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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，静脉血的搏动相对于动脉血是十分微弱的，可以忽略，因此可以认为光透过手指后的变化仅由动脉血的充盈而引起的，那么在恒定波长的光源的照射下，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。
2012年陕西省“Ti杯”电子设计大赛论文报告项目名称：便携式心率计的设计参赛学校：长安大学所属院系：信息工程学院参赛队员：李万民周奇张洁指导老师：徐志刚引言率在健身器系统中是一个重要的反馈信号，它反映了人们在锻炼时的身体状况，对人的生命系统起着重要的监护作用。
心率测量的准确与否，直接影响着人们在锻炼时的心理状态，过去人们测量脉搏时常用的方法是使用测量脉搏的听诊器，或者使用吸附在人体上的电极等老式测量方法，这些方法无疑都不便于室外场所使用。
本心率计在设计时就充分考虑到了这一点。
它采用基于光电对射管的健身器心率测量的硬件及软件系统设计。
通过获取位于光电对射管中间的人手指耳垂部分的血液浓度的变化信号，经过滤波放大等信号调理，使心率信号转化为单片机可直接计量的方波信号。
本文介绍的心率测量系统已在作者研制的健身器系统中得到了大量的应用，应用效果理想。
摘要方案原理：随着心脏的搏动，人体组织半透明度随之改变。
当血液送到人体组织时，组织的半透明度减小；当血液流回心脏，组织的半透明度增大。
这种现象在人体组织较薄的手指尖、耳垂等部位最为明显。
因此，本心率计将红外发光二极管产生的红外线照射到人体的上述部位，并用装在该部位另一侧或旁边的红外光电管来检测机体组织的透明程度并把它转换成电信号。
由于此信号的频率与人体每分钟的脉搏次数成正比，故只要把它转换成脉冲并进行整形、计数和显示，就能实现实时检测脉搏次数的目的。
设计分为三个模块，心率信号的采集模块，心率信号的滤波处理模块，单片机控制模块。
本报告中里，第三部分详细介绍了系统的硬件设计，第四部分详细介绍了系统的软件设计，第五部分对系统功能和指标进行了测试分析，第六部分对本次设计进行了改进总结。
目录一、引言 (1)二、摘要 (1)三、硬件设计 (3)3.1 总体构想 (3)3.2 信号获取 (3)3.3 信号处理 (5)四、软件设计 (8)4.1 (3)4.2 (3)4.3 (3)五、测试分析 (5)4.1 (3)4.2 (3)4.3 (3)六、设计总结…….....……...…...………………………...…硬件设计1、总体构想心率检测的SoC 系统框图用混合信号SoC 设计心率信号的处理系统，就需要低功耗和低电压的供给，所以电源电压为3.3V。
便携式心率测试仪(开题报告)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、国内外研究现状与水平及研究意义、目的。
1．课题便携式心率测试仪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。
收稿日期：2006-06-19作者简介：黄红霞（1979— ），女，湖北咸宁人，助教，本科。
文章编号：1008-8245（2006）06-0057-03便携多功能心率计的设计黄红霞 严 伟（黄石理工学院电气与电子信息工程学院，湖北黄石435003）摘 要：介绍基于MCS -51单片机的便携多功能心率计的硬件和软件设计，从ECG 波形中提取R 矩形波，采用R -R 间期法，快速准确地测量心率，在测量心率的同时可进行体温判断，克服了传统便携式心率计不能实时监测体温，不可判断可疑高危体温的缺点。
关键词：心率；体温；R -R 间期法；单片机中图分类号：TH772.2 文献标识码：AThe Design of Portable Multi -functionalHeart Rate CountsHuang Hongxia Yan Wei（Schooi of Eiectricai and Eiectronic Information Engineering ，Huangshi Institute of Technoiogy ，Huangshi Hubei 435003）Abstract ：This paper introduces the hardware and software design of the portabie muiti -functionai heart rate counts based on MCS -51SCM.We can draw the R rectangie wave to adopt the R -R cycie iaws from the ECG waveform to measure the heart rate accurateiy and guicliy.And the body temperature can be judged when the heart rate is meas-ured.It overcomes the shortcomings of the traditionai heart rate counts that can't monitor reai -time body -tempera-ture and can't judge the suspicious high -risl body -temperature.Key words ：heart rate ；body -temperature ；R -R cycie iaws ；SCM心率是临床、手术和生理研究中极为重要的生理参数之一。
