基于单片机的心率检测系统设计
摘要：系统以STC89C52单片机为核心，以光电传感器为基础，利用单片机系统内部的定时器来计算时间，由光电传感器感应产生信号，单片机通过对信号进行累积，从而获得脉搏跳动的数量，而时间则是由定时器定时而得。在本装置的操作过程中，可以观测到指示器的闪动，如果闪动一致，则表示所测数据是正确的。当系统停机后，仍可显示出脉冲总数及脉冲时刻。经过试验，该系统性能良好，满足了设计的需要。
关键词：单片机；心率检测；传感器
1 引言
国内外已经出现了很多基于单片机的心率检测系统。这些系统通常采用传感器来测量心率，并将数据输入到单片机中进行处理和分析。在国内，一些大型医疗设备公司和高校都在开展相关研究；在国外，像美国、欧洲、日本等国家的科研机构和企业也在积极研发和应用此类系统。该技术广泛应用于健康管理、运动监测、医疗诊断等领域。
2控制系统程序框图
该系统中设计了单片机控制以及按键模块，为了更好地观察数据，设计了显示模块，并且使用传感器模块采集数据。如果心率不在预设的范围以内，设计的报警模块就会发出警报，总体控制框架设计如图1所示。
图1 控制系统总体框图
2 系统硬件电路设计
硬件电路在考虑设计一款产品的时候，第一步设计的部分。是整个产品的主
要部分。设计本文的硬件电路部分，要严格按照系统的整体功能需求与各个模块
的功能需求。将STC89C52设置成整体的调控中心，STC89C52具有运算能力强，
功耗低的特点。硬件电路的其他部分包含：显示、电源、传感器模块、LED灯模块。利用传感器感知外界信息，单片机进行数据处理完成电路主体功能。
2.1 主芯片供电电路
为了保证电路的稳定工作，需要设计一个合适的供电电路。该系统采用了
BL8563系列。该产品的功率不高，输出的电压是正。该芯片将电压维持到 3.3V，然后进行输出。主控芯片供电电路图如图2所示。
图2 主控芯片供电电路图
2.2 显示电路
在考虑显示器部分的时候，选择的型号有不同的模式。电路的引脚与所需要
的传递的信号对应好就行。然而字符的方式就不同了，依据的是所想表示的基本
字符。该产品内部设置的LCD液晶显示器，和其他类型的型号进行比较以后，可
以观察到有更多的优越性能，比如体型优势，功耗低等。使用的效果会更好。目前，该型号的应用变得逐步广泛。该型号的工作需求在下。
（1）显示容量：16×2（字符）；工作电压：3～5.5（V）；
（2）工作电流：2.0（mA）；字符尺寸：2.95×4.35（W×H）mm；
LCD一共有16个引脚，LCD1602中的数据线路8条，控制线路3条，RS、
R/W通过连接到 MCU上，使其工作状态良好。通常情况下，只要把指令或数据写
到LCD1602上就可以了，所以可以把 LCD 1602的读/写选控端子直接连到地面上，可以省下一条数据线。其中，VO管脚为LCD反差调节端子，一般只需接上10K欧
姆的电位计就可以进行反差调节；还可以通过将一个合适大小的电阻器从该管脚
接地来进行调节，但是电阻的大小要由调试来确定。
2.3 传感器
传感器使用的是红外光电转换器，它的功能是通过红外光照射人的手指的血
液流动，把脉搏心跳转化为电信号，其传感器信号调节原理电路如图3所示。
图3 传感器信号调节原理电路
在该设计，使用了ST188作为红外线管 VD。由+5V的电压驱动，R1为150
