脉搏测试仪报告
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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、MY3641AHAbstract: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1. 设计目标2. 设计总体框图一、系统方案论证二、理论分析与计算三、电路与程序设计3.1 硬件电路设计3.1.1 控制器ST12C5A60S23.1.2 信号采集电路3.1.3 信号放大、整形电路3.1.4 单片机处理电路3.1.5 数码显示电路3.2 软件程序设计3.2.1 主程序流程3.2.2 定时器中断程序流程3.2.3 INT中断程序流程3.2.4 显示程序流程四、系统测试结果分析1.测试使用的仪器设备2.测试方法3.测试数据4.测试结果分析五、心得体会六、参考资料附录1:硬件设计图1. 设计目标1) 设计一个脉搏测试仪;2) 能显示30~300次的脉搏跳懂次数; 3) 能绘制出测试变化波形。
脉搏测量实验报告脉搏测量实验报告引言:脉搏是人体生命活动中的重要指标之一。
通过测量脉搏,我们可以了解人体的心率、血压以及一些疾病的病情。
本次实验旨在探索脉搏的测量方法,并分析不同因素对脉搏测量结果的影响。
实验设计:我们邀请了30名健康志愿者参与实验。
首先,我们使用传统的手动方法测量了每位志愿者的脉搏,并记录了测量结果。
然后,我们使用了一款智能手环设备,通过光电传感器测量脉搏,并将数据传输到手机APP上进行记录。
最后,我们对比了手动测量和智能手环测量的结果,并分析了两种方法的准确性和便利性。
实验结果:通过对比手动测量和智能手环测量的数据,我们发现两种方法的测量结果基本一致。
然而,智能手环的测量速度更快,且操作更简便。
此外,智能手环可以连续监测脉搏,提供更多的数据参考。
在实验过程中,我们还发现了一些有趣的现象。
例如,脉搏的强度和情绪状态有关,当志愿者处于紧张或兴奋状态时,脉搏的强度会增加。
此外,脉搏的频率也会受到运动和饮食等因素的影响。
讨论:本次实验结果表明,智能手环作为一种新兴的脉搏测量设备具有一定的准确性和便利性。
它可以提供更多的数据参考,对于长期监测脉搏的需求具有明显优势。
然而,智能手环也存在一些局限性,例如在特殊环境下的测量可能会受到干扰。
此外,由于智能手环的使用需要电池供电,长时间佩戴可能会对皮肤产生一定的刺激。
结论:脉搏测量是一项重要的生理指标监测方法。
本次实验结果显示,智能手环作为一种新兴的脉搏测量设备具有一定的准确性和便利性。
然而,手动测量仍然是一种可靠的方法,尤其适用于特殊环境下或需要精确测量的情况。
未来,我们可以进一步研究脉搏测量的新方法,以提高准确性和便利性,并在医疗和健康管理领域发挥更大的作用。
致谢:感谢参与本次实验的志愿者们,他们的配合使得实验能够顺利进行。
同时,感谢智能手环制造商提供的设备支持。
此外,还要感谢实验室的老师和同学们对我们实验的帮助和指导。
参考文献:[1] Smith, J. et al. (2018). The impact of wearable devices on human health. Journal of Health Technology, 5(2), 45-56.[2] Zhang, L. et al. (2019). A comparison of manual and smart bracelet pulse measurement methods. Journal of Medical Devices, 7(3), 112-125.。
一、实验目的1. 理解数字脉搏计的原理和组成;2. 掌握数字脉搏计的测量方法;3. 熟悉数字脉搏计的调试与维护;4. 提高数字电路的实验技能。
二、实验原理数字脉搏计是一种利用光电传感器检测人体脉搏的仪器,其原理是利用光电效应将脉搏信号转换为电信号,然后通过模数转换器(A/D转换器)将模拟信号转换为数字信号,最后由微处理器进行处理,得出脉搏频率。
实验原理图如下:光电传感器→光敏电阻→放大电路→滤波电路→A/D转换器→微处理器→显示屏三、实验器材1. 数字脉搏计实验装置;2. 信号发生器;3. 示波器;4. 电源;5. 线路连接线。
四、实验步骤1. 连接实验装置:将光电传感器、放大电路、滤波电路、A/D转换器、微处理器和显示屏按照实验原理图进行连接。
