1 绪论
脉搏人体血管的跳动，脉搏跳动的状况可以在一定程度上反映出人体的健康状况。号脉是中医特有的传统诊疗方式，医生们通过号脉来诊断出病人的病情，但是传统的号脉方式主要是医生们通过经验来号脉，有一定的误差，如果诊断失误还可能会造成误判，从而导致病人的病情恶化。随着科技的发展，通过仪器完全可以代替传统的方式，而且其更有判断依据，更加的可靠。现在越来越多的医院，不论是大型的医院还是乡村医院都需要脉搏参数器。
该系统先采用传感器对人体的脉搏信号进行采集，然后将采集到的信号经过前置放大、模拟滤波、后后级放大电路进行处理，再经过A/D转换电路，最后单片机通过串口通信电路把信号送到PC机接口，最后显示信号。这种实时显示对于医学中心血管监护方面具有重要的参考价值，它可以非常方便医生对病人的诊断，同时也可以使诊断更准确。
一般人体的脉搏信号的幅度一般都在0~10mV左右，而A/D转换器的输入范围为-5~+5V，所以模拟信号处理电路应该放大到-5~+5V。通过仿真结果表明，脉搏信号频率范围为0.5~20Hz，并且最后通过主控电路，可以在PC机上实时显示采集波形信号。
1
2 整体电路设计
本系统主要脉搏信号采集电路、脉搏前置放大、滤波、后级放大电路、AT89S51单片机、A/D 转换模块、串口电路发送模块组成。对微弱的脉搏信号进行采集必须选择合适的传感器，通过传感器采集的信号经过各处理电路的放大、滤波后，再经过A/D 转换传给单片机通过串口通信输出到PC 机，直接显示出来。系统总原理框图如图2.1所示。
图2.1 系统总原理框图
信号采集传感器 前置放大电路 滤波电路
后级放大电路
A/D 转换电路
单片机控制 电 路 串口通信电 路
PC 显示端
3 系统硬件电路设计
3.1 脉搏传感器的选择
脉搏传感器的选择对于整个采集系统的设计非常重要。脉搏传感器的基本功能就是将切脉压力和桡动脉搏动压力这样一些物理量(非电量)转换成为便于测量的电信号。因此要求传感器具有一定的检测重复性和线性，可以重复使用，而且测得的数据具有一定的精度；其次在较大范围内数据具有一定的精度；同时，还需具有一定的灵敏度和稳定性。
目前常见的脉搏采集方法有：心电电位方法、光电方法、压力传感器方法、电容传感器方法和电声传感器方法。由于压电传感器信号容易测量所以选用压电式传感器。
（1）1 SC0073传感器
该传感器采用压电复合材料作为换能元件，信号通过特殊的匹配层传递到换能元件上变成电荷量，再经传感器内部放大电路转换成电压信号输出。该传感器是一种高性能低成本的振动传感器，具有灵敏度高、频率响应范围宽、抗过载及冲击能力强、抗干扰性好、操作简便等特点。通过测试该型号传感器性能基本满足条件，但是信号稳定性欠佳，尤其是柱状的结构外形，导致其无法与腕带方便的配合。
（2）HK-2000B脉搏传感器
HK-2000B脉搏传感器采用高度集成化工艺将力敏组件、灵敏度温度补偿组件、感温组件、信号调理电路集成在传感器内。主要特点是灵敏度高、抗干扰性能强、过载能力大、性能稳定可靠、使用寿命长。实验发现由HK-2000B提取信号绘制的脉搏波形清晰稳定，使用时无需搭建前置放大电路，但体积过大，无法对三个脉位进行同时测量。
（3） PVDF压电传感器
PVDF压电传感器由PVDF压电薄膜构成。与其他压电材料相比，PVDF压电薄膜具有压电系数大、频响宽、动态范围大、力电转换灵敏度高、机械性能强度高、声阻抗易匹配等特点，且重量轻、柔软不脆。对该传感器的测试如下：分辨率、灵敏度等指标均符合要求，而且得到的脉搏波形与HK-2000B获得质量相当。综合以上对比，本设计方案中选取PVDF压电传感器作为脉搏测量传感器。
3.2 前置放大电路
前置放大电路对于脉搏波信号采集来说至关重要，考虑到脉搏信号的特点，为了放大噪声环境中传感器输出的弱信号，对于放大器要求具有：极高的共模和差模输入阻抗；很低的输出阻抗；精确和稳定的增益；极高的共模抑制比。基于以上分析，选用ANALOG DEVICES公司生产的低功耗、高精度仪表放大器AD620作为前置放大的核心器件。AD620是一种低功耗的仪用放大器，特别适合做小信号的前置放大级，经AD620放大后的小信号失真度很小，加一级AD620组成的前置放大，同样可以把系统误差控制在系统设计要求的范围内。
图3.1 前置放大电路
C1保证双端输入的信号是相同的，R2，C2共同组成低通滤波器保证信号能够通过，其允许通过的频率为2.41KHZ，AD620内部经典的三运放结构有效的减小了共模输入的干扰如图3.2
图3.2 AD620内部电路图
通过调整R3可以改变电路的增益，调整R3使G=5，则根据G=(49.4K /R3) +1 得R3 12.35KΩ，所以选用可变电阻为20KΩ。
3.3 信号滤波电路
脉搏信号的特点如下：
(1)强干扰下的微弱信号。由于脉搏信号幅度很小，大约是微伏到毫伏的数量级范围。因此，极容易引入干扰，这些干扰有来自50 Hz的工频干扰，有来自肌体抖动、精神紧张带来的假象信号等。
(2)频率低但能量相对集中的信号。人体的脉搏频率非常低，约为0．5～4 Hz，一般情况下为1 Hz左右，脉搏信号可看成一个准直流信号，也可看成是一个低频交变信号。根据脉搏功率谱能量分析，健康人脉搏能量绝大多数分布于1～5 Hz，10HZ以下的信号占据99%。，而病人脉搏在1 Hz以下和较高频段(如5 Hz
以上或10 Hz以上)仍有相当一部分的能量分布,
(3)复杂且易变的随机信号。脉搏信号因人体生理、病理、心理的不同而不同，又受环境、时间、气候的影响，表现出同一个人在不同的时间、地点有不同的脉象，有时也会有不同的疾病表现出相同的脉象，温度对传感器的影响信号输
出频率主要是在0.5HZ一下。
综上所述，只要设计出一个0.5HZ~20HZ的带通滤波器即可。
本系统的滤波电路采用双运放LM358。LM358是双运放集成电路，封装形式有塑封8引线双列直插式和贴片式，其管脚图如图6所示。它内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器。其主要特性：短路保护输出；真差动输入级；单电源工作：3．0～32 V；低输入偏置电流；具有内部补偿；共模范围扩展到负电源。带通滤波电路结构如图3.3所示。
图3.3 滤波电路
R4，C4、R5，C5组成了二阶低通滤波器。其截止频率为f0=1/(2π*R4*C4）。取R4、R5阻值为3.6KΩ，则C4，C5=1/(2π*R4*f0）=1/(2*π*3600*40)≈1.1uF。则：
f0=1/(2*π*3600*1.1*6
10-)≈40.2HZ;
R6,C6组成高通滤波器，其接孩子频率为f1=1/(2π*R6*C6）。取R6=33KΩ，C6=1/(2π*R6*f0）=1/(2*π*33000*0.05)≈10uF
则：
f1=1/(2*π*33000*100*6
10-)≈0.48HZ;
如果在一阶RC低通电路的输出端，再加上一个电压跟随器，使之与负载很好隔离开来，就构成一个有源RC低通滤波电路，由于电压跟随器的输入阻抗很
高，输出阻抗很低，因此，其带负载能力很强
3.4 二级放大电路
其目的是把信号放大到适合A／D转换的要求，从而使前置放大器的放大倍数不至于太高而产生波形的失真。因为前置放大后信号的大小为50 mV，因此后级放大倍数为100。二级放大电路结构如图3.4所示。
图3.4 二级滤波电路
此电路为同相比例放大器，放大增益为R9/R10=10K/20=500
图3.5 各个信号采集点波形1是信号源，2是U1输出，3是U2输出，4是U3输出。
3.5单片机、AD、串口、LED系统
图3.6 单片机AD、串口、LED系统
3.5.1 AD转换电路
如图3.6，U3是AD转化芯片，本系统中采用美国TI公司生产的多通道、低价格的模数转换器TLC1543，这款芯片除了高速的A／D转换器和通用的控制能力外，内部还有14个A／D转换通道，其中11个通道可以作为外部输入的模拟电压，3个通道是芯片内部的自测电压。其采样一保持功能自动进行。本电路从AD12通道输入。
3.5.2 单片机电路
如图3.6，U4是AD89S52，AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52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。 AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，2 个数据指针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 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。
3.5.3 串口接口电路