欧姆，R2为33K欧姆，人将手指置于发光二极管与光电二极管之间时，其所接受
的讯号会随着人的脉动强度而改变]。
2.4 报警电路
设计了蜂鸣器报警电路，在达到预定的阈值以后，蜂鸣器预警电路上电，发
出警报。报警电路的设计如下。
图4 蜂鸣器报警电路
3 控制系统软件设计
单片机上电后，首先进行初始化，明确某些参数的初值，接着等着使用者按
下相应的按键，并进入相应的功能，当使用者按下测量按键的过程如图5（c）所示，单片机通过定时15s测量人体的脉搏次数的过程如图5（b）所示，然后转换
出相应的实际的脉搏次数，并在液晶屏幕上显示，如图5（a）所示，当使用者按
下设置脉搏范围设定按钮后，单片机会根据使用者按下的按钮进行幅度的增大或
减小。主程序流程图如图5所示。
（a）显示流程图（b）脉搏计算流程图（c）按键模块流程
图
图5 主程序流程图
将软件任务分析与硬件电路设计相结合，哪些功能是由硬件实现的，哪些任
务是由软件实现的，在硬件电路设计基本确定后，也就基本确定了。
在软件的工作过程中，对整个系统进行了详细的计划。按照软件的功能划分，可以将其划分为两大类型：第一类型是执行软件，可以实现多种实质的功能。第
二类型是监控软件，起到了组织调度作用的软件。在这两种类型中，其实现方式
具有各自不同的特点，其中，执行器的实现更注重于计算的有效性，并且与硬件
紧密相关，具有很强的多样性。
程序如下：
void main()
{
init_1602(); //1602初始化
time_init(); //初始化定时器
init_int0(); //外部中断0初始化程序
while(1)
{
key(); //按键函数
key_with(); //按键设置函数
rate=60000/(time[1]+time[2]+time[3]+time[4]+time[5])/5; //计算脉搏次数
flag_200ms ++; //加1
if(flag_200ms >= 200)//200毫秒到执行一次里面的程序
{
flag_200ms = 0;
write_lcd3(1,5,rate); //显示脉搏
clock_h_l(); //报警函数
}
delay_1ms(1); //延时1毫秒
}
}
void int0() interrupt 0
{
time[i] =TH0*256+TL0;//算出间隔时间
i++;
if(i==6)//记录到超过等于6次时间
{
i=1;//计数从1开始
}
}
总结
基于单片机的心率检测系统可以实现对人体心率的监测和测量。系统通常由心率传感器、信号处理模块和单片机控制模块组成。心率传感器用于采集心电信号，信号处理模块对信号进行滤波和放大，单片机控制模块负责对心率进行计算和显示。该系统可以广泛应用于医疗领域和日常健康管理中。
参考文献：
[1]姜铭,李亦宁,苗紫民,吕东艳,周慧.基于单片机的心率体温测量计[J].电脑知识与技术,2021,17(16):232-234.
[2]赵光晶,赵鸣,张友浩,徐梦瑶.基于STC89C52单片机的心率检测系统设计与实现[J].智能计算机与应用,2021,11(05):94-96+102.
[3]周宇阳,酒衷豪.基于单片机的心率监测和分析系统设计[J].无线互联科技,2021,18(04):76-77.