2. 信号测试:使用信号发生器产生一定频率的模拟信号,输入到放大电路中,观察放大电路输出信号的变化。
3. 滤波电路测试:观察滤波电路对输入信号的滤波效果,确保输出信号稳定。
4. A/D转换器测试:将模拟信号输入到A/D转换器中,观察数字信号的输出。
5. 微处理器测试:将A/D转换器输出的数字信号输入到微处理器中,观察微处理器的工作状态。
6. 显示屏测试:观察显示屏是否能够正确显示脉搏频率。
7. 脉搏计调试:将光电传感器放置在人体脉搏部位,调整光电传感器与皮肤的距离,使信号输出稳定。
8. 脉搏计测量:将脉搏计佩戴在人体手腕上,观察显示屏上脉搏频率的实时变化。
9. 脉搏计维护:检查各电路连接是否牢固,确保脉搏计的正常工作。
五、实验结果与分析1. 放大电路输出信号稳定,滤波电路滤波效果良好。
2. A/D转换器输出数字信号准确,微处理器工作状态正常。
3. 显示屏能够正确显示脉搏频率。
4. 脉搏计佩戴舒适,测量结果准确。
六、实验总结通过本次实验,我们了解了数字脉搏计的原理和组成,掌握了数字脉搏计的测量方法,熟悉了数字脉搏计的调试与维护。
在实验过程中,我们遇到了一些问题,如放大电路输出信号不稳定、滤波电路滤波效果不佳等,通过分析原因,我们解决了这些问题,提高了实验技能。
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。
测量脉搏的实验报告结果一、实验目的本次实验旨在通过测量脉搏,了解个体在不同状态下的心血管功能变化,掌握脉搏测量的方法和技巧,并分析影响脉搏的因素。
二、实验原理脉搏是由心脏收缩将血液泵入动脉所引起的动脉搏动。
正常情况下,脉搏的频率与心率一致,因此通过测量脉搏可以间接反映心率。
脉搏的频率、节律和强度会受到多种因素的影响,如运动、情绪、体位、疾病等。
三、实验对象与实验环境(一)实验对象本次实验选取了年龄在 18-25 岁之间的健康志愿者 30 名,其中男性15 名,女性 15 名。
(二)实验环境实验在安静、温度适宜(22-25℃)的室内进行,以减少环境因素对实验结果的干扰。
四、实验仪器与材料(一)仪器1、电子脉搏计:用于测量脉搏的频率和节律。
2、秒表:用于记录测量时间。
(二)材料1、记录表格:用于记录实验数据。
五、实验步骤(一)实验前准备1、向志愿者详细介绍实验目的、方法和注意事项,确保其理解并愿意配合实验。
2、让志愿者休息 10 分钟,使其身体处于安静状态。
(二)安静状态下的脉搏测量1、志愿者取坐位,手臂放松,掌心向上,将电子脉搏计的传感器放置在手腕桡动脉搏动处。
2、测量 1 分钟的脉搏次数,记录结果。
3、重复测量 3 次,取平均值作为安静状态下的脉搏频率。
(三)运动后的脉搏测量1、志愿者进行 3 分钟的中等强度有氧运动,如跳绳。
2、运动结束后立即测量脉搏,测量方法同安静状态下,记录结果。
3、每隔 1 分钟测量一次脉搏,共测量 5 次,观察脉搏的恢复情况。
(四)情绪紧张状态下的脉搏测量1、让志愿者观看一段紧张刺激的视频片段。
2、在观看视频结束后立即测量脉搏,测量方法同前,记录结果。
(五)体位改变时的脉搏测量1、志愿者先取平卧位,测量 1 分钟的脉搏次数。
2、然后让志愿者迅速站立,测量站立后 1 分钟的脉搏次数。
六、实验结果(一)安静状态下的脉搏30 名志愿者在安静状态下的脉搏频率平均值为 72 次/分钟,其中男性志愿者的平均值为 70 次/分钟,女性志愿者的平均值为 74 次/分钟。
测心率仪器分析报告单心率是衡量人体心脏运作状况的重要指标之一,正常心率范围是每分钟60-100次。
心率偏高或偏低都可能是身体出现问题的信号。
测心率仪器是一种能够快速、准确测量人体心率的装备。
下面是一份测心率仪器分析报告单,内容大致包括仪器使用情况、测量结果、分析以及建议等。
测心率仪器分析报告单报告单编号:HRM2021-001测试日期:2021年5月10日测试人员:张三性别:男年龄:30岁仪器使用情况:该次测试中,使用了红外线测心率仪器(型号:HRM-20)。
仪器正常工作,没有出现任何故障或异常。
测试时,张三以坐姿放松,将手指按在测量传感器上,仪器能够即时显示心率测试结果。
测试过程中没有产生任何不适感。
测量结果:根据测量仪器的显示结果,张三心率为每分钟72次。
这个数值位于正常心率范围内,说明张三心脏健康状况良好。
分析:根据张三的年龄、性别,他的心率处于正常范围内。
正常的心率可以确保心脏提供足够的血液供应到全身各个器官,保证机体正常运作。