如图3.6，U4MAX232芯片是美信（MAXIM）公司专为RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5v单电源供电。有以下几点：1、符合所有的RS-232C 技术标准2、只需要单一+5V电源供电3、片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力，能够产生+10V和-10V电压V+、V- 4、功耗低，典型供电电流5mA 5、内部集成2个RS-232C驱动器6、高集成度，片外最低只需4个电容即可工作。
3.5.4 LED显示电路
芯片为共阴极显示芯片。
3.6 电源电路
为了避免引入50 Hz工频信号对电路的干扰，因而选用干电池供电，干电池
提供的电压为7．5 V。为了达到较好的供电质量，在电路中选择LM2940稳压芯片，将7．5 V左右的电压稳定到5 V。如图3.7所示。C1上边出来是+5V，C2下边出来是-5V电路。
图3.7电源电路
4 软件部分
AD转换
计算
数码管显
串口发送
/*****************************************************
文件名：AD采样及频率显示
*****************************************************/
#include
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uint num;
uchar port,m;
uchar ge,shi,bai,qian;
sbit AD_eoc=P1^4;
sbit AD_clk=P1^3;
sbit AD_add=P1^1;
sbit AD_dat=P1^0;
sbit AD_cs=P1^2;
//单片机引脚配置
uchar code led7[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //0~9共阴极代码//uchar code ledd7[]={0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef}; //0~9带小数点的共阴极代码
/*******************************************************
函数名：延时函数delay ，带参数
参数：j,k
返回值：无
功能描述：延时几毫秒
*******************************************************/
void delay(uint z) //延时程序ms级别
{
uint k;
for(z;z>0;z--)
for(k=110;k>0;k--);
}
/******************************************************* 函数名：显示函数void display()
参数：num
返回值：无
功能描述：显示某个数字
*******************************************************/ void display()
{
qian=num/1000%10;
bai=num/100%10;
shi=num/10%10;
ge=num%10;
P0=led7[qian];
P2=0xFE;
delay(5);
P0=0x00;
P0=led7[bai];
P2=0xFD;
delay(5);
P0=0x00;
P0=led7[shi];
P2=0xFB;
delay(5);
P0=0x00;
P0=led7[ge];
P2=0xF7;
delay(5);
P0=0x00;
}
/******************************************************* 函数名：AD采样函数void ADC(uchar chn1)
功能描述：将AD采样的电压值送出
*******************************************************/
uint ADC(uchar chn1)
{
uchar i;
uchar addr8; //通道地址
uint ADresult; //转换码
AD_eoc=1;
AD_cs=0;
_nop_();
addr8=chn1;
addr8<<=4;
/* for(i=0;i<10;i++)
{
AD_clk=0;
_nop_();
AD_add=(bit)(addr8&0x80);
_nop_();
AD_clk=1;
_nop_();
addr8<<=1;
}*/
for(i=0;i<4;i++)
{
AD_add=(bit)(addr8&0x80);
AD_clk=1;AD_clk=0;addr8<<=1;
}
for(i=0;i<6;i++)
{
AD_clk=1;
AD_clk=0;
}
AD_cs=1;
while(!AD_eoc);//查询到转换结束
_nop_();
ADresult=0;
AD_cs=0; //CS falling edge 开始传数据for(i=0;i<10;i++)
{
AD_clk=1;
ADresult<<=1;
m=AD_dat;
ADresult+=m;
AD_clk=0;
}
AD_cs=1;
return(ADresult);
}
/*串口通信
bit read_flag= 0 ;
void init_serialcom( void ) //串口通信初始设定
{
SCON = 0x50 ; //UART为模式1，8位数据，允许接收
TMOD |= 0x20 ; //定时器1为模式2,8位自动重装
PCON |= 0x80 ; //SMOD=1;
TH1 = 0xFD ; //Baud:19200 fosc="11".0592MHz
IE |= 0x90 ; //Enable Serial Interrupt
TR1 = 1 ; // timer 1 run
TI=1;
}
//向串口发送一个字符
void send_char_com( unsigned char ch)
{
SBUF=ch;
while (TI== 0);
TI= 0 ;
}
//串口接收中断函数
void serial () interrupt 4 using 3
{
if (RI)
{
RI = 0 ;
ch=SBUF;
read_flag= 1 ; //就置位取数标志
}
}
/******************************************************* 函数名：void main()
*******************************************************/ void main()
{
while(1)
{
port=0x0a;
num=ADC(port);
display();
if (read_flag) //如果取数标志已置位，就将读到的数从串口发出{
read_flag= 0 ; //取数标志清0
send_char_com(ch);
}
}
}
结论
本文通过脉搏的传感器模块和脉搏信号处理电路模块和系统主控电路模块成功的综合采集脉搏信号，并经过单片机控制和在计算机上显示，可以融合处理与分析获取脉搏等特征参数，利用智能化的信息融合方法分析人体的心血管功能是否正常，系统具有实时性好、可靠性高等优点。
但是在以下几个方面还可以做进一步研究和努力。首先，本系统虽然实现了脉搏的波形显示，但是由于硬件条件的限制，显示波形是用示波器代替PC机。如果在PC机上显示还可以应用VB编程语言实现两种信号波形的精确定位的，便于医生诊断。另外为了使系统更具有实用性，今后还可以增加心电信号的采集显示。在波形显示方面，以后还可以改用Labview来实现，增加波形显示和回放功能。更进一步的，进行脉搏信号的各种分析，包括时域、频域分析及二者之间关联性的分析研究，为系统的实际应用打好基础。
本文设计应用中，主要进行了以下几方面的工作:
(1) 本文在前半部分详细系统比较了压力检测方法的优缺点及为何选用压电传感器，这使我们更加了解本设计的设计目的及要求。
(2) 在了解压电传感器传感器工作原理的基础上研究和分析了系统设计方案，并对测距系统中遇到的不同的场景进行了分析；
(3) 完成脉搏参数采集系统的硬件选型和电路设计；
(4) 完成脉搏参数采集系统的软件流程图设计；
(5) 对脉搏参数采集系统进行了测距试验和误差分析
参考资料
[1] 康华光.模拟电子技术基础.1997(1): 33-38
[2] 百度文库
[3] 王国力，赵子婴，白金星.PVdF压电薄膜脉搏传感器的研制.