项目：2023届毕业设计
基于单片机的心率检测系统设计 摘要：系统以STC89C52单片机为核心，以光电传感器为基础，利用单片机系统内部的定时器来计算时间，由光电传感器感应产生信号，单片机通过对信号进行累积，从而获得脉搏跳动的数量，而时间则是由定时器定时而得。在本装置的操作过程中，可以观测到指示器的闪动，如果闪动一致，则表示所测数据是正确的。当系统停机后，仍可显示出脉冲总数及脉冲时刻。经过试验，该系统性能良好，满足了设计的需要。 关键词：单片机；心率检测；传感器 1 引言 国内外已经出现了很多基于单片机的心率检测系统。这些系统通常采用传感器来测量心率，并将数据输入到单片机中进行处理和分析。在国内，一些大型医疗设备公司和高校都在开展相关研究；在国外，像美国、欧洲、日本等国家的科研机构和企业也在积极研发和应用此类系统。该技术广泛应用于健康管理、运动监测、医疗诊断等领域。 2控制系统程序框图 该系统中设计了单片机控制以及按键模块，为了更好地观察数据，设计了显示模块，并且使用传感器模块采集数据。如果心率不在预设的范围以内，设计的报警模块就会发出警报，总体控制框架设计如图1所示。 图1 控制系统总体框图
2 系统硬件电路设计 硬件电路在考虑设计一款产品的时候，第一步设计的部分。是整个产品的主 要部分。设计本文的硬件电路部分，要严格按照系统的整体功能需求与各个模块 的功能需求。将STC89C52设置成整体的调控中心，STC89C52具有运算能力强， 功耗低的特点。硬件电路的其他部分包含：显示、电源、传感器模块、LED灯模块。利用传感器感知外界信息，单片机进行数据处理完成电路主体功能。 2.1 主芯片供电电路 为了保证电路的稳定工作，需要设计一个合适的供电电路。该系统采用了 BL8563系列。该产品的功率不高，输出的电压是正。该芯片将电压维持到 3.3V，然后进行输出。主控芯片供电电路图如图2所示。 图2 主控芯片供电电路图 2.2 显示电路 在考虑显示器部分的时候，选择的型号有不同的模式。电路的引脚与所需要 的传递的信号对应好就行。然而字符的方式就不同了，依据的是所想表示的基本 字符。该产品内部设置的LCD液晶显示器，和其他类型的型号进行比较以后，可 以观察到有更多的优越性能，比如体型优势，功耗低等。使用的效果会更好。目前，该型号的应用变得逐步广泛。该型号的工作需求在下。 （1）显示容量：16×2（字符）；工作电压：3～5.5（V）； （2）工作电流：2.0（mA）；字符尺寸：2.95×4.35（W×H）mm；
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单片机的心率计步体温显示系统设计 设计背景： 随着人们生活水平的提高，对健康的关注越来越多。心率、步数和体温是人体健康状况的重要指标，因此设计一个基于STM32单片机的心率计步体温显示系统，可以实时监测这些指标并显示出来，对用户的健康状况进行评估，并能记录历史数据，以便分析和调整生活方式。 系统设计： 1.硬件设计： (1)硬件主要包括STM32单片机、心率传感器、加速度传感器、温度传感器和OLED显示屏。 (2)STM32单片机作为主控芯片，通过串口连接各个传感器。 (3)心率传感器用于检测用户的心率，加速度传感器用于检测用户的步数，温度传感器用于检测用户的体温。 (4)OLED显示屏用于显示心率、步数和体温的实时数值。 2.软件设计： (1)软件主要包括数据采集、数据处理和数据显示三个模块。 (2)数据采集模块使用STM32单片机的GPIO口和串口功能，通过读取传感器的输出数据进行采集。 (3)数据处理模块使用算法对采集到的数据进行处理，包括心率的检测、步数的计算和体温的测量。
(4)数据显示模块使用OLED显示屏将处理后的数据显示出来，并可以 通过按键进行切换和历史数据的查看。 系统功能： 1.实时监测心率、步数和体温，显示实时数值。 2.记录历史数据，可以查看过去一段时间内的心率、步数和体温变化。 3.提供警报功能，当心率或体温超出安全范围时，系统会自动报警。 4.提供数据导出功能，可以将历史数据导出到电脑进行分析和保存。 5.提供远程监测功能，可以通过手机等终端对心率、步数和体温进行 实时监测。 设计优势： 1.硬件成本低廉，容易实现。 2.软件算法可靠准确，能够实时监测和控制用户的健康状况。 3.系统界面友好，操作简单方便。 应用前景： 该系统可以广泛应用于医疗、健康管理、运动调控等领域，对群众的 健康状况进行实时监测和控制，提高生活质量和健康水平。 同时，该系统还具有一定的市场前景，可以作为智能手环、智能手表 等产品的配套产品，形成一个完整的健康监测系统。