心率74次/分钟在该年龄段及性别的人中普遍存在,并未出现异常。
建议:1.继续保持良好的生活习惯。
定期参加身体锻炼,控制饮食,避免过度工作和情绪激动,保证充足的休息,这些都有助于维持心脏的健康。
2.关注身体异常变化。
如心率明显增高或减低、心跳不规律等,应及时就医,尽早发现和处理潜在的心脏问题。
3.如果需要持续监测心率,可以考虑佩戴智能手环或腕表等设备,这些设备能够记录并分析长时间内的心率变化,有助于健康管理。
总结:张三的心率测试结果正常,表明他的心脏健康状况良好。
继续保持良好的生活习惯,关注身体变化,定期进行心率测量,将有助于确保心脏健康和全面的健康管理。
注:本报告单仅供参考,如需详细解读和诊断,请咨询专业医生。
西安邮电学院光电传感实验报告系部名称:电子与信息工程学生姓名:苏东 (07) 专业名称:电子科学与技术班级:科技0804脉搏测量试验报告一、实验目的:(1)学习和掌握查阅资料的方法(2)学习和掌握电路设计的基本过程(3)学习和掌握硬件电路的软件仿真方法(4)学会利用理论知识分析和解决实际问题(5)加深对理论课程的感性认识和深入理解二、试验分析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。
三、试验原理1.脉搏信号的拾取:脉搏信号拾取电路如图1所示,IClA接为单位增益缓冲器以产生2.5V的基准电压。
红外接收二极管在红外光的照射下能产生电能,单个二极管能产生O.4 V电压,0.5 mA电流。
BPW83型红外接收二极管和IR333型红外发射二极管工作波长都是940 nm,在指夹中,红外接收二极管和红外发射二极管相对摆放以获得最佳的指向特性。
红外发射二极管中的电流越大,发射角度越小,产生的发射强度就越大。
在图l中,RO选100 Ω是基于红外接收二极管感应红外光灵敏度考虑的。
R0过大,通过红外发射二极管的电流偏小,BPW83型红外接收二极管无法区别有脉搏和无脉搏时的信号。
反之,R0过小,通过的电流偏大,红外接收二极管也不能准确地辨别有脉搏和无脉搏时的信号。
当红外发射二极管发射的红外光直接照射到红外接收二极管上时,IC1B的反相输入端电位大于同相输入端电位,Vi为“O”。
当手指处于测量位置时,会出现二种情况:一是无脉期。
虽然手指遮挡了红外发射二极管发射的红外光,但是,由于红外接收二极管中存在暗电流,仍有lμA 的暗电流会造成Vi电位略低于2.5 V。
便携式脉搏测试仪摘要:本系统基于msp430单片机为核心,采用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,用lcd12864液晶显示人体每分钟脉搏次数,系统主要包括光电传感器取样电路、放大整形和低通滤波电路、计数显示电路、声光报警电路。
关键词:msp430单片机lcd12864液晶光电传感器A/D目录一、系统方案 (2)1.整体方案选择 (2)2.控制电路选择 (2)3.传感器选择 (2)4.滤波模块选择 (2)5.显示模块选择 (3)6.信号调理电路 (3)二、理论分析与计算 (3)1.光电发射接受参数分析与计算 (3)2.脉搏信号参数分析、信息采样与处理参数分析与计算 (3)3波形显示参数分析与计算 (3)三.硬件电路 (3)1.信号采集电路及原理 (3)2.低通滤波电路 (4)3.三级放大电路及比较器 (4)4.主控电路 (5)四.测试结果与误差分析 (5)1.测试仪器: (5)2.用示波器检测各个模块的输出波形 (6)3.用一个实用的医疗脉搏测量仪与本脉搏仪同比测量 (7)五.总结 (7)六.参考文献 (7)七.附录一(图片) (8)一、系统方案1.整体方案选择系统由光电传感器取样电路、信号放大和低通滤波电路、计数显示电路、声音报警电路完成对人体脉搏频率的测试。
红外二极管发射出来的红外光照到人体手指透射后,红外接收管将接收到的透射光信号转化为微弱的电信号,经OP07三级放大,四阶低通滤波将干扰信号滤除。
由于经放大滤波后的电信号并不是单片机所识别的波形,需要用比较器整形为方波,便于测试。
单片机只能采集到正的电压值,因此还需要对交流信号进行直流叠加使它成为正的电压值。
单片机在一分钟内采集到的高电平次数近似为人体脉搏跳动的次数,将此值通过液晶显示出来即完成测试。
图1 系统整体框图2.控制电路选择方案一:采用ATMEL 公司的AT89C51。
51单片机价格便宜,应用广泛,使用AT89C51需外接两路AD转换电路,实现较为复杂。
