题目:脉搏测试仪设计
摘要
摘要：本脉搏测量仪在我们的日常生活中已经得到了非常广泛的应用。为了提高脉搏测量仪的简便性和准确度，本课题设计了一种基于51单片机的脉搏测量仪。系统以STC89C52单片机为核心，以脉搏传感器SC0073为传感器，并利用单片机系统部定时器来计算时间，脉搏信号通过以AD620A组成的前置放大电路、滤波电路、整形电路后输入至单片机。单片机通过对脉冲累加得到脉搏跳动次数，时间由定时器定时而得。系统以LCD1602动态显示一分钟脉搏次数。系统还设置有清零键，方便系统重新测量。
关键字：脉搏测量仪，STC89C52单片机，脉搏传感器
Abstract:The Pulse measuring instrument in our daily life has been very widely. In order to improve the simplicity of the pulse of the measuring instrument and accuracy, this topic design based on 51 SCM pulse measuring instrument. System to STC89C52 microcontroller as the core, the pulse transducer SC0073 for sensors, and using single chip puter system internal timer to measure time, pulse signal through ponent to AD620A the preamplifier and filter circuit, plastic circuit input to the microcon- -troller. Single chip microputer to pulse accumulate get through the pulse frequency, time by the timer timing. System LCD1602 to dynamic display a minute in pulse rate. The system also set a reset button, convenient the system to measure.
Keywords:pulse measuring instrument，STC89C52 single-chip microputer，Pulse transducer
目录1.前言1
1.1设计背景1
1.2脉搏测量仪的开展与应用2
2.总体方案设计3
2.1方案比拟3
2.2方案选择5
3.单元模块设计6
3.1各单元模块功能介绍及电路设计6
3.1.1前置放大电路6
3.1.2 滤波电路8
3.1.3 同相放大电路8
3.1.4 整形电路8
3.1.5电源模块8
3.2 电路参数计算及元器件的选择9
3.2.1滤波器参数的选择10
3.2.2 同相放大器参数选择11
3.2.3整形电路11
3.3特殊器件介绍12
3.3.1 传感器SC007312
3.3.2 STC89C5213
3.3.3 LM324介绍16
4.软件设计17
4.1软件设计所用工具17
4.1.1Protues简介17
4.1.2 Altium Designer简介18
4.2软件设计18
4.2.1软件构造图18
5.硬件调试20
5.1前置放大电路调试20 5.2滤波电路调试21
5.3整形电路调试23
6.结论24
7.总结与体会25
8.参考文献27
附录1：原理图及PCB图28附录2:实物图33
附录3：源程序33
1.前言
1.1设计背景
脉搏携带有丰富的人体XX状况的信息，自公元三世纪我国最早的脉学专著?脉经?问世以来，脉学理论得到不断的开展和提高。在中医四诊〔望、闻、问、切〕中，脉诊占有非常重要的位置。脉诊是我国传统医学中最具特色的一项诊断方法，其历史悠久，容丰富，是中医“整体观念〞、“辨证论证〞的根本精神的表达与应用。脉诊作为“绿色无创〞诊断的手段和方法，得到了中外人士的关注。但由于中医是靠手指获取脉搏信息，虽然脉诊具有简便、无创、无痛的特点易为患者承受，然而在长期的医疗实践中也暴露出一些缺陷。首先，切脉单凭医生手指感觉区分脉象的特征，受到感觉、经历和表述的限制，并且难免存在许多主观臆断因素，影响了对脉象判断的规化；其次，这种用手指切脉的技巧很难掌握；再那么，感知的脉象无法记录和保存影响了对脉象机理的研究。脉诊的这种定性化和主观性，大大影响了其精度与可行性，成为中医脉诊应用、开展和交流中的制约因素。为了将传统的中医药学发扬光大，促进脉诊的应用和开展，必须与现代科技相结合，实现更科学、客观的诊断。
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，根据脉搏的跳动进展计数。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，即使这样做还是比拟费时，而且精度也不高。为了提高脉搏测量的准确与速度，多种脉搏测量仪被运用到医学上来，从而开辟了一条全新的医学诊断方法。