STM32单片机生理监控心率脉搏设计 随着现代生活节奏的加快和生活方式的改变，人们对自身的生理健康 开始日益关注。心率和脉搏是人体生理健康状况的重要指标之一，因此设 计一种可实时监测心率和脉搏的生理监控系统对人们的健康来说具有重要 意义。 为了实现这一目标，可以使用STM32单片机作为系统的核心部件。STM32单片机是一种高性能、低功耗、容易编程的微控制器，能够满足心 率脉搏监测系统的要求。 首先，需要选择合适的传感器来获取心率和脉搏信号。常见的心率和 脉搏传感器通常使用光电传感技术，通过发射红外光并测量反射光的强度 来检测心率和脉搏。传感器可以将检测到的信号转换为电信号，供STM32 单片机进行处理。 接下来，需要设计合适的信号处理算法来提取心率和脉搏。这个算法 通常包括滤波、峰值检测和计算心率的步骤。滤波可以去除噪音，并保留 心搏信号的主要成分。峰值检测可以找到心搏信号的峰值，用于计算心率。利用STM32单片机的功耗低、运算速度快的特点，可以实现实时的信号处理。 在信号处理过程中，可以将数据显示在液晶显示屏上，以便用户实时 查看心率和脉搏的数值。液晶显示屏可以使用STM32单片机的GPIO口进 行控制，通过驱动液晶屏来显示数据。 此外，可以通过串口或蓝牙无线通信模块，将心率和脉搏数据传输给 手机等外部设备进行进一步处理和存储。通过与手机应用程序配合使用， 可以实现更加便捷的数据管理和分析。
为了提高用户的使用体验，还可以加入一些附加功能。例如，可以设置阈值，当心率和脉搏超过或低于设定阈值时，系统会发出声音或震动警告用户。此外，还可以增加一个记步功能，实时统计用户的运动步数和消耗的卡路里。 综上所述，STM32单片机生理监控心率脉搏设计包括传感器选型、信号处理算法开发、液晶显示屏控制、数据传输和附加功能等方面。通过合理设计和实现，可以实现一个实时监测心率和脉搏的生理监控系统，为人们的健康提供有效的检测和监护。
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 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51单片机的心率体温检测系统设计 随着科技的不断进步，智能化设备在日常生活中的应用越来越广泛。心率体温检测系统作为一种应用广泛的智能设备，可以实时监测人体 的心率和体温的变化情况，为人们的健康提供及时准确的数据支持。 本文将介绍一个基于51单片机的心率体温检测系统的设计方案。 一、系统概述 本心率体温检测系统由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括传感 器模块、信号处理模块和显示模块，软件部分则是通过51单片机进行 数据的采集和处理，并在显示模块上进行实时的结果显示。 二、硬件设计 1. 传感器模块 本系统采用心率传感器和体温传感器进行数据的采集。心率传感器 采集心率信号，体温传感器采集体温信号。这两个传感器通过模拟信 号将采集的数据传递给信号处理模块。 2. 信号处理模块 信号处理模块对从传感器模块采集到的心率和体温信号进行滤波和 放大处理，提高信号的精确性和可读性。经过处理后的信号将被发送 给显示模块进行实时显示。 3. 显示模块
显示模块采用OLED显示屏，可以实时显示心率和体温的数值，以 及相应的警报信息。用户可以通过显示屏上的按键进行操作和设定。 三、软件设计 1. 数据采集 51单片机通过模拟输入引脚采集来自传感器模块的心率和体温信号。通过定时中断的方式，可以实现对信号的连续采集。 2. 数据处理 采集到的数据通过A/D转换进行数字化，并存储到内部RAM中。 通过计算和处理，可以得到心率和体温的准确数值。 3. 数据显示 通过串行通信接口，将处理后的数据发送到显示模块，并通过OLED显示屏进行实时展示。用户可以通过按键控制，实现不同数据 的显示切换。 四、系统特点 1. 精确性高 本系统通过合理的传感器选择和信号处理，可以保证心率和体温数 据的准确性，为用户提供可靠的健康数据支持。 2. 实时监测