[4] 张毅刚，单片机技术.2007, 2: 268-270
[5] 邓东云,林家瑞.一种生理弱电信号的模拟处理电路的设计[J].中国医疗器械杂
志,1994,18(5):262-265.
[6] 乔爱科,伍时桂.动脉中的脉搏波理论[J].生物医学工程学杂志,2000,17(1):95-96.
[7] 蔡轶晰,沈兰荪,黄祥林.脉象分析仪的研究进展[J].电子测量与仪器学
报,2002,16(4):23-24.
课程设计(论文)任务书 信息工程学院物联网专业2014-2 班 一、课程设计(论文)题目基于Ucos 的多通道数据采集系统 二、课程设计(论文)工作自2017 年06 月26 日起至2017 年06 月30 日止。三、 课程设计(论文) 地点:嵌入式系统实验室 四、课程设计(论文)内容要求： 1.本课程设计的目的 （1）使学生掌握嵌入式开发板（实验箱）各功能模块的基本工作原理； （2）培养嵌入式系统的应用能力及嵌入式软件的开发能力； （3）使学生较熟练地应用嵌入式操作系统及其API 开发嵌入式应用软件； （4）培养学生分析、解决问题的能力； （5）提高学生的科技论文写作能力。 2.课程设计的任务及要求 1）基本要求： （1）分析所设计嵌入式软件系统中各功能模块的实现机制； （2）选用合适嵌入式操作系统及其API； （3）编码实现最终的嵌入式软件系统； （4）在实验箱上调试、测试并获得最终结果。 2）创新要求： 在基本要求达到后，可进行创新设计，如改善嵌入式软件实时性能；扩展嵌入式软件功能及改善其图形用户界面。 3）课程设计论文编写要求 （1）要按照书稿的规格打印誊写课程设计论文。 （2）论文包括目录、正文、小结、参考文献、谢辞、附录等（以上可作微调）。 （3）课程设计论文装订按学校的统一要求完成。 4)课程设计评分标准： （1）学习态度：20 分； （2）回答问题及系统演示：30 分 （3）课程设计报告书论文质量：50 分。 成绩评定实行优秀、良好、中等、及格和不及格五个等级。不及格者需重做。 5）参考文献： （1）罗蕾.《嵌入式实时操作系统及应用开发》北京航空航天大学出版社 （2）Jean https://www.doczj.com/doc/734633951.html,brosse. 《嵌入式实时操作系统uC/OS-II》北京航空航天大学出版社 （3）王田苗.《嵌入式设计与开发实例》.北京航空航天大学出版社 （4）北京博创科技公司. 《嵌入式系统实验指导书》
第三章系统硬件设计 温度数据采集系统和接收显示硬件电路主要包含温度数据采集、发送、接收和显示等模块，温度数据采集采用数字式温度传感器DS18B20，数据的发送和接收采用无线数据收发模块PTR2000，整个系统采用单片机STC89C52进行各模块的协调控制，下面对各个模块进行介绍。 3.1 数字温度传感器DS18B20 3.1.1 DS18B20 的性能特点 DS18B20 是由DALLAS 半导体公司生产的单线型智能数字温度传感器，是新一代适配微处理器的智能温度传感器，广泛应用于工业、农业等领域，具有体积小、接口方便和传输距离远的特点，在一根通信线上可以挂很多个DS18B20，很方便。具有以下特点： （1）具有独特的1-Wire 接口，只需要一个端口引脚就可以进行通信； （2）具备多节点能力，能够简化分布式温度检测应用中的设计； （3）不需要外部元件； （4）可以直接从数据线供电，电源电压范围在3～5.5V； （5）在待机状态下可以不消耗电源电量； （6）测量温度范围在-55～+125℃； （7）在-10～+85℃时测量精度在±0.5℃； （8）可以用程序设定9～12 位分辨率； （9）用户可根据需要定义温度的上下限报警设置。 DS18B203 脚封装的管脚排列图如图3.1.1 所示。
图 3.1.1 DS18B20 管脚排列图 DS18B20 只有三个引脚。其中，引脚1 和3 分别是GND 和VDD，引脚2 是DQ 端，是用于数据信息的输入和输出。当给DS18B20 加电后，单片机可以通过DQ 端写入命令，并可以读出含有温度信息的数字量。在使用寄生电源情况下，可以向DS18B20 提供电源。 3.1.2 DS18B20 的内部结构 DS18B20的内部框图如图3.1.2所示。 图3.1.2 DS18B20的内部框图 DS18B20主要由64位ROM、温度传感器、非易失性温度报警触发器TH和TL及暂存器四部分组成。64位ROM存储器具有独一无二的序列号，可以看作是该DS18B20的地址系列号，是在出厂前就被光刻好的。暂存器各字节具有不同的意义，0和1字节是用于存储温度传感器数字输出的温度寄存器；2字节和3字节分别是非易失性上限报警触发寄存器（TH）和下限报警触发寄存器（TL）；4字节的配置寄存器能够用来设置温度转换的精度； 5、6和7字节作为内部保留使用。DS18B20有两种供电方式，可以使用寄生电源供电，也可以使用外部电源。在使用寄生电源的时候，不用外部电源，而是在总线为高时由DQ端提供电源，同时向内部电容充电，以求在总线拉低时为DS18B20提供电量。上电后，DS18B20进入空闲状态；当MCU向DS18B20发出Convert T [44h]的命令后，DS18B20 向MCU传送转换状态，开始温度测量和A/D转换。温度数据以带符号位的补码形式存储在温度寄存器中，温度寄存器格式如图3.1.3所示。 图3.1.3 DS18B20温度寄存器格式 温度的正负值是由符号为来说明的，正为0，负为1。表3.1给出一部分数字数据与温度的对应关系。 表3.1 DS18B20温度与数据对应关系
收稿日期:2009-09 作者简介:徐苒(1985—),女,硕士研究生,研究方向为在线检测技术。 基于N I E L V I S I I 的温度采集系统设计 徐 苒,金暄宏,戴曙光 (上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093) 摘要:介绍E L V I S 在温度采集系统设计中的应用,探讨以虚拟仪器为核心的数据采集系统及其实现信号检测技术的设计方案。利用E L V I SI I 实验板以及开发软件L a b V I E W 搭建一个温度检测系统,结果表明,E L V I S 平台比传统的数据采集装置更具有灵活性、创新性和实践性。 