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、妊娠症检测、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。
1.2脉搏测量仪的开展与应用
随着科学技术的开展，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。指脉测量比拟方便、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：耳脉测量比拟干净，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。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、脉搏检测的准确度低等缺点。
本次我们的智能脉搏测试仪设计是基于STC89C52单片机，以压电薄膜力敏元件作为输入传感器，最后以LCD1602显示一分钟脉搏跳动的次数。整个系统是以STC89C52为核心，由力敏传感器作为输入，通过对输入信号进展放大并抑制共模信号、滤波、整形传输到单片机处理，信号处理后驱动LCD1602显示一分钟脉搏跳动的次数。
2.总体方案设计
通过查阅一些资料，并结合了自己的实际情况，我们主要提出了两种设计方案来实现脉搏测试仪的功能。下面我将对两种方案的框图和原理进展比拟，然后说明我选择方案的原因。
2.1方案比拟
方案一：光电脉搏测试仪
方案一原理框图如图2-1所示：
图2.1 方案一构造框图
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，这就外部中断信号
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展计算处理后把结果送到数码管显示。
方案二：压电脉搏测试仪
方案二原理框图如图2.2所示
图2.2 方案二构造框图 当人的脉搏每跳动一次，薄膜式压电传感器受到一个微小的压力后输出一个微小的电压。从传感器输出的微小电压经过仪用放大器抑制共模信号后放大输出，然后再通过二阶压控低通滤波器滤去50Hz 的工频信号和测量时有抖动带来的干扰，通过整形电路后的信号送入单片机。单片机电路对输入的脉冲信号进展处理计算后把结果送到LCD 显示实现了脉搏每跳动一次，LCD 的数值加1定时一分钟后显示最后的数值。
2.2方案选择
光电传感器由红外发光二级管和红外接收三极管组成。采用GaAs红外发光二极管作为光源时，可根本抑制由呼吸运动造成的脉搏波曲线的漂移。红外接收三极管在红外光的照射下能产生电能，它的特性是将光信号转换为电信号。在此方案中，红外接收三极管和红外发射二极管相对摆放不是很适宜的话，对最后的结果有很大影响，误差较大。压电薄膜力敏元件是一种高新能、低本钱动态微压传感器，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，再经传感器部放大电路转换成电压输出。该传感器具有灵敏度高、体积小、重量轻等特点，广泛应用于医疗、工业控制、交通等领域。最后，综合了测量精度和难度等因素，我们选择了方案二。
3.单元模块设计
本节主要介绍系统各单元模块的具体功能、电路构造、工作原理、以及各个单元模块之间的联接关系；同时本节也会对相关电路中的参数计算、元器件选择、以及特殊器件进展必要说明。
3.1各单元模块功能介绍及电路设计
设计中包括前置放大电路、滤波电路、放大电路、整形电路。
3.1.1前置放大电路
前置放大电路选用AD620,既能到达放大目的又能有效抑制共模信号。电路图如图3.1所示
图3.1 AD620放大电路
AD620采用8引脚SOIC和DIP封装，尺寸小于分立式设计，并且功耗较低(最大电源电流仅1.3 mA)，因此非常适合电池供电的便携式(或远程)应用。AD620具有高精度(最大非线性度40 ppm)、低失调电压(最大50 µV)和低失调漂移(最大0.6
µV/°C)特性，是电子秤和传感器接口等精细数据采集系统的理想之选。它还具有低噪声、低输入偏置电流和低功耗特性，使之非常适合ECG和无创血压监测仪等医疗应用。
AD620 由传统的三运算放大器开展而成, 但一些主要性能却优于三运算放大器构成的仪表放大器的设计, 如电源围宽(±2. 3～±18 V ) , 设计体积小, 功耗非常低(最大供电电流仅1. 3 mA ) , 因而适用于低电压、低功耗的应用场合。
AD620 的单片构造和激光晶体调整, 允许电路元件严密匹配和跟踪, 从而保证电路固有的高性能。AD620 为三运放集成的仪表放大器构造, 为保护增益控制的高精度, 其输入端的三极管提供简单的差分双极输入, 并采用β工艺获得更低的输入偏置电流, 通过输入级部运放的反应, 保持输入三极管的集电极电流恒定, 并使输入电压加到外部增益控制电阻RG上。AD620 的两个部增益电阻为24.7 KΩ, 因而增益方程式为
对于所需的增益, 那么外部控制电阻值为
3.1.2 滤波电路