基于51单片机的心率计设计 心率计是一种用于测量人体心率的设备，以帮助人们掌握自己的健康 状况。本文将介绍基于51单片机的心率计的设计思路和实现方法。 首先，我们需要了解心率的原理和测量方法。心率是指心脏在单位时 间内跳动的次数，用每分钟跳动次数表示。常见的心率测量方法包括心电图、脉搏计和光电传感器等。在本设计中，我们将使用光电传感器来测量 心率。 光电传感器是一种通过光电效应测量光强变化的传感器。在心率测量中，光电传感器可以用于检测人体指尖的血液流动情况，从而间接地测量 心脏收缩的频率和心率。 具体实现时，我们可以将光电传感器连接到51单片机的输入引脚上。同时，我们需要使用一个合适的光源，如红外线发光二极管，以提供光线 来照射到指尖。当心脏收缩时，血液的流动速度会增加，导致光线的吸收 量发生变化。通过检测光电传感器输出的电压信号的变化，我们可以得到 心率的测量结果。 在程序设计上，我们可以使用51单片机的定时器来控制心率测量的 时间间隔。通过定时器中断，在固定的时间间隔内取样光电传感器的输出，并计算心率的值。我们可以根据光电传感器输出的模拟电压信号，使用ADC转换将其转为数字信号，然后通过一系列算法处理得到心率的结果。 此外，为了方便用户查看心率结果，我们可以连接一个LCD显示屏到51单片机的输出引脚上。通过LCD显示屏，用户可以即时地看到自己的 心率数值，并据此对自己的身体状况进行判断和调整。
总结起来，基于51单片机的心率计设计涉及硬件电路的搭建和软件程序的编写。硬件方面，我们需要使用光电传感器、光源和LCD显示屏等元件，并将它们与51单片机连接起来。软件方面，我们需要编写定时器中断程序、ADC转换程序和心率计算程序等。通过这两方面的协作，我们可以实现一个简单而实用的基于51单片机的心率计。 综上所述，本设计通过光电传感器、LCD显示屏和51单片机等元件的结合，实现了一种基于51单片机的心率计。以此为基础，我们可以进一步完善该设计，加入更多的功能和特性，以满足用户的需要。
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
基于STM32的脉搏心率检测仪系统设计与实 现 近年来，心率检测仪作为一种重要的医疗设备，得到了广泛的应用和研究。本 文旨在基于STM32的脉搏心率检测仪系统设计与实现进行详细介绍。 一、系统设计 1. 系统架构设计： 基于STM32的脉搏心率检测仪系统主要由STM32微控制器、心率传感器模块、液晶显示屏和电源管理模块等组成。其中，STM32微控制器作为系统的核心控制 模块，用于采集和处理心率传感器模块的数据，并将结果显示在液晶显示屏上。 2. 脉搏心率检测模块设计： 脉搏心率检测模块通过心率传感器模块获取用户的心率数据，并将数字信号传 输给STM32微控制器进行处理。心率传感器模块通常采用光电式传感器，通过用 户的血流量变化来实时检测心率。传感器模块采集到的模拟信号将通过ADC转换 为数字信号，然后传输给STM32微控制器进行处理。 3. 数据处理与分析模块设计： STM32微控制器接收到心率传感器模块传输的数据后，进行数字信号处理， 并根据算法计算出用户的心率值。常用的算法包括峰值检测算法和自相关算法等。同时，系统可对心率数据进行实时分析和存储，以供用户查看和参考。 4. 显示与用户交互模块设计： STM32微控制器将计算得到的心率值通过串行通信协议发送给液晶显示屏模块。液晶显示屏将心率值以数字或图表形式显示给用户，以便用户实时了解自身心
脏健康状况。同时，系统可通过按键等方式与用户进行交互，实现功能设置和历史数据查看等操作。 5. 电源管理模块设计： 为确保系统的稳定工作，设计合适的电源管理模块非常重要。电源管理模块主要负责功率的分配和稳压，以提供稳定可靠的电源给系统各个模块。 二、系统实现 1. 硬件设计： 根据系统的功能需求，选择适合的硬件元件，并进行电路设计和原理图绘制。其中，选用的STM32微控制器需要与心率传感器模块、液晶显示屏和按键等模块进行连接，并通过I/O口实现数据的输入输出。 2. 软件开发： 基于STM32的脉搏心率检测仪系统的软件开发主要包括嵌入式软件开发和用户界面设计。嵌入式软件开发主要针对STM32微控制器进行，通过编程实现数据采集、信号处理和心率计算等功能。用户界面设计主要依托于液晶显示屏，通过图形库和逻辑控制实现心率数值的显示、历史数据的浏览和功能设置等操作。 3. 调试与测试： 在系统硬件和软件开发完成后，对系统进行调试与测试，确保系统稳定可靠，并能准确地检测和显示用户的心率数据。包括串口通信调试、心率数据验证和电源稳定性测试等。 4. 优化与改进： 根据系统实际运行情况，进行系统的优化与改进。该过程主要包括功耗优化、算法优化和人机交互体验等方面的改进，以提高系统的性能和稳定性。