关键词:E L V I SI I ;虚拟仪器;温度信号检测 中图分类号:T P 39 文献标识码:B 文章编号:1006-2394(2010)02-0033-03 T h e T e m p e r a t u r e T e s t i n g E x p e r i m e n t B a s e d o n N I E L V I S I I X UR a n ,J I NX u a n -h o n g ,D A I S h u -g u a n g (S h a n g h a i U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y O p t i c a l -e l e c t r i c a l a n d C o m p u t e r E n g i n e e r i n g C o l l e g e ,S h a n g h a i 200093,C h i n a ) A b s t r a c t :T h e a p p l i c a t i o n o f E L V I S i n t h e s y s t e md e s i g n i s i n t r o d u c e d i n t h i s p a p e r .T h e d a t a a c q u i s i t i o n s y s t e m b a s e d o n v i r t u a l i n s t r u m e n t i s p r e s e n t e d ,a n d d e s i g n s c h e m e s o f s i g n a l d e t e c t i n g t e c h n i q u e a r e p r o p o s e d .T h e t e m p e r a -t u r e t e s t i n g s y s t e mi s b a s e d o n N I E L V I S I I a n d t h e L a b V I E W s o f t w a r e .T h e r e s u l t s p r o v e t h a t E L V I S i s m o r e f l e x i b l e ,i n n o v a t i v e a n d p r a c t i c a l c o m p a r e d w i t h t h e t r a d i t i o n a l d a t a a c q u i s i t i o n d e v i c e . K e y w o r d s :E L V I S ;v i r t u a l i n s t r u m e n t ;t e m p e r a t u r e s i g n a l d e t e c t i n g 1 E L V I S 简介 N I 教学实验室虚拟仪器套件(N I E L V I S )是动手设计与原型设计平台,它集成了最常用的12个仪器,包括示波器、数字万用表、函数发生器、波特图分析仪等,将它们集成在适合于硬件实验室中使用。基于N I L a b V I E W 图形化系统设计软件,带有U S B 即插即用功能的N I E L V I S 提供了虚拟仪器的灵活性,并且允许进行快速简单的测量采集与显示。全新的U S B 即插即用连接性简化了试验设备的搭建和维护,用户现在可以使用个人电脑对应用进行测试和原型设计,并通过U S BM 系列数据采集设备来完成数据采集任务。此外,本系统用到的N I E L V I S I I 还根据用户反馈,比之前的版本增加了牢固性。各部分名称如图1所示。1.1 安装在计算机上的软面板仪器(S F P ) 如图1所示,计算机平台上安装有虚拟仪器软件开发工具L a b V I E W ,E L V I S 加载了在L a b V I E W 中创建的S F P 仪器以及仪器的源代码,用户可以通过修改L a b V I E W 代码来修改S F P 的功能或者提高它们的功用。这些软面板仪器都是系统设计中典型的和必须的通用电子仪器的虚拟仪器,主要包括示波器、函数发生 器、数字万能表、可编程控制的电源以及波特分析器、动态信号分析仪与任意波形发生器。 1.2 用户自定义工作台 如图1,原型实验面包板与工作台相连接,在此上搭建模拟电路,允许设计过程中输入/输出信号的连接,同时原型面包板上给出了E L V I S 所有的信号终端,它们分列在电路面包板两旁,并通过电缆连接至电 ①计算机上的软面板仪器(S F P ) ②U S B 即插即用电缆 ③用户自定义工作台 ④原型实验面包板 ⑤和⑥是电源适配器和电源线 图1 N I E L V I S I I 系统 · 33·2010年第2期 仪表技术
数字信号处理课程研究报告 xxxxx院电气与自动化工程学院
一、课题描述 已给定采集完毕的脉搏信号，使用MATLAB分析脉搏信号，并计算其心率。 二、课题分析 本课题的任务是根据采集的脉搏信号计算心率。首先使用MATLAB读取采集到的脉搏信号，因为脉搏信号中存在基线漂移、工频干扰与肌电干扰，所以要设计滤波器滤除干扰，得到有用的信息，得到满意的脉搏信号波形后，计算心率。 三、课题设计 脉搏信号以文本格式存储，使用MATLAB的load（）函数读取已经采集完毕的脉搏信号，应注意文件的路径与名字必须正确。 经查阅资料可知基线漂移的频率在，工频干扰在50*kHZ（k为正整数），而肌电干扰无法滤除。所以首先设计一个高通滤波器滤除基线漂移，而后再设计一个带阻滤波器滤除工频干扰。因为IIR滤波器阶数更低、滤波效果更好，所以使用IIR滤波器。又因巴特沃斯滤波器与其他几种IIR滤波器相比，在通频带内频率响应曲线最为平坦，故选用巴特沃斯滤波器。 最后使用MATLAB中的findpeaks（）函数捕获滤波后的脉搏信号的波峰，由波峰/总时间*60求得其心率。 脚本 MATLAB程序如下: clc; clear; x=load('F:/丑永新'); nn=40; x=x(1:nn,:)';%取出1-40行的所有数据 x=reshape(x,1,3000*nn);%重新排列
x=x./1000;%将mV化为V fss=1000;%采样频率 ts=1/fss; N=length(x); m=1:N; figure plot(m*ts,x) title('原始信号'); pinpu(fss,x); axis([0 5 0 1]) title('原始信号的频谱'); %接下来设计一个IIR高通滤波器 fs=;fp=;wp1=2*fp/fss;ws1=2*fs/fss;%设置通带截止频率以及阻带截止频率Rp1=3;Rs1=40;%设置通带波纹与阻带波纹 [n1,wc1]=buttord(wp1,ws1,Rp1,Rs1); [b1,a1]=butter(n1,wc1,'high'); figure freqz(b1,a1);%滤波器的频率响应 title('高通滤波器频率响应') y1=filter(b1,a1,x); figure plot(m*ts,y1) title('第一次滤波后时域波形') %接下来设计一个带阻滤波器,步骤与前一个相似 fp1=47;fs1=49;fs2=51;fp2=53; wp2=2*[fp1 fp2]/fss;
姓名: 学院: 机电工程学院班级: 10机工A1 学号: 指导老师: 实训时间: 2013.6 实训地点: 14号楼411
脉搏监测系统 （一）内容 基于单片机或PC机，设计一套测试系统，用于将外周血管搏动（即脉搏跳动）信号进行采集分析。 集体要求： 1.测量脉搏显示波形图 2.计算脉搏测量的结果，并进行报警判断，控制报警灯显示 3.保存测量数据 4.数据回放 （二）要求 1.提出设计方案（提出测量原理，选择传感器，构建测试系统） 2.设计测量电路 3.测试软件设计 利用汇编语言、Labview或其他的开发程序（VB、VC等），设计测试软件进行数据是采集和分析。 4.调试 5.撰写报告 （三）报告要求 1.综合实践的内容 2.撰写总体的设计方案，并画出测试系统框图 3.硬件选用（包括传感器、采集卡的选用和安装等） 4.电路设计（包括测量电路的设计等电路，系统总电路） 5.测量软件的设计 利用Labview或其他的开发程序（VB、VC等），设计测试软件进行数据是采集和分析。包括软件设计流程图，各功能实现的方法和代码（包括各主程序，子程序的描述以及相应的重要参数设置等描述） 6.小结和体会（可以包含调试中遇到的问题）。