五邑大学电子系统设计结题报告题目：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报告日期2012.12.18目录1、摘要 (2)2、课题研究意义 (2)2.1.背景 (2)2.2 设计任务与要求 (2)3、方案设计说明 (2)3.1硬件电路原理分析说明 (2)3.1.1信号放大电路 (2)3.1.2滤波电路 (3)3.1.3整形电路 (4)3.1.4单片机信号处理电路 (4)3.1.5数码管显示电路 (5)3.2软件设计 (6)3.2.1编程环境与开发工具 (6)3.2.2源程序及注解 (7)4、调试过程遇到的问题与解决的方法 (9)5、5、设计总结及体会 (9)6、参考文献 (9)7、附录 (10)1、摘要本文设计了一种基于STC89C51单片机实现的便携式心率测试仪.接受心率测试检测模块发送的信号并对信号进行检测分析并显示，从而实现心率测试功能。
该系统的硬件单元包括信号放大电路、滤波电路、整形电路、单片机控制电路和数码管显示电路。
采用了放大电路后，使得采集的脉搏信号放大到整形电路要求的电压幅度。
滤波电路消除了干扰，得到特定频率的低频信号。
整形电路把模拟信号转换成单片机能够处理的数字信号。
单片机内的处理程序将接收到的信号进行监测分析，得出心率值，经单片机I/O口发送给由数码管组成的显示模块显示。
2、课题研究意义2.1背景1）健康的重要性不言而喻，越来越多的研究表明心率是健康极其重要的指标。
一般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、运动员等，他们都得赶到医院而不能实时测量和预知。
为了贯彻党和国家“预防为主”的医疗方针，满足人们能享受基本医疗保健的愿望，便携式心率测试仪应运而生，也极具市场潜力。
2）心脏病人往往需要经常去医院定期心脏检测，此仪器可以随时将病人的心脏情况记录和保存，并发送给医生，从而给病人带来便捷也有助于治疗；当心脏类疾病突发时，也可以提前将心脏情况发送给医生，从而缩短救援时间，提高救援成功率。
2.2设计任务与要求2.2.1设计任务：设计基于C51单片机的便携式心率测试仪。
2.2.2要求：（1）设计脉搏波放大、滤波、整形电路，实现所采集的脉搏信号的放大、滤波、整形。
（2）设计单片机电路及处理程序与数码管显示电路，实现心率信号的处理与正确显示。
3、方案设计说明3.1硬件电路原理分析说明3.1.1信号放大电路作用：将采集的幅度值过小的心率信号放大到足够大的幅值。
原理：电路如图所示:利用运算放大器实现反向比例放大电路。
运算放大器在深度负反馈的条件下工作于线性区，根据“虚短”和“虚断”的概念对以上电路进行分析，可得：放大器增益Ua=-R17/R16=20 电路采用LM324双极型线性集成放大器，有直流电压增益高(约100dB) 单位增益频带宽等特点，同理再接一级放大器后放大增益为400，电路图如下：3.1.2滤波电路作用：由于心律值为低频周期信号，需要滤除高频杂波信号得到特定频率的低频信号。
原理：电路如图所示。
由于一阶低通滤波器的滤波特性和理想低通滤波器的特性相差较大，为了使实际低通滤波器特性更接近理想特性，电路采用了由一阶滤波器基础上外加RC网络组成的二阶压控有源低通滤波电路，是高频段的衰减斜率更大，滤波效果更好。
二阶滤波器截止频率f H=1/2πRC 通带电压增益A up=1+Rf/R1,R=R24=R22=100k,Rf=R19=10k得截止频率为f H=15HZ，放大增益为23.1.3整形电路作用：把模拟信号转换成单片机能够处理的数字信号。
原理：电路图如图所示，555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。
设计采用555定时器构成施密特触发器，各引脚功能分别为：1脚：外接电源负端VSS或接地，一般情况下接地。
2脚：低触发端，接经放大、滤波后的心率信号3脚：输出端Vo ，与单片机输入端相连4脚：是直接清零端。
当此端接低电平，则时基电路不工作，此时不论TR、TH处于何电平，时基电路输出为“0”，该端不用所以接高电平。
5脚：VC为控制电压端。
若此端外接电压，则可改变内部两个比较器的基准电压，该端不用，故将该端串入一只10nF电容接地，以防引入干扰。
6脚：TH高触发端7脚：放电端。
该端与放电管集电极相连，用做定时器时电容的放电。
在此电路不用8脚：外接电源VCC，一般用5V。
当输入信号V1从零逐渐升高时当V1<1/3Vcc时，Vo输出高电平；当1/3Vcc<V1<Vcc时，Vo保持不变，输出高电平；当V1>2/3Vcc时，Vo输出低电平；当输入信号V1从V1>2/3Vcc逐渐下降时当V1>2/3Vcc时，Vo输出低电平；当1/3Vcc<V1<Vcc时，Vo保持不变，输出低电平；当V1<1/3Vcc时，Vo输出高电平；3.1.4单片机信号处理电路作用：对方波信号进行处理并输出心率信号到显示模块。