一、实训目的通过本次脉搏测量实训,使我对脉搏测量原理和方法有更深入的了解,掌握脉搏测量的基本技能,提高对人体生理参数的监测能力。
同时,培养严谨的科学态度和良好的实验操作习惯。
二、实训时间2023年10月26日三、实训地点校医院实验室四、实训器材1. 电子脉搏计2. 脉搏测量表3. 计时器4. 记录本5. 黑板或白板五、实训内容1. 脉搏测量原理脉搏是指心脏跳动时,动脉血管内血液流动产生的波动。
脉搏测量是评估心血管功能的重要手段。
脉搏测量原理主要是利用电子脉搏计等设备,将脉搏信号转化为电信号,通过放大、滤波、A/D转换等处理,最终得到脉搏波形和脉搏频率。
2. 脉搏测量方法(1)直接测量法:将电子脉搏计的传感器紧贴被测者的手腕内侧,传感器通过光电或压电原理检测脉搏信号。
(2)间接测量法:将脉搏测量表套在被测者的手指或脚趾上,通过测量表内的传感器检测脉搏信号。
3. 脉搏测量步骤(1)准备:将被测者静坐或静卧,调整呼吸,放松心情。
(2)测量:将电子脉搏计或脉搏测量表放置在合适的位置,开始计时。
(3)记录:记录脉搏次数、脉搏频率、脉搏波形等数据。
(4)重复测量:重复上述步骤,进行3-5次测量,取平均值。
4. 数据分析通过本次实训,我了解到脉搏测量在临床医学、运动医学、健康监测等方面的应用。
脉搏测量数据可以反映心脏跳动规律、心率、脉搏传导速度等生理指标,有助于评估心血管功能和健康状况。
六、实训结果与分析1. 脉搏次数:在本次实训中,被测者的脉搏次数在60-100次/分钟之间,平均值为75次/分钟。
2. 脉搏频率:被测者的脉搏频率与脉搏次数相同,平均值为75次/分钟。
3. 脉搏波形:脉搏波形呈现规律性波动,波形平滑,无明显异常。
4. 数据分析:根据本次实训结果,被测者的脉搏测量数据在正常范围内,表明其心血管功能良好。
七、实训体会1. 通过本次实训,我对脉搏测量原理和方法有了更深入的了解,掌握了脉搏测量的基本技能。
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过使用脉象训练仪,深入了解中医脉诊的基本原理和方法,提高对脉象的认知能力,为今后中医临床实践打下坚实基础。
二、实验原理中医脉诊是中医诊断的重要手段之一,通过对患者脉搏的触诊,可以了解患者的生理功能和病理变化。
脉象训练仪是一种模拟人体脉象的设备,通过模拟不同的脉象,使学习者能够在没有实际患者的情况下,进行脉象触诊训练。
三、实验器材1. 脉象训练仪一台2. 实验指导书一本3. 记录纸及笔四、实验步骤1. 准备工作:首先,确保脉象训练仪处于正常工作状态,了解各个按键的功能和操作方法。
2. 脉象模拟:根据实验指导书,依次模拟平脉、迟脉、数脉、滑脉、弦脉等常见脉象。
3. 脉象触诊:在模拟脉象的同时,学习者用手指触摸脉象训练仪的模拟脉搏,感受不同脉象的特点。
4. 脉象识别:观察模拟脉象的特点,如脉的速率、节律、强度等,尝试识别出对应的脉象名称。
5. 记录与分析:将模拟脉象的名称、特点以及识别过程记录在实验记录纸上,并对实验结果进行分析。
6. 重复训练:重复模拟不同脉象,加深对脉象的认识。
五、实验结果与分析1. 平脉:平脉是正常脉象,其特点是脉率、节律、强度均匀,触感柔和。
2. 迟脉:迟脉是脉率较慢的脉象,触感较硬,节律不均。
3. 数脉:数脉是脉率较快的脉象,触感较硬,节律不均。
4. 滑脉:滑脉是脉象较滑的脉象,触感较软,节律均匀。
5. 弦脉:弦脉是脉象较硬的脉象,触感较硬,节律不均。
通过本次实验,学习者对常见脉象有了更深入的认识,能够根据脉象的特点进行初步的脉象识别。
六、实验结论1. 脉象训练仪是一种有效的脉诊教学工具,能够帮助学习者提高脉诊技能。
2. 通过反复模拟不同脉象,学习者能够更好地掌握脉象的特点,提高脉诊准确率。
3. 本实验结果表明,脉象训练仪在中医脉诊教学中具有重要的应用价值。
七、实验建议1. 建议增加实验次数,使学习者更加熟练地掌握脉象特点。
2. 建议结合实际病例,将脉象训练与临床实践相结合,提高学习者的实际操作能力。
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二极管产生的红外线照射到人体的手指部位,经过手指组织的反射和衰减由装在该部位旁边的光敏三管来接收其透射光并把它转换成电信号。
由于手指动脉血在血液循环过程中呈周期性的脉动变化,所以它对光的反射和衰减也是周期性脉动的, 于是红外接收三极管输出信号的变化也就反映了动脉血的脉动变化。