51单片机心率计设计控制核心模块51单片机心率计是一种能够测量人体心率的设备，其控制核心模 块是实现该功能的关键部分。本文将详细介绍51单片机的心率计的设 计控制核心模块，包括硬件设计和软件程序设计。 硬件设计方面，首先需要选择合适的传感器来检测心率。一种常 用的方法是使用光电传感器，通过测量指尖上的血液流动来获取心率 信息。传感器将检测到的光强信号转换为电信号，并传递给51单片机 进行处理。 接下来，需要使用运放电路对光电传感器输出的信号进行放大和 滤波。放大是为了增加传感器输出信号的灵敏度，使得能够检测到微 弱的心率信号。滤波是为了去除高频噪声，提取出心率信号的主要成分。 随后，将放大和滤波后的信号输入到51单片机的模拟输入引脚上。在51单片机内部，需要使用定时器和计数器来测量信号的频率，即心率。具体而言，通过定时器产生固定时间间隔的脉冲，计数器记录在 该时间间隔内脉冲的个数，然后根据计数结果计算得到心率。
软件程序设计方面，首先需要对51单片机进行初始化设置，包括 设置模拟输入引脚、定时器和计数器的工作模式、定时器的时间间隔等。 然后，在主循环中，读取模拟输入引脚的信号，通过定时器和计 数器测量心率。可以设置一个计数器阈值，当计数器的值超过该阈值时，即表示测量结束，可以根据测量结果计算得到心率，并在LCD显 示屏上显示出来。 除了心率测量功能之外，还可以加入其他功能来提高设备的实用性。例如，可以设置报警功能，当心率超过或低于某个设定的阈值时，发出警报提醒用户。另外，可以添加存储功能，将测量结果保存到外 部存储器中，以便随时查看和分析心率变化趋势。 总结起来，51单片机心率计的设计控制核心模块主要包括硬件设 计和软件程序设计两个方面。硬件设计涉及传感器的选择、信号放大 和滤波电路的设计，以及模拟输入引脚的连接。软件程序设计包括51 单片机的初始化设置、心率测量算法的实现，以及显示和其他功能的 添加。通过合理设计和精确控制，51单片机心率计能够准确测量人体 心率，为人体健康提供有力的支持。
基于单片机的心率检测系统设计 心率检测系统是一种常见的医疗设备，用于监测人体的心率并提供实时反馈和数据记录。本文将展示基于单片机的心率检测系统的设计。 1.系统概述 本系统的设计目标是使用单片机来实现心率检测，并通过显示屏显示心率数据。该系统的设计要求包括实时监测和显示心率数据，提供用户界面以便用户与系统进行交互等。 2.硬件设计 系统的硬件设计包括以下主要组件： -心率传感器：用于检测用户的心率。 -单片机：作为系统的控制中心，负责数据处理和用户界面。 -显示屏：用于显示心率数据和用户界面。 -电源：为系统提供电力支持。 3.软件设计 系统的软件设计包括以下主要模块： -心率检测模块：读取心率传感器的数据并进行处理，得到用户的心率数据。 -数据处理模块：将得到的心率数据进行处理，计算出平均心率和心率变化趋势等。
-用户界面模块：为用户提供交互界面，显示心率数据并接收用户的 指令。 -数据存储模块：将心率数据保存在存储器中，用于后续分析和回放。 4.系统工作原理 系统的工作原理如下： -用户将心率传感器与身体接触，传感器将用户的心率数据传输到单 片机。 -单片机通过心率检测模块读取传感器的数据，并进行处理得到准确 的心率数据。 -单片机将心率数据通过显示屏显示给用户，并提供用户界面供用户 与系统进行交互。 -单片机将心率数据存储在存储器中，以便后续分析和回放。 5.系统优势和应用 -优势： -高精度和可靠性：通过精准的心率传感器和数据处理算法，可以得 到准确的心率数据。 -实时监测和反馈：系统可以实时监测并显示用户的心率数据，使用 户能够及时了解自己的身体状况。 -数据存储和分析：系统可以将心率数据保存在存储器中，供用户和 医生进行后续分析和回放。 -应用：