目录 一、实训目的 二、总体方案设计 三、系统硬件元器件选用 四、电路总体设计 五、测试软件设置 六、课程设计小结 七、参考文献
脉搏监测系统传感器设计 一、实训目的 本次传感器应用实训的目的是巩固《传感器与检测技术》所学的各种传感器的原理及应用，同时综合《电子技术》《可编程控制技术》等课程所学的专业知识，制作并调试一个典型传感器作品，熟悉传感器及其处理电路的设计、制作、与调试方法，熟练掌握各种常用测量仪表的使用。 二、总体方案设计 1.测试原理 累积数千年来丰富临床经验的脉诊，是中国医学独特的诊病方法，在诊“望、闻、问、切”中占有重要的位置。由脉诊所得的脉象反映人体各和病理 状况，反映了五脏六腑气血盛衰观察体内功能变化的一个重要根据脉象的变化，可探测人体脏腑的气血、阴阳、生理与病理的状况。我国中医学家千年 的实践总结而成的脉学理论在中医辨证论治中起着重要的作用，也是人类的 重大贡献。目前，通过脉搏波的分析已经可以方便的估算出被测者的心血管 血流动力学的各项参数，如心输出量、外周阻力、血管顺应性等。然而要想 准确的判断患者的心血管等方面的情况和预测心血管疾病发生的可能性, 以 便及时采取措施有效地减少危险因素，首要的条件是要能准确清晰的获取患 者的脉搏信号。随着电子计算机技术和测量技术的迅速发展，脉搏测量、记 录和分析也有了很大的改善和进步。 脉搏的测量有很多方法，本系统主要是利用压力式传感器来获取脉搏信号。由压力式传感器采集脉搏信号，经过前置放大电路、滤波电路、积分和 比较电路后得到与脉搏相关的脉冲信号。人体的脉搏波可用特制的脉搏描记 器记录下来。从可见每个脉搏波描记曲线都由升支A和降支K构成。随后心 室舒张，心室内压低于主动脉血压，于是动脉血倒流，导致主动脉瓣关闭， 在曲线上形成降支切迹N，也叫降中峡或重波谷降支的形状与外周阻力的大 小有关；如阻力大则降支坡度较缓，其切迹的位置较高；反之，切迹的位置 较低。脉搏波的形状，因循环系统的情况改变而不同。 该系统的最大特点是用LabVIEW虚拟仪器的操作面板及相应的程序, 显 示出脉搏的波形。虚拟仪器系统一般是由计算机、应用软件、数据采集卡和
脉搏信号的特征点提取方法研究 摘要 脉搏为体表可触摸到的动脉搏动，它的信号特征对研究心血管系统疾病有着极重要的意义。临床上，我们经常通过分析其波形形态的变化，对病患的心血管系统疾病进行初步诊断。这也足以说明脉搏信号在心血管生理病理研究方面占据着重要的地位。而用MATLAB软件工具实现的阈值法，是现在微弱信号特征提取一种比较常见、代码相对简易的算法，但此原始的方法存在着缺陷，分析结果也容易出现较大的偏差。因此本文对传统的阈值算法进行了改进，采用了差分的阈值方法，可以进一步完善脉搏信号特征点的提取。 关键词：脉搏信号；特征提取；差分阈值法；MATLAB软件 ABSTRACT Pulse is the arterial pulse touched on surface,it has indispensable meaning to reaserch cardiovascular disease.Clinically we often have a preliminary diagnosis of patients with cardiovascular disease according to analysing the change of waveform morphology.This is enough to prove that pulse signal plays an important role in the research of cardiovascular physiology and pathology. And threshold method based on MATLAB is an usual kind of algorithm that has the relatively simple code in field of weak signal feature extraction recently,but there are several bugs in this method,while its result also appears big deviation.So in this paper we improved the traditional threshold method based on MATLAB with differential threshold algorithm.This method can further improve the pulse signal feature extraction. Key Words：Pulse signal; feature extraction; Difference threshold algorithm; MATLAB; 目录 一、绪论 (1)
目：基于LabVIEW的多通道数据采集系统 2010 年 03 月 20 日 互联网会议PPT资料大全技术大会产品经理大会网络营销大会交互体验大会 毕业设计开题报告 1．结合毕业论文课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述： 文献综述 1. 本课题的研究背景及意义 近年来，以计算机为中心、以网络为核心的网络化测控技术与网络化测控得到越来越多的应用，尤其是在航空航天等国防科技领域。网络化的测控系统大体上由两部分组成：测控终端与传输介质，随着个人计算机的高速发展，测控终端的位置原来越多的被个人计算机所占据。其中，软件系统是计算机系统的核心，设置是整个测控系统的灵魂，应用于测控领域的软件系统成为监控软件。传输介质组成的通信网络主要完成数据的通信与采集，这种数据采集系统是整个测控系统的主体，是完成测控任务的主力。因此，这种“监控软件-数据采集系统”构架的测控系统在很多领域得到了广泛的应用，并形成了一套完整的理论。 2. 本课题国内外研究现状 早期的测控系统采用大型仪表集中对各个重要设备的状态进行监控，通过操作盘进行集中式操作；而计算机系统是以计算机为主体，加上检测装置、执行机构与被控对象共同构成的整体。系统中的计算机实现生产过程的检测、监督和控制功能。由于通信协议的不开放，因此这种测控系统是一个自封闭系统，一般只能完成单一的测控功能，一般通过接口，如RS-232或GPIB接口可与本地计算机或其他仪器设备进行简单互联。随着科学技术的发展，在我国国防、通信、航空、气象、环境监测、制造等领域，要求测控和处理的信息量越来越大、速度越来越快。同时测控对象的空间位置日益分散，测控任务日益复杂，测控系统日益庞大，因此提出了测控现场化、远程化、网络化的要求。传统的单机仪器已远远不能适应大数量、高质量的信息采集要求，产生由计算机控制的测控系统，系统内单元通过各种总线互联，进行信息的传输。 网络化的测控技术兴起于国外，是在计算机网络技术、通信技术高速发展，以及对大容量分布的测控的大量需求背景下发展起来，主要分为以下几个阶段：第一阶段： 起始于20世纪70年代通用仪器总线的出现，GPIB实现了计算机与测控系统的首次 结合，使得测量仪器从独立的手工操作单台仪器开始总线计算机控制的多台仪器的测控系统。此阶段是网络化测控系统的雏形与起始阶段。第二阶段：