滤波电路的作用实质上是选频，即允许某一局部频率的信号顺利通过，而将另一局部频率的信号滤掉。在无线电通信、自动测量和控制系统中，常常利用滤波电路进展模拟信号的处理，如用于数据传送、抑制干扰等。在模拟电路中，根据工作信号的频率围，滤波电路有很多种类，有低通，高通，带通和带阻等滤波电路。低通滤波器是指低频信号能够通过而高频信号不能通过的滤波器；高通滤波器那么刚好相反，能通过高频信号而低频信号不能通过；带通滤波器是指频率在某一个围的信号能通过，而在此频率围外的信号不能通过；带阻滤波器刚好相反，在特定围，信号均被阻断，频率以外的信号均允许通过。在本次设计中采用的是二阶压控有源低通滤波器，把干扰信号即高频信号滤掉。
3.1.3 同相放大电路
从滤波器输出的信号很小考虑增加一级同向放大电路放大电压。同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻抗很低的特点，广泛用于模拟电路中。
3.1.4 整形电路
经过放大滤波后的脉搏信号仍是不规那么的脉冲信号，且有低频干扰，仍不满足送入单片机计数脉冲的要求，必须采用整形电路，这里选用了滞回电压比拟器。
3.1.5电源模块
数字电源是采用数字方式实现电源的控制、保护回路与通信接口的新型电源技术。数字电源是为了克制现代电源的复杂性而提出的，它实现了数字和模拟技术的融合，提供了很强的适应性与灵活性，具备直接监视、处理并适应系统条件的能力，能够满足几乎任何电源要求。改变性能时不需要改变硬件，容易实现定时，可以到达很高精度。数
字电源是由经变压器变压和电桥整流电容滤波后再由三端稳压器7805转换为+5V以及7905转换为-5V的数字电源，为系统数字局部提供电源。其原理图如图3.2、图3.3所示。
图3.2 数字电源电路图
图3.3数字电源电路图
3.2 电路参数计算及元器件的选择
设计过程过检测到脉冲信号幅值与频率，分别设计参数适宜的电路，如放大电路与滤波电路。
3.2.1滤波器参数的选择
二阶低通滤波器采用巴特沃斯逼近查表得到。设计过程根据脉搏信号的特点，我们需要设计滤波电路截至频率为4Hz左右，滤波电路选择运算放大器和适合的电阻电容组成。那么电路图如图3.3所示
图3.3滤波电路图
截至频率f c=4H Z,
通过查表可得
选=10uf, K=2.5
设计过程中取A V=1,
R4+R5=3.5KΩ，R7+R10=10.1KΩ
3.2.2 同相放大器参数选择
同向放大电路如图3.4所示。同向放大电路其闭环增益A V=1+R13/R12,由实际情况考虑将信号再放大100倍，所以选择R13=4.7KΩ,R12=47Ω,放大倍数为101倍，满足了实际的需要。
图3.4同相放大电路
3.2.3整形电路
设计过程中由二级放大电路得到的信号幅值可知,为了单片机能够很好的进展计数,需要用到整形电路。设计中整形电路是有运算放大器组成的比拟器，设置比拟器的参考电压为0.3伏左右整形电路如图3.5所示
图3.5整形电路
3.3特殊器件介绍
特殊器件包括SC0073、STC89C52、LM324。
3.3.1 传感器SC0073
动态微压传感器是一种高性能、低本钱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，在经传感器部兴旺电路转换成电压输出。
该传感器具有灵敏度高，抗过载及冲击能力强，抗干扰性好、操作简便、体积小、重量轻、本钱低等特点，广泛应用于医疗、工业控制、交通、平安防卫等领域。
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
其它机电转换、动态力检测
Sc0073的外形图如图3.6所示
图3.6 SC0073外形图
3.3.2 STC89C52
STC89C52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。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断构造，全双工串行口。另外STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停顿工作，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容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停顿，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。封装如图3.7所示。
图3.7 STC89C52封装图
引脚功能：
Vcc：电源电压
GND：接地
P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I／0口，也即地址／数据总线复用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1〞可作为高阻抗转入端用。