原理:电路图如图所示，AT89C51芯片的40个引脚图及其功能为：VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在本设计中做输出端口，分别接数码管的a,b,c,d,e,f,g,dp.P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
P1口在本设计中不用。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2 口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口在本设计中分别通过PNP三极管接共阳数码管的1，2，3，4脚。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
电路中由11.0592MHZ晶振Y1、电容C2、C3组成单片机的时钟振荡电路，开关S2、电容C1、R13组成单片机的复位电路。
3.1.5数码管显示电路作用：通过数码管显示将心率信号直观地显示。
原理：本设计采用四位七段共阳数码管，从正面看，数码管管脚从左到右，上面管脚分别为：1,a,f,2,3,b，下面管脚分别为：e,d,dp,c,g,41,2,3,4是4个数码管的位选，为位选通管脚，由于是共阳数码管，所以位选要接三极管驱动，分别通过三极管与单片机的P2口连接，a,b,c,d,e,f,g,dp是段码，低电平有效。
各管脚与单片机间连接一个1k电阻，起限流作用。
数码管的动态扫描单片机通过运算得出心率，并通过P0管脚输出显示。
由于四位数码管的段选并联，所以每次只能有一位数码管处于接通状态，在编程时，需要输出段选和位选，位选信号选中一个其中一个数码管，然后输出段码，使数码管显示所需要的内容，延时1~2ms后，再显示下一个数码管，数码管的动态扫描利用了人眼的暂留效应，通过短时间内的交替显示而使人看到数码管同时显示。
3.2软件设计3.2.1编程环境与开发工具由Visual C++编写源程序，并通过uvision软件检测无错误后，烧录到单片机内。
程序运行无错误。
3.2.2源程序及注解#include<reg52.h> //包含C51头文件#define uchar unsigned char#define uint unsigned intbit flag=0;uchar num,t,shu,bai,shi,ge; //定义变量sbit ZD=P3^2;sbit d1=P2^7;sbit d2=P2^6;sbit d3=P2^5;uint xintiao;uchar code table[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80f}; uchar code table1[]={001,010,100}; //定义的数据要放在ROM里面void delay(uchar z) //延时函数延时时间=z*j个机器时间{u char i,j;f or(i=z;i>0;i--)for(j=110;j>0;j--);}void XS(uchar bai,uchar shi,uchar ge) //显示函数{d3=table1[2];P0=table[bai];d elay(5); //输出显示一位后延时5个机器周期d2=table1[1];P0=table[shi];d elay(5);d1=table1[0];P0=table[ge];d elay(5);}void main(){T MOD=0x01; //设置定时器0为定时模式在工作方式1T H0=(65536-50000)/256;T L0=(65536-50000)%256;E A=1; //开总中断E T0=1; //允许定时器0开中断E X0=1; //允许外部中断0中断I T0=1; //外部中断0选择电平触发方式t=20;X S(0,0,0); //数码管显示000初值w hile(!flag);xintiao=shu*3;b ai=xintiao/100;s hi=(xintiao-bai*100)/10;g e=xintiao%10;w hile(1){XS(bai,shi,ge); //输出显示分别为百、十、个位}}void T0_time() interrupt 1 //定时器0中断{T H0=(65536-50000)/256;T L0=(65536-50000)%256;n um++;i f(num==20){num=0;t--;if(t==0){TR0=0; //定时器0关闭EX0=0;flag=1; //外部中断0关闭}}}void INT0_ZD() interrupt 0{T R0=1; //定时器0开始工作s hu++;}4、调试过程遇到的问题与解决的方法1）在做设计的过程中发现自己对一些专业软件和知识还不够熟悉，比如：设计开始事还没有很多地接触单片机、没用过Proteus软件、仿真软件不熟悉，C++程序设计知识遗忘等等。
