矩形波） 2、制作步骤 （1）拟定测试方案和设计步骤，填写真值表； （2）根据性能指标，计算元件参数，选好元件，设计电路并画出电路图； （3）进行相应的仿真测试； （4）设计、调试和安装电路并测试； （5）撰写设计报告。 2 方案设计 电子脉搏计是由脉搏计数器和控制时间的定时电路所组成，并且还要在15S测量出1min的脉搏数。所以，我们先按要求，分开设计各个功能的电路图，然后再组合连接成一个完整的按要求的电子脉搏计。 方案一：
光电脉搏检测电路设计报告 脉搏波的概述 1.脉搏波的定义 脉搏波是以心脏搏动为动力源, 通过血管系的传导而产生的容积变化和振动现象。当心脏收缩时, 有相当数量的血液进入原已充满血液的主动脉内, 使得该处的弹性管壁被撑开,此时心脏推动血液所作的功转化为血管的弹性势能; 心脏停止收缩时, 扩张了的那部分血管也跟着收缩, 驱使血液向前流动, 结果又使前面血管的管壁跟着扩张, 如此类推。这种过程和波动在弹性介质中的传播有些类似, 因此称为脉搏波(pulse wave) 。 2.脉搏信息 血液在人体内循环流动过程中，经历过心脏的舒张、内脏流量的涨落、血管各端点的阻滞、血管内波的折一反射以及血管壁的黏弹等过程。脉搏波不仅受到心脏状况的影响，同时要受到内环境调控功能器官(脏器) 状态所需血液参数以及系统状态参数等的影响。所以脉搏波所呈现出的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息富含有关心脏、内外循环和神经等系统的动态信息，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。 3.脉搏测量的意义 脉搏是临床检查和生理研究中常见的生理现象，包含了反映心脏和血管状态的重要生理信息。人体内各器官的健康状态、病变等信息将以某种方式显现在脉搏中即在脉象中。人体脉象中富含有关心脏、内外循环和神经等系统的动态信息。通过对脉搏波检测得到的脉波图含有出许多有诊断价值的信息，可以用来预测人体某些器脏结构和功能的变换趋势，如:血管几何形态和力学性质的变异会引起脉搏波波形和波速等性质的改变，而脉搏的病理生理性改变常引发各种心血管事件，脉搏生理性能的改变可以先于疾病临床症状出现，通过对脉搏的检测可以对如高血压和糖尿病等引起的血管病变进行评估。同时脉搏测量还为血压测量，血流测量及其他某些生理检测技术提供了一种生理参考信号。 设计目的与意义 ?目的 应用光电式传感器、放大滤波电路组成的脉搏测量电路 通过示波器显示人体指端动脉脉搏信息 ?意义 通过观测到的脉搏的次数、跳动的波形为临床提供部分 诊断价值的信息，为人体某些器脏结构和功能的变换趋势提供生理参考信号 系统设计 1.测量信号的特征
江西工业贸易职业技术学院毕业设计 摘要 随着生物医学工程技术的发展, 医学信号测量仪器日新月异。生物医学测量与临床医学和保健医疗的联系日益紧密。通过对人体各种生理信号的检测，能更好的认识人体的生命现象。脉象包含丰富的人体健康状况信息, 脉诊技术应客观化、定量化。本设计利用光电式传感器, 设计脉搏信号获取的方法。本设计主要是基于单片机的便携式脉搏测试仪的具体实现方法，利用光电传感器产生脉冲信号，经过放大整形后，输入单片机内进行相应的控制，从而测量出一分钟内的脉搏跳动次数，快捷方便。通过观测脉搏信号，可以对人体的健康进行检查，通常被用于保健中心和医院。本设计所设计的基于单片机的便携式心率测试仪对推进脉诊技术客观化的实现具有积极的促进作用。 脉搏；单片机；光电传感器；脉冲信号；便携式关键词： I 江西工业贸易职业技术学院毕业设计 目录 摘要I........................................................................................................................................ .第1章引言....................................................................................................................... 11.1概述. (1)
1.2基于单片机的心率测试仪的发展与应用 (2) 1.3本设计的主要内容 (3) 第2章整体方案分析.................................................................................................... 4. 2.1任务 (4) 2.2要求 (4) 2.3系统的整体方案 (4) 2.4 方案的对比和论证 (4) 2.4.1脉搏检测传感器的选择 (4) 2.4.2单片机的选择 (6) 2.4.3显示部分的选择 (6) 2.5设计时要考虑的问题 (7) 2.5.1环境光对脉搏传感器测量的影响 (7) 2.5.2电磁干扰对脉搏传感器的影响 (7) 2.5.3测量过程中运动噪声的影响 (8) 2.6本章小结 (8) 第3章硬件电路设计分析........................................................................................... 93.1控制 器 (9) 3.1.1AT89S52 (9) 3.1.2AT89S52的特点 (9) 3.1.3AT89S52的结构 (9) 3.2脉搏信号采集....................................................................................................... 12 3.2.1光电传感器的结构及原理 (12) 3.2.2信号采集电路 (13) 3.3信号放大电路....................................................................................................... 13