Pl口：P1是一个带有部上拉电阻的8位双向I／O口，P1的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口写“1〞，通过部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用时，因部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电萌。
P2口：P2是一个带有部上拉电阻的8位双向I／O口，P2的输出缓冲级可驱动〔吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口写“1〞，通过部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，作输入口使用时，因为部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。
P3口：：①可以作为输入/输出口，外接输入/输出设备。②作为第二功能使用。
RST：复位输入。当振荡器工作时，RST引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。
ALE/PROG：当外部程序存储器或数据存储器时，ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。即使不外部存储器，ALE仍以时钟振器频率的1／6输出固定的正脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。
PSEN：程序存储允许〔PSEN〕输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C51由外部程序存储器取指令(或数据)时．每个机器周期两次PSEN有效，即输出两个脉冲。在此期间，当外部数据存储器，这两次有效的PSEN信号不出现。
EA／VPP：EA＝0，单片机只外部程序存储器。EA＝1，单片机部程序存储器。
XTALI：振荡器反相放大器的及部时钟发生器的输入端。
XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。
STC89C52单片机的特点：
8K字节程序存储空间；
512字节数据存储空间；
带4K字节EEPROM存储空间;
可直接使用串口下载；
3.3.3 LM324介绍
LM324 是四运放集成电路，它采用14 脚双列直插塑料封装.它的部包含四组形式完全一样的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。
每一组运算放大器有5个引出脚，其中“+〞、“-〞为两个信号输入端，“V+〞、“V-〞为正、负电源端，“Vo〞为输出端。两个信号输入端中，Vi-〔-〕为反相输入端，表示运放输出端Vo 的信号与该输入端的相位相反；Vi+〔+〕为同相输入端，表示运放输出端Vo 的信号与该输入端的相位一样。
由于LM324 四运放电路具有电源电压围宽，静态功耗小，可单电源使用，
价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。
图3.8 LM324引脚图
Lm324具有14个管脚。每个管脚工作时有不同的接法，同时每个管脚工作电压也不同，如表1所示。
引脚功能电压〔V 〕引脚功能电压〔V〕
1 输出1 3.0 8 输出3 3.0
2 反向输入1 2.7 9 反向输入
3 2.4
4.软件设计
设计过程中为了提前预知设计结果是否正确，用到了各种仿真设计软件，这局部主要介绍软件设计。
4.1软件设计所用工具
设计中用到的软件包括Protues、Altium Designer。
4.1.1Protues简介
Proteus 软件是由英国Labcenter Electronics 公司开发的EDA工具软件，已有近20年的历史，在全球得到了广泛应用。Proteus 软件的功能强大，它集电路设计、制版及仿真等多种功能于一身，还能够对微处理器进展设计和仿真，并且功能齐全，界面多彩，是近年来备受电子设计爱好者青睐的一款新型电子线路设计与仿真软件。
Proteus软件和我们手头的其他电路设计仿真软件最大的不同即它的功能不是单一的。它的强大的元件库可以和任何电路设计软件相媲美；它的电路仿真功能可以和Multisim相媲美，且独特的单片机仿真功能是Multisim及其他任何仿真软件都不具备的；
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
脉搏测试仪 工作原理 本设计采用单片机AT89C51为控制核心，实现脉搏测量仪的基本测量功能。脉搏测量仪硬件框图如下图2.1 所示： 图 2.1 脉搏测量仪的工作原理 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液晶显示。 光电传感器的原理 根据朗伯一比尔(Lamber —Beer)定律，物质在一定波长处的吸光度和他的浓度成正比。当恒定波长的光照射到人体组织上时，通过人体组织吸收、反射衰减外部中断信号 光电传 感器 低通放大器 比较器和振荡器 单片机 AT89C51 数码显 示电路 外部晶振