LabVIEW技术大作业 题目：基于LabVIEW的温度测量及数据采集系统设计学院（系）：信息与通信工程学院 班级：通信133 学号：xxxxxxxxx 姓名：xxxxxx
一、设计背景 LABVIEW最初就是为测试测量而设计的，因而测试测量也就是现在LABVIEW最广泛的应用领域。经过多年的发展，LABVIEW在测试测量领域获得了广泛的承认。至今，大多数主流的测试仪器、数据采集设备都拥有专门的LabVIEW驱动程序，使用LabVIEW可以非常便捷的控制这些硬件设备。同时，用户也可以十分方便地找到各种适用于测试测量领域的LabVIEW工具包。这些工具包几乎覆盖了用户所需的所有功能，用户在这些工具包的基础上再开发程序就容易多了。有时甚至于只需简单地调用几个工具包中的函数，就可以组成一个完整的测试测量应用程序。 二、系统方案 本设计的程序框图和前面板图分别是图1.1和图1.2，“温度测量及数据采集系统.vi”是一个测量温度并将测试数据输出到文件的VI。此VI中的温度是用一个20至40的随机整数来代替的，测试及采集100个温度值，每隔0.25秒测一次，共测定25秒。在数据采集过程中，VI将在前面板的波形图上实时地显示测量结果。采集过程结束后，波形图上显示出温度数据曲线，数组中显示每次的温度测量数据，并在显示控件中显示测试中温度的最大值、最小值和平均值，同时把测量的温度值以文件的形式存盘。
图1.1温度测量及数据采集程序框图 1.2温度测量及数据采集前面板图
二、系统各模块介绍 2.1循环模块 For循环用于将某段程序循环执行指定的次数， 是总数接线端，指定For循环内部代码执行的次数。如将0或负数连接至总数接线端，For循环不执行。 是计数接线端，表示完成的循环次数。第一次循环的计数为0。 本设计使用for循环将循环内的程序循环100次。
第一节系统整体结构 系统的整体组成结构是测量目标经过传感器模块后转换成电信号，在由信号调理模块对信号做简单的调理工作，例如，scc-sg04全桥应变调整模块，scc-td02模块，scc-rtd01热电偶热电阻制约模块等，将调理好的信号传送到数据采集模块中进行数据采集，然后在用软件进行特定的处理。在采集的过程中同时将数据保存到指定数据库里。如图4-1多通道数据采集系统硬件结构图所示。 图4-1 多通道数据采集系统硬件结构图 第二节数据采集系统的硬件设计 一、PC机 传统仪器很多情况完成某些任务必须借助复杂的硬件电路，而由于计算机数据具备极强的信号处理能力，可以替代这些复杂的硬件电路，这便是虚拟仪器最大的特点。数据采集系统能够正常运行的前提便是选择一个优良的计算机平台。由于数据采集功能器件通常工作在工业领域中，往往伴随着强烈的振动，噪声，电源线的干扰和电磁干扰等。为了保证记录仪正常的运行，设计系统时选定工业计算机。考虑到计算机平台的可靠运行工业计算机通常采取了抗干扰措施。另一方面的考虑是工业计算机通常具有很多类型的接口，这样有利于功能进一步的扩展。 二、传感器 传感器设备能接受到来自测量目标发来的信号，而且把接受到的讯息，通
过设定的变换比例将其改变成为电信号亦或其它形式，从而能够完成数据信号的处理、存储、显示、记录和控制等任务。传感器是系统进行检测与控制的第一步。 三、信号调理 经过传感器的信号大多是要经过信号调理才可以被数据采集设备所接收，调理设备能够对信号进行放大、隔离、滤波、激励、线性化等处理。由于不同类型的传感器各有不同的功能，除了考虑一些通用功能之外，还要依据不同传感器的性质和要求来实现特殊的信号调理功能。信号调理电路的通用功能由如下几个方面： （1）放大功能为了提高系统的分辨率以及降低噪声干扰，微弱信号必须要进行放大，从而使放大之后信号电压与模数转换的电压范围一致。信号在经过传感器之后便直接进入信号调理模进行调理，这样就不易受到外部环境的影响，从而使得信噪比进一步的改善。 （2）隔离功能隔离是指为了避免直接的电连接，通过光线、交互电源或变压等方法，使得数据信息在系统之间进行传递。使用隔离的原因：一是为了安全考虑；二是能够保证采集到的数据不会受到其它原因的影响。 （3）滤波滤波是为了保证测量的信号的纯洁性，滤去不需要的信号。大部分的信号调理模块具有一个低通滤波器是用来过滤噪声。通常还需要抗混叠滤波器，滤除信号中感兴趣的最高频率以上的所有频率的信号。 （4）激励功能信号调理模块能够为某些传感器提供激励信号，而且很多信号调理模块都提供有电流源和电压源以便给传感器提供激励。 （5）线性化大部分的传感器是测量信号的线性和非线性响应的结合，为了使传感器误差补偿，对输出信号的线性化是必要的。目前，该数据采集系统可以通过软件解决这个问题。 四、输入信号的类型 要知道信号采集到的数据集，这是因为信号的要求和系统性能的不同的测量是不同的，只有了解被测信号的性质，才可以准确地选择合适的采集系统。 一个任意的信号在时间上是一个物理量的变化。在一般情况下，信号携带的信息是非常广泛的，如：状态，率，水平，形式，频率等。根据信号运载信息的不同，可以将信号分为数字信号或模拟信号。其中数字信号包括脉冲信号和开关信号两种类型。模拟信号包括直流信号、时域信号、频域信号等。 （1）数字信号 第一类数字信号为开关量信号，如图4-2所示。一个开关信号携带信息信
数字信号处理综合训练 说明书 题目：脉搏信号间期序列的时域、频域分析 学院：电气工程与信息工程学院 班级：电子信息科学与技术（1）班 姓名：马艳霞 学号：08260137 2011年7月15日
目录 1 脉搏信号处理的基本思路 (1) 2信号预处理 (2) 3 脉搏信号的时域分析 (5) 4 脉搏信号频域分析 (8) 5程序清单 (9) 6 心得体会 (23) 7参考文献 (24)
5 程序清单 %加载采样数据； y=[y10 y11 y12 y13 y14 y15]; t=1:6000; %时域范围； figure(1); subplot(2,1,1); y=-y; plot(t,y); grid on; title('脉搏信号'); xlabel('时间/ms'); ylabel('相对幅度'); %截取整数倍周期 data1=min(y(1:500)); data2=min(y(5000:5500)); for i=1:500 if y(i)==data1 m1=i; end end for j=5000:5500 if y(j)==data2 m2=j; end end