SRTP结题论文 论文题目心率测试仪设计方案学院信息科学与工程学院专业信息工程 年级班级040113 姓名王晨 指导教师高翔
目录 论文题目心率测试仪设计方案 (1) 摘要、关键词........................................................................................................................................ ２ 第一章绪论................................................................................................................................... ３ 1.1 医学常识 1.2 心率测试的意义 1.3 心率测试仪的组成框图 1.4 心率测试的基本过程 第二章基础知识介绍..................................................................................................................... ５ 2.1 SC0073微型动态脉搏微压传感器 2.2单片机介绍 2.3 RS232协议串口通信 第三章电路设计方案................................................................................................................. １１ 3.1 传感器模块方案选择 3.2 滤波放大电路设计 3.3 比较整形电路设计 3.4 匹配电路设计 3.5 下位机的设计 第四章上位机设计方案............................................................................................................. １８ 4.1 上位机设计目的 4.2 功能及要求 4.3 系统框图 4.4 系统主界面设计 4.5 图表分析功能 4.6 数据库存储功能 4.7 健康报告提示 第五章参考文献......................................................................................................................... ２６第六章附录................................................................................................................................. ２６
《机械工程测试技术》 课程设计 脉搏测量仪的设计 姓名：张峰 学院：机电工程学院 专业：机械设计制造及其自动化班级：2010级本科4班 学号：201015130457 完成日期：2012年12月28日
摘要 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。本文介绍一种用单片机制作的脉搏测量仪，只要人把手指放在传感器内2秒钟就可以精确测量出每分钟脉搏数，测量结果用三位数字显示。 关键词：AT89C2051；单片机；脉搏测量仪
目录 第一章引言 (1) 第二章基本结构模块 (2) 2.1脉搏波检测电路 (2) 2.2脉搏信号拾取电路 (2) 2.3信号放大 (3) 2.4波形整形部分 (5) 第三章整体电路分析 (7) 3.1光发射电路 (7) 3.2光电转换电路 (7) 3.3信号采集及处理系统 (8) 3.4过采样技术的应用 (8) 3.5整体硬件电路设计 (9) 参考文献 (10)
第一章引言 脉搏测量属于检测有无脉博的测量，有脉搏时遮挡光线，无脉搏时透光强，所采用的传感器是红外接收二极管和红外发射二极管。用于体育测量用的脉搏测量大致有指脉和耳脉二种方式。这二种测量方式各有优缺点，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。 从脉搏波中提取人体的生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。几乎世界上所有的民族都用过“摸脉”作为诊断疾病的手段。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。但人体的生物信号多属于强噪声背景下的低频的弱信号, 脉搏波信号更是低频微弱的非电生理信号, 必需经过放大和后级滤波以满足采集的要求。
医学光电检测技术论文 光电型脉搏传感器的原理及其应用The principle of type photoelectric pulse sensor and its application 学生姓名：张先绪 专业：生物医学工 学号：110811117 指导教师：庞春颖 学院：生命科学技术学院 二〇一四年十二月