后，测量到的光强将在一定程度上反映了被照射部位组织的结构特征[7]。 脉搏主要由人体动脉舒张和收缩产生的，在人体指尖组织中的动脉成分含量高，而且指尖厚度相对其他人体组织而言比较薄，透过手指后检测到的光强相对较大，因此光电式脉搏传感器的测量部位通常在人体指尖。 手指组织可以分成皮肤、肌肉、骨骼等非血液组织和血液组织，其中非血液组织的光吸收量是恒定的，而在血液中，静脉血的搏动相对于动脉血是十分微弱的，可以忽略。因此可以认为光透过手指后的变化仅由动脉血的充盈而引起的，那么在恒定波长的光源照射下，通过检测透过手指的光强将可以间接测量到人体的脉搏信号[7]。 光电传感器的结构 传感器由红外发光二级管和红外接收三极管组成。采用GaAs红外发光二极管作为光源时，可基本抑制由呼吸运动造成的脉搏波曲线的漂移。红外接收三极管在红外光的照射下能产生电能，它的特性是将光信号转换为电信号。在本设计中，红外接收三极管和红外发射二极管相对摆放以获得最佳的指向特性。 从光源发出的光除被手指组织吸收以外，一部分由血液漫反射返回，其余部分透射出来。光电式脉搏传感器按照光的接收方式可分为透射式和反射式2种[8]。其中透射式的发射光源与光敏接收器件的距离相等并且对称布置，接收的是透射光，这种方法可较好地反映出心律的时间关系。因此本系统采用了指套式的透射型光电传感器, 实现了光电隔离,减少了对后级模拟电路的干扰。结构如图3.2所示。 图3.2 透射式光电传感器 光电传感器检测原理 检测原理是: 随着心脏的搏动，人体组织半透明度随之改变：当血液送到人体组织时，组织的半透明度减小，当血液流回心脏，组织半透明度则增大；这种现象在人体组织较薄的手指尖、耳垂等部位最为明显[5]。因此本设计将红外发光
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
五邑大学 电子系统课程设计 题目：脉搏心率测试仪测试与制作 院系信息工程学院 专业电子信息工程 学号 学生姓名 指导教师陈鹏讲师 报告日期2013年1月
脉搏心率测试仪测试与制作 引言 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。本系统是采用STC89C52单片机为核心而制作的一种实用型脉搏测量仪。采用红外发射管和接收管对人体的脉搏心率进行数据采集，得到的信号滤波放大整形后送入STC89C52单片机进行采集和处理。单片机将采集到的脉搏心率在液晶LCD1602上实时显示出来。本文将首先描述本设计的整体思路，然后介绍各个部分设计中的细节，最后列出完善的计算和处理方式与结果。 1.设计解析与设计方案介绍 平均心率值是指一分钟内心脏实际跳动的次数，本心率测量仪是测试平均心率值，测量方法主要有两种: 一种是心电测量. 即根据心电图上相邻二次波形之间的间隔时间来计算心率值; 另一种是脉搏测量。通常心脏的跳动与脉搏的跳动是同步的, 因此只需测出脉搏跳动次数就可以知道心率值测量脉搏是通过记录处理脉搏传感器发出的指脉电信号来实现的。本方案选择的比较简单直接的脉搏测量方式。 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。本系统设计了指套式的透射型光电传感器, 实现了光电隔离,减少了对后级模拟电路的干扰。采用指套式的透射型光电传感器模块对人体实行心率数据采集，采集所得信号通过放大电路模块实行电信号放大，然后信号通过滤波电路模块进行滤波（特别滤除50Hz市电干扰），再通过整形稳压电路进行整形后，得到幅值在0~5v的正弦信号，再最后将信号通过斯密特比较器NE555形成矩形波并送入单片机控制显示电路模块实现平均心率结果显示。 其具体总体结构框架如图1.1：
题目:脉搏测试仪设计 摘要 摘要：本脉搏测量仪在我们的日常生活中已经得到了非常广泛的应用。为了提高脉搏测量仪的简便性和准确度，本课题设计了一种基于51单片机的脉搏测量仪。系统以STC89C52单片机为核心，以脉搏传感器SC0073为传感器，并利用单片机系统部定时器来计算时间，脉搏信号通过以AD620A组成的前置放大电路、滤波电路、整形电路后输入至单片机。单片机通过对脉冲累加得到脉搏跳动次数，时间由定时器定时而得。系统以LCD1602动态显示一分钟脉搏次数。系统还设置有清零键，方便系统重新测量。 关键字：脉搏测量仪，STC89C52单片机，脉搏传感器 Abstract:The Pulse measuring instrument in our daily life has been very widely. In order to improve the simplicity of the pulse of the measuring instrument and accuracy, this topic design based on 51 SCM pulse measuring instrument. System to STC89C52 microcontroller as the core, the pulse transducer SC0073 for sensors, and