mb=m2-m1; y=y(m1:m2); t=1:mb+1; subplot(2,1,2); plot(t,y); title('脉搏信号'); xlabel('时间/ms'); ylabel('相对幅度'); grid on; 原始的脉搏信号和经过整数倍提取后的信号如下图所示 图1 %带通滤波器,虑除工频.基线漂移和肌电干扰； figure(2); fs=1500;%采样频率； wp=[0.9,30]/(fs/2);%设置通带截止频率; ws=[0.1,200]/(fs/2);%设置阻带截止频率; rp=0.5;%通带波纹系数;
摘要 由于数据采集系统的应用越来越广、其所涉及到的对信号的测量方式和涉及到的信号源的类型也将越来越多、因为对测量的要求也就越来越高，现在国内已有不少用于数据的测量与采集的系统，可很多系统存在着功能单一、采集速率比较低、操作非常复杂，并且对测试的环境要求较很高等问题。人们急切需要一种应用范围广、价格低廉的数据采集系统。 在分析了各种类型单片机的特点及其与PC机的各类通信技术的基础后，本人设计了由单片机控制的温度采集系统，并且通过串口通信的方式实现了单片机与PC机间的通信，实现了数据传送并将数据在PC机上进行显示或存储，完成了此次设计。 基于单片机的多通道的温度数据采集系统是由将来自温度传感器的信号进行放大、滤波、采样保持等分步处理之后，输入到A／D转换器转换为数字信号后由单片机进行采集的，然后再利用单片机与PC机之间的通信将数据传送至PC 机进行数据的存储处理及显示等，实现了数据的采集与处理等，此设计可广泛应用于工控、仪器仪表、机电智能化及智能家居等诸多的应用领域。 联系扣扣：2825772782 关键词：单片机；温度数据采集；多通道
Abstract S ince the wide range of data acquisition system, which involves the measurement signal and the type of signal source more and more, Surveyors are increasingly high requirements of the domestic now have a lot of data acquisition and measurement system But there are many single function systems, collecting less access, low collection rate, complicated operations, and the demands of the test environment and other issues．It requires abroad scope of application, high reliability and low-cost data acquisition system． Based on the analysis of the characteristics of different types of SCM and SCM and PC communication technology, SCM control of the collection system designed and adopted MCU serial communication between PC and communications, Data transmission and display of data stored on the PC．Single completed the multi-channel data acquisition system design and implementation. Based on SCM′s multi-channel data acquisition system is adopted will come from the sensor signal amplification, linear filtering, After processing maintain synchronous sampling, which converted to digital signal input A/D conversion by SCM Acquisition, Then, SCM and PC to PC communications data to the data storage, post-processing and display. a powerful data processing, visual shows, friendly interface and high performance-price ratio, a wide range of features. can be widely used in industrial control equipment, instruments, and electrical engineering integration, intelligent home and many other fields． Key words Multi-channel Data Acquisition Microcontroller
收稿日期：2011－01－10作者简介：章伟（1986—），男，重庆永川人，硕士研究生，主要研究方向为集成电路设计；高博（1975—），男，山东人，讲师，主要研究方向为集成电路设计；龚敏，男，四川成都人，教授，主要研究方向为集成电路设计、新型半导体材料与器件工艺。 基于LabVIEW 的光电容积脉搏波信号采集系统 章 伟，高 博，龚 敏 （四川大学物理科学与技术学院，四川成都610064） 摘要：光电容积脉搏波包含了人体丰富的生理、病理信息，对其进行实时监测可为临床研究和诊断提供 科学的指导。开发了一套基于图形化虚拟仪器工程设计平台LabVIEW 的光电容积脉搏波信号采集系 统， 可完成对该信号的实时采集、显示和数据存储。经过指端光电容积脉搏波信号的透射式采集实验，在LabVIEW 前面板上准确显示出了该信号的波形，有助于对光电容积脉搏波进行深入分析。关键词：光电容积脉搏波；采集系统中图分类号：R543文献标识码：A 文章编号：1000－8829（2011）12－0016－04 A Photoplethysmograph Signal Acquisition System Based on LabVIEW ZHANG Wei，GAO Bo，GONG Min (College of Physical Science and Technology，Sichuan University，Chengdu 610064，China) Abstract:Photoplethysmograph(PPG)includes abundant information of physiology and pathology．Real-time monitoring on it can provide scientific guidance for clinical research and diagnosis．