选题的目的和意义： 在中医四诊(望、闻、问、切)中，脉诊具有非常重要的位置。它是我国传统医学中最具特色的一项诊断方法，历史悠久，内容丰富，是中医“整体观念”、“辨证论证”基本精神的体现与应用。医院的护士每天都要给住院的病人把脉记录病人每分钟心跳数，方法是用听诊器放在胸口处，根据心脏的跳动进行计数。为了节省时间，一般不会作1分钟的测量，通常是测量10秒内的心跳数，再把结果乘以6得到每分钟的心跳数，这样做还是比较费时，而且精度也不高。为了更方便以及更精确地反应出心率地正常与否，人类发明出了脉搏计。大大的翻遍了人类对于心脏类疾病的预防和治疗。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。 国内外对本课题涉及问题的研究现状： 脉搏测量仪日常生活中已经得到了非常广泛的应用。早在1860年Vierordt 创建了第一台杠杆式脉搏描记仪，五十年代末，有人研制出以酒石酸钾钠压电晶片为换能器的脉搏描在我们的记器，将中医寸、关、尺的脉搏，通过换能器转换为电能加以放大描记，初步确定了中医弦脉、滑脉、平脉等的特征图形，1959年，进行高血压弦脉及其机制的研究。 六十年代初研制的“20型三线脉象仪”，首次实现了寸、关、尺三部切脉国内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、液态水等多种形式。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。压力的任意调节和客观定量测定，以及与指感基本一致的压力脉象波型的描记。该仪器在临床试用取得大量的实验数据。之后，全国各地陆续研制出各种不同换能器（如半导体硅应变片换能器，电感式压力换能器，电阻抗式换能器）的脉象仪，不断提高换能器的灵敏度，精确度，并改进探头的造型。近年来有些单位还将声像图仪、频谱分析应用于中医脉象研究。七十年代初，中国医学科学院分院利用电子学的新进展，研制出性能较好的脉搏图机，所描记的脉搏图能反映出十余种脉象。为用脉搏图形识别这些脉搏打下了初步基础。七十年代末北京中医学院采用测量脉搏图参数，进行系统分析，来描述弦、滑、细、平等脉象的脉搏图特征，从定性推进到定量。八十年代初魏韧提出多因素脉图识别法，将切脉时医师的应指感觉分解为八种成分，其不同组合构成各种脉象。还研制出MTY-A型脉图仪，在传统的波形图外尚可描记各种取脉压力下的脉搏幅度趋势图及脉管粗细图，认为可综合上述八种指感成分，因而能反映出所有各种脉象。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
目录 1.引言 (2) 2.系统基本方案 (2) 2.1.系统总结构 (3) 2.2.各个部分电路的方案选择及分析 (3) 2.2.1.脉搏传感器部分 (3) 2.2.2.单片机选择 (3) 2.2.3.显示部分 (4) 2.3.系统各模块的最终方案 (4) 3.系统硬件设计 (5) 3.1.单片机处理电路 (5) 3.1.1.STC89C51系列单片机的主要性能特点： (5) 3.1.2 .C51系列单片机的基本组成： (6) 3.2.复位电路 (9) 3.2.1.单片机复位电路 (9) 3.3.振荡电路 (10) 3.4.脉搏传感器部分 (10) 3.4.1.HK-2000A 集成化脉搏传感器 (10) 3.4.2.脉搏传感器接收电路 (12) 3.4.3 .电源电路 (12) 3.5显示报警部分 (13) 3.5.1.数码管显示电路 (13) 4.系统软件设计 (14) 4.1 主程序流程的设计 (14) 4.2 定时器/计数器中断程序流程的设计 (15) 4.3 显示程序流程的设计 (16) 5.总结 (18) 参考文献 (19)