using single chip puter system internal timer to measure time, pulse signal through ponent to AD620A the preamplifier and filter circuit, plastic circuit input to the microcon- -troller. Single chip microputer to pulse accumulate get through the pulse frequency, time by the timer timing. System LCD1602 to dynamic display a minute in pulse rate. The system also set a reset button, convenient the system to measure. Keywords:pulse measuring instrument，STC89C52 single-chip microputer，Pulse transducer
脉搏测试仪设计 1、设计目的 〔1〕熟悉脉搏测试仪的电路组成，工作原理和设计方法；〔2〕加深对电子电路的掌握，学会基于模拟电路的课程设计。 2、设计任务 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局部。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毫伏〕。具体要求： 〔1〕实现在30~60秒测量1分钟的脉搏数。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 〔2〕用传感器将脉搏跳动的转换为电压信号并放大整形和滤波。〔3〕测试误差不小于2/min。 3、设计要求 〔1〕合理的设计硬件电路，说明工作原理及设计过程，画出相关的电路原理图〔运用Multisim电路仿真软件〕； 〔2〕选择常用的电器元件〔说明电器元件选择的过程和依据〕； (3) 对电路进展局部或整体仿真分析； 〔4〕按照规要求，按时提交课程设计报告，并完成相应辩论。
4、参考资料 〔l〕立主编. 电工学实验指导. ：高等教育，2005 〔2〕高桔祥主编. 电子技术根底实验与课程设计. ：电子工业，2004 〔3〕云，等编著.现代电子技术实践课程指导.：机械工业，2003 目录 一、设计要求3 二、设计的作用、目的3 三、设计的具体表达4 1、系统概述4 2、单元电路设计、仿真与分析5 四、心得体会及建议17 五、附录19 六、参考文献20
脉搏测试仪设计报告 一、设计要求 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局部。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毫伏〕。 具体要求： 1、实现在30~60秒测量1分钟的脉搏数。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。 2、用传感器将脉搏跳的动转换为电压信号，并加以放大整形 和滤波。 3、测试误差不小于2/min。 二、设计的作用、目的
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
---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
动脉血压测量实验报告 动脉血压测量实验报告 引言： 动脉血压是评估人体健康状况的重要指标之一。通过测量动脉血压，我们可以了解到心血管系统的功能状态以及患者是否存在高血压等疾病。本实验旨在探究动脉血压的测量方法以及影响因素，并通过实际操作来提高我们对动脉血压测量的理解。 实验过程： 1. 实验前准备 在进行动脉血压测量实验前，我们需要准备一台血压计、一个血压袖带以及一支听诊器。确保仪器的清洁和正常使用。 2. 实验操作 （1）正确佩戴袖带 将袖带绕在被测者的上臂上，袖带的下缘应位于肘关节上方2.5厘米处。袖带应紧贴皮肤，但不要过紧。 （2）确定起始压力 关闭血压计的气阀，将袖带充气至不再听到脉搏声为止。记录此时的压力，即为起始压力。 （3）测量收缩压 缓慢地松开袖带的气阀，让气压逐渐下降。当听到第一次清晰的脉搏声时，记录此时的气压，即为收缩压。 （4）测量舒张压