A PPG signal acquisition system is introduced．This system is developed on an engineering design platform named LabVIEW，which is a virtual instrument based on graphic language．PPG signal acquisition system is used to collect，display and store data in real time．One experiment is carried out for this research，which gathers PPG signal from fingertip in transmission way．PPG waveform is exactly displayed on LabVIEW s front-panel．These display results are helpful to analyze PPG in depth． Key words:photoplethysmograph;acquisition system 光电容积脉搏波（PPG ， photoplethysmograph ）信号是人体重要的生理信号， 包含着人体心脏器官和血液循环系统丰富的生理、病理信息。当一定波长的光束照射到皮肤表面时，光束将通过投射或反射方式传送到光电传感器。由于受到皮肤肌肉组织和血液的吸收衰减作用，光电传感器检测到的光电强度会有一定程 度的减弱。当心脏收缩时， 外周血管扩张，血容量最大，光吸收最强，因此检测到的光信号强度最小；当心脏舒张时，外周血管收缩，血容量最小，光吸收最弱，因此检测到的光信号强度最大，使得光电传感器检测到的光强度随心脏搏动而呈现脉动性变化。将此光强度 变化信号转换为电信号， 再经放大后即可反映出外周血管血流量随心脏搏动的变化［1］ 。PPG 信号对于临 床诊断和救护有重要的指导意义，但是由于PPG 信号 在采集过程中易受体内、 体外各种因素干扰，信号波形容易受到影响，为信号特征参数的提取带来很大困难，因此目前对PPG 信号的应用还主要限于提取其振幅 来计算血氧饱和度、 根据频率来得到心率上。可见，获取高质量的PPG 信号是其在临床上得到推广的重要基础。 LabVIEW 是美国国家仪器公司（NI ）推出的虚拟仪器开发平台，是计算机辅助测试（CAT ）领域的一项重要技术。基于图形化编程语言（G 语言）的Lab-VIEW 提供了功能强大的函数模块库，包含数学、仪器I /O 和信号处理等方面的函数。利用LabVIEW 软件可直接对经由PPG 信号硬件采集系统采集到的数字信号进行处理，利用软件的功能来设计低通滤波器，避免了滤波器硬件电路的设计，在降低设计难度的同时增加了滤波处理的精度，更可有效避免在滤波过程中引入的噪声和信号失真，使信号保持较高的真实性。因此，基于LabVIEW 来开发PPG 信号采集系统具有广阔的应用前景。
五邑大学 电子系统设计开题报告 题目：脉搏测量仪 五邑大学教务处制 2011年8月
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 在先进科学技术的推动下，医疗仪器的相关技术日新月异，全球医疗仪器的发展朝微小化迈进。便携式、低功耗的心率计会越来越受到人们的青睐。长期以来，各种静态的、动态的、随身携带的、远程遥控的心率计已经相继问世。 由于心率和心率变异是临床心血管疾病诊断所需要的重要生理参数，有关心率和心率计的研究一直以来成为医学、电子学、工程技术领域科研的工作者们的涉足焦点。在国外到06年底，已经开始研究可佩戴式心率计。植入人体式心率计。国内的心率计产品由于受相关科学水平及生产设备的限制，功能和集成度不及国外。 脉搏测量仪的发展主要向以下几个趋势发展： （1）自动测量脉搏并且对所得到的脉搏进行自动分析。 目前很多脉搏测量仪都具有检测血氧等其他功能，但是对于这些信号的分析和诊断还需要一些有经验的医生观察，进行分析以 后才能确认结果，浪费大量的人力，且认为引入的误差较大。因 此，未来脉搏自动监测的内容将更加详细，自动分析诊断的功能 也将更加强大。 （2）数字化技术等先进技术的应用。 随着数字科学技术的发展，脉搏测量仪的集成度将更高，更便于携带。数字信号处理的运用将使干扰更小，测量更加准确。 （3）多功能化越来越明显。 目前的脉搏测量仪，一般都有测试血氧、心电图等功能，单纯的脉搏测量仪已经很少见到。随着电子技术的发展，脉搏测量仪 必将实现更多的功能。 设计中使用到的系统利用压电陶瓷片将脉搏转化为电压信号，经过信号调理后利用AT89S51单片机进行信号采集和处理，在短时 间内，测量人体一分钟的脉搏数，并将心率进行实时显示，便于 携带。达到了方便、快速、准确测量心率的目的。这样的脉搏测 量系统性能良好，结构简单，性价比高，输出显示稳定，比较适 应大众化，适合家庭进行自我检查以及医院护士进行每日的临床 记录。 3．研究意义和目的 （1）通过该课题学习掌握心率测量的原理、方法、实现过程。 （2）学会相关的单片机知识，能够较全面的融合电路、电子技术、信号采集和处理、程序设计等等的专业知识。 （3）使中医更加科学化，不是单凭经验就得出患病的诊断。 （4）实现脉搏的可见性，方便家庭和护士临床检查使用。
医用电子设计报告 光电脉搏信号检测电路 医仪一班黄爽3004202313 一、设计目的与意义 脉搏的概念： 脉搏的广义内容包括心尖搏动波、动脉波和静脉波。其共同特点是频率甚低。动脉脉搏为一般所说的脉搏，由心脏节律性地收缩和舒张引起主动脉中的容积和压力发生改变，从而使动脉管壁出现振动而产生的。脉搏产生后沿管壁向全身动脉传播，在身体浅表有动脉通过的部位，都可触摸到脉搏。所以动脉波的测量相对来说比较方便。 正常动脉波形如图。它由以下几个部分组成。上升支：在心室快速射血期，动脉血压迅速上升，管壁被扩张，形成脉搏波形中的上升支；下降支：心室射血的后期。射血速度减慢，进入主动脉的血量少于由主动脉流向外周的血量，故被扩张的大动脉开始回缩，动脉血压逐渐降低，形成脉搏波形中下降支的前段。随后，心室舒张，动脉血压继续下降，形成下降支的其余部分。因为心室舒张时室内压下降，主动脉内的血液向心室方向返流。这一返流使主动脉瓣很快关闭。返流的血液使主动脉根部的容积增大，并且受到闭合的主动脉瓣阻挡，发生一个返折波，因此在降中峡的后面形成一个短暂的向上的小波，称为降中波。老年人或者高血压病人由于血管顺应性较差，所以降中波不明显或者消失。血管弹性不良而硬化时，上升及下降段也均呈陡峭状。 脉搏能反映心血管系统多方面的状态，如心跳的频率和节律、心脏的收缩力、血管充盈度、动脉管壁的弹性等等。所以脉搏的测定是一项重要的临床检查顶目。中医更将扪脉作为诊治疾病的主要方法。在中医现代化研究中，对脉搏的分析更为细致，可以分辨出迟脉、数脉、代脉、浮脉、弦脉、滑脉和涩脉等等。其中有以频率之不同而区分的（如迟脉、数脉），有以节律区分的（如结脉、代脉），有以深浅和形态区分的（如弦脉、滑脉、涩脉）等。这就要求在设计脉搏传感器时，要对其灵敏度、频响、拾取信号的方向等作认真的考虑。