摘要: 介绍了光电式脉搏传感器的原理和设计方案,采用集成光敏部件和放大器的光敏芯片代替传统的分立光敏器件实现对脉搏的测量。芯片的集成化能够有效减小器件间匹配引起的干扰,提高脉搏测量精度。在实验测试过程中,采用该光电式脉搏传感器对人体的脉搏进行实时测量,对脉搏信号测量可能引起的噪声来源做了分析,并做相应的抗干扰处理,得到比较理想的脉搏波形,为脉搏信息的提取和分析提供了良好的数据。 关键词:脉搏信号;光电容积法;脉搏传感器;噪声分析 Abstract: The PPG pulse sensor is attached to the finger base for monitoring beat to beat https://www.doczj.com/doc/013611200.html,paring with the traditional design,the pulse sensoruses a new integrated chip,which is integrated the photosensitive unit and the signal amplifier.This design can efficiently remove the system noise and improve the precision of measure.In the experiment,using the newPPG pulse sensor can measure the pulse directly from the pulse in real time.At the same time,making the noise analysis and dealing with the measure noise,and getting a good pulse wave. Keywords:pulse signal;photoplethymograph;pulse sensor;noise anylsis
脉搏测试仪设计报告 摘要：本系统以ST12C5A60S2单片机为核心，利用红外线发射二极管和接收二极管作为信号检测传感器，通过LM324信号放大电路，最终使用四位一体数码管作为显示器件。系统利用红外对管将人体心脏跳动使血管中血液饱和程度的变化将引起光的强度发生的变化，红外接收二极管的电流也跟着改变，导致红外发射管输出脉冲信号，经过由LM324构成的放大电路将脉冲信号放大整形，传送至单片机进行信号计算处理，最后将数据结果送到数码管进行显示。由此来对人体心率的数据进行测量。 关键词：ST12C5A60S2、红外线发射二极管、接收二极管、LM324、MY3641AH
Abstract：The system is based on the ST12C5A60S2 single-chip microcomputer as the core, with the infrared emitting diode and receive diode as sensor, signal amplifier circuit with LM324 as the core device, with 2MY3641AH four in one as a digital control display device. Through infrared to control the human beating heart vascular blood saturation degree of change will cause the light intensity changes, the infrared receiving diode current also change, resulting in the infrared emission tube output pulse signal, after which is composed of LM3243stage amplifying circuit amplifies the pulse signal is transmitted to the single chip microcomputer, signal processing, finally the data sent to the digital tube display. According to the data measured on human heart rate. Key words: ST12C5A60S2, infrared emitting diode, receiving diode, LM324, MY3641AH 目录
光电脉搏测量仪设计报告 一、设计意义 从脉搏波中提取人体的生理病理信息作为临Array床诊断和治疗的依据，历来都受到中外医学界的 重视。目前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，因此，需要有使用更加方便， 测量精度更高的设备。 二、关键技术 脉搏检测中关键技术是传感器的设计与传感 器输出的微弱信号提取问题, 本文设计的脉搏波 检测系统以光电检测技术为基础，并采用了脉冲振幅光调制技术消除周围杂散光、暗电流等各种干扰的影响。并利用过采样技术和数字滤波等数字信号处理方法，代替实现模拟电路中的放大滤波电路的功能。本系统模拟电路简单，由ADC841芯片实现脉搏信号采集，信号处理和脉搏次数的计算等功能，因此体积小，功耗低，系统稳定性高。本系统可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, 因此可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。 三、硬件设计 3.1 设计框图 光电脉搏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、 数码显示、电源等部分。脉搏测量仪硬件框图如图1所示。 当手指放在红外线发射二极管和接收三极管中间，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，红外接收三极管的电流也跟着改变，这就导致红外接收三极管输出脉冲信号。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数码管显示。 3.2脉搏信号采集与放大整形 目前脉搏波检测系统有以下几种检测方法：光电容积脉搏波法、液体耦合腔脉搏传感器、压阻式 脉搏传感器以及应变式脉搏传感器。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