继续松开袖带的气阀，直到听到脉搏声消失。记录此时的气压，即为舒张压。（5）记录测量结果 将收缩压和舒张压的数值记录下来，并计算出平均动脉压（MAP）。 结果与讨论： 我们进行了多次动脉血压的测量，得到了一系列的数据。通过对数据的分析， 我们发现动脉血压的测量结果受到多种因素的影响。 首先，袖带的使用方法和位置对测量结果有重要影响。袖带过紧或过松都会导 致测量结果的不准确。因此，在进行测量时，我们需要确保袖带的紧贴程度适当，并将其正确放置在上臂上。 其次，被测者的心理状态和身体姿势也会对测量结果产生影响。紧张、焦虑或 过度疲劳的状态会导致血压升高，而平静、放松的状态则会使血压降低。此外，身体姿势的改变也会对血压值产生影响，例如，坐位和卧位时的血压数值可能 存在差异。 此外，我们还注意到个体差异对血压测量结果的影响。不同年龄段、性别和体 质的人群在血压数值上存在差异。因此，在进行血压测量时，我们需要考虑到 被测者的个体特点，并进行相应的调整。 结论： 通过本次实验，我们对动脉血压的测量方法和影响因素有了更深入的了解。正 确佩戴袖带、注意被测者的心理状态和身体姿势，以及考虑个体差异等因素， 都是保证测量结果准确性的重要步骤。动脉血压测量作为一项重要的医学检查 手段，对于评估人体健康状况和预防心血管疾病具有重要意义。我们希望通过 这次实验，能够提高对动脉血压测量的认识和技能，为日后的临床实践打下基
2023年脉诊仪行业市场研究报告 脉诊仪是一种能够通过测量人体脉搏来检测人体健康状况的仪器。它通过识别脉搏的节律、频率、力度和质地，来帮助医生判断一个人的健康状况。随着人们对健康的重视程度不断提高，脉诊仪的市场需求也在不断增加。 目前，脉诊仪市场主要分为两个主要部分：医院和家庭。在医院方面，脉诊仪广泛应用于临床诊断和监测，能够提供准确的健康数据，帮助医生做出准确的诊断和治疗。而在家庭方面，脉诊仪则成为了越来越多人关注自己健康的工具。 据调查数据显示，近年来，随着人们对健康的重视程度不断提高，脉诊仪市场需求明显增加。根据市场研究机构的数据显示，全球脉诊仪市场规模在2020年达到了10亿美元，预计到2025年将增长到15亿美元。其中，亚太地区是目前全球脉诊仪市场的最大消费者，占据了市场的45％，其次是欧洲和北美地区。 脉诊仪市场的增长主要受到以下几个因素的推动： 1. 受益于科技进步，脉诊仪的技术不断提高。传统的脉诊仪通常需要医生通过手感来判断脉搏的情况，容易受主观因素影响。而随着技术的发展，出现了一些可以自动识别和记录脉搏的脉诊仪。这些新型脉诊仪不仅提高了准确性，也提高了数据处理的效率，进一步促进了市场的发展。 2. 人们对健康的重视程度不断提高。随着生活水平的提高和健康意识的增强，人们越来越关注自己的健康状况。脉诊仪可以帮助人们实时监测自己的健康状况，及时发现问题，预防疾病的发生，因此受到了越来越多人的青睐。
3. 医疗服务的不断改善也推动了脉诊仪市场的发展。随着医疗服务的不断改善，人们对个性化医疗的需求也越来越高。脉诊仪作为一种能够提供个性化健康数据的工具，能够帮助医生更好地了解病人的健康状况，制定个性化的治疗方案，因此在医疗行业得到了广泛应用。 虽然脉诊仪市场发展前景广阔，但也面临一些挑战。首先，脉诊仪的价格相对较高，不易被普通消费者所接受。其次，脉诊仪的准确性和稳定性也需要进一步提高，以满足医疗行业的需求。此外，脉诊仪的使用要求医生具备一定的专业知识和技能，因此在推广和普及方面也存在一定的难度。 综上所述，脉诊仪市场具有巨大的发展潜力。随着人们对健康的重视度不断提高，医疗服务的不断改善，以及脉诊仪技术的不断提升，脉诊仪市场将迎来更加广阔的发展前景。同时，在市场推广和普及方面仍然需要加大努力，以进一步推动市场的发展。
五邑大学 电子系统设计报告 题目：脉搏心率测试仪测试与制作 院系信息工程学院 专业电子信息工程 学号 学生姓名 指导教师陈鹏 报告日期2012年12月
电子系统设计报告 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。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。在人体组织较薄的手指尖通过红外对管来获得采集信号。 一、课程设计实验目的： 1．通过对电子技术的综合运用，使学到的理论知识相互融泄贯通，在认识上产生一个飞跃。初步掌握一般电子电路设计的方法，使学生得到一些工程设计的初步训练，并为以后的毕业设计奠定良好基础。 2．培养同学自学能力，独立分析问题、解决问题的能力。对设计中遇到的问题，通过独立思考、查找工具书、参考文献、寻求正确答案；对实验中碰到的一些问题，能通过观察、分析、判断、改正、再实验、再分析等基本方法去解决3．熟练掌握几种常用的单元元件电路的分析和设计方法。 4．学会电路的实验调试和整机指标测试方法，使学生巩固和加深对电子系统设计的理论知识，锻炼学生的动手能力。 二、课程实验设计方案： 把转换为电信号的脉搏信号，在单位时间60s内进行记数，并用数字显示其记数值，从而直接得到每分钟的脉搏数。 三、设计要求及技术指标 它的基本功能是：用传感器将脉搏的跳动转换为电信号，并加以放大，整形和滤波。在短时间内（60s)测出每分钟的脉搏数。它的作用可以在60S内测量脉搏数，并且显示其数字。正常人脉搏为60-80次每分钟，婴儿为90-100次每分钟，老人为100-150次每分钟。 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，小孩为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。 三、设计要求及基本功能。 1．设计要求： 以STC89C52单片机为核心控制芯片，光电式脉搏波传感器采集信号，