1.引言 心率是最为常见的临床检查与生理研究的生理现象,且包含两个人类生命的重要信息，那就是血管和心脏的生理状态。人体各器官的健康状况、疾病等信息将以某种方式出现在脉冲的脉冲条件。许多有诊断价值的信息，比如有关心脏、内外循环和神经等系统的动态信息，我们可以通过对脉搏波检测脉冲图包含大量的诊断价值信息,也可以用来预测一些身体器官结构和功能的转变趋势, 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[1]。 在医院临床护理和日常的中老年保健中,脉搏是一个基本的生活指数,因此脉搏测量是最常见的生活特征提取。近年来在日常监护测仪器,如便携式电子血压计,可以完成脉冲测量。但是这种便携式电子血压计利用微型气泵压力橡胶气球,每次测量都需要一个压缩和解压缩的过程,有体积庞大、脉搏检测的精确度低、加减压过程会有不适等等的不足。 人类心室周期性的收缩和舒张，导致主动脉收缩压和舒张压，使血流压力可以能够以波的形式从主动脉根部，就开始沿着人体整个动脉系统流动，这种波称为脉搏波。脉搏波所呈现出的不同强度、各种形态、速率不一和跳动节律等方面的综合信息,在很大程度上反映出人体心血管系统血液流动在许多生理和病理特点。 本设计使用系统使用HK - 2000集成传感器转换电压脉冲信号,脉冲信号调节使用后AT89S51单片机对信号采集和处理,在很短的时间内,测量人体每分钟的脉搏数,和心率实时显示,便于携带。达到的目的, 快速、方便、准确地测量心率。脉搏测量系统性能好,结构简单,性价比高,稳定的输出显示,更适应流行,适合家庭每天自我反省和医院护士的临床记录。 2.系统基本方案 心率检测系统的设计，一定要通过收集脉搏的跳动变化反映出人体的生物的信号，然后生物信号转变成物理的信号，能使物理信号表达人体的心率变化，最后要的出每分钟的心跳频率，就一定需要相应的硬件电路及芯片来处理物理变化
基于单片机的心率检测系统设计
基于单片机的心率监测系统设计 摘要 随着社会的发展，心率监测系统已经得到广泛的应用，但医学心率监测系统还存在着单一地点、实时性不精确等缺点。本设计就是为了克服传统心率监测系统的局限性，突出价格低廉、使用简单方便、维护成本低的特点。所设计心率监测系统采用光学感应原理做成的传感器，把心率信号转换为可测量的电信号模拟量。在CPU的选型上，使用价格低、功能强大的AT89S52单片机。利用中断和定时器功能，能够精确的计算出心率。在做出硬件和完整的软件算法后，进行了多次测试，测试结果表明，本设计能够达到预期的效果。 关键词：心率监测系统；AT89S52单片机；光电传感器
Design of the heart-rate monitoring system based on single chip microcomputer Abstract With the development of society, The heart-rate monitoring system has been widely used, but the heart-rate monitoring system has a single location, real-time imprecise and other shortcomings. To overcome these limitations of conventional heart-rate monitoring system, highlight the characteristics of inexpensive, easy to use, low maintenance costs, this heart-rate monitoring system made use of an optical sensor, the heart-rate signal was directly converted into the analog electrical signals. Using interrupt and timer functions, this heart-rate was calculated accurately. After making a complete hardware and software algorithms, several tests were achieved. The test results show this design could obtain the desired effect. Keywords：Heart-rate monitoring system; AT89S52; photoelectric sensor