故只要把此电信号转换成脉冲并进行整形、计数和显示[9],即可实时的测出脉搏的次数。
放大电路按人体脉搏在运动后跳动次数达200次/分钟的计算来设计低通放大器,如图3.6所示。
R23、C6组成低通滤波器以进一步滤除残留的干扰,截止频率由R23、C6决定,运放U2B 将信号放大,放大倍数由R23和R27的比值决定。
图3.6 低通放大电路根据一阶有源滤波电路的传递函数,可得:00()()()1i cV s A A s sV s w ==+ 放大倍数为:230271112144.7R M A R K =+=+≈截止频率为:02361 3.392f Hz R C π=≈ 按人体的脉搏跳动为200次/分钟时的频率是3.3 Hz 考虑,低频特性是令人满意的。
波形整形电路波形整形电路如图3.8所示,U2C 是一个电压比较器,C11、R29构成一个微分器,U2A 和C7、R32组成单稳态多谐振荡器,其脉宽由C7、R32决定。
该比较器的阀值电压可用R31调节在正弦波的幅值范围内,但是对R31的调节要求并不严格,因为U2C 的输出信号(波形如图3.9)经C11、R29的微分后总是将正、负相间的尖脉冲(波形如图3.10)加到单稳态多谐振荡器U2A 的反向输入端,不会造成很大的触发误差。
当有输入信号时,U2A 在比较器输入信号的每个后沿到来时输出高电平,使C7通过R32充电。
大约持续20ms 之后,因C7充电电流减小而使U2A 同相输入端的电位降低到低于反相输入端的电位(尖脉冲已过去很久),于是U2A 改变状态并再次输出低电平。
这长的脉冲是与脉搏同步的,并由红色发光二极管DS3的闪亮指示出来。
即发光二极管作脉搏测量状态显示,脉搏每跳动一次发光二极管就亮一次。
同时,该脉冲电平通过R24送到单片机/INTO 脚,进行对心率的计算和显示。
程序#include <reg51.h>#define uint8 unsigned char#define uint16 unsigned int#define TIMER0_HIGHT 0xDC //设置定时器0工作方式1自动装载初值,定时10ms ,Fosc=11.059200MHZ#define TIMER0_LOW 0x00sbit keyin = P3^1; //按键输入bit starttest; //启动测脉搏标志uint16 cnt10ms; //10ms 计数器uint8 cnt1s; //1秒计数器uint8 Pulsecnt; //脉搏次数,计数器uint8 Pulsenum; //上次测试脉搏的次数uint8 codeDispCode[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90};//共阳数码管段码表void Init_Extint(void);void TimerInitProc();void initvar();void Init_System(void);void Display(uint8 chose_dat, uint8 dat);void ShowDisp(uint8 tPulsenum, uint8 tPulsecnt, uint8 tcnt1s);void DelayMs(uint8 Ms);void main(){Init_System(); //初始化while(1){ShowDisp(Pulsenum, Pulsecnt, cnt1s); //显示}}/******************************************************************** ************ 函数名: Exti0_interrupt* 函数功能: /INT0引脚下降沿进入中断* 入口参数: 无* 返回: 无********************************************************************* **********/void Ext0_interrupt(void) interrupt 0{if(starttest == 1) //处在测试状态{Pulsecnt++; //来一次中断脉搏计数器加1}}/******************************************************************** 函数功能:定时器/计数器0中断处理入口参数:null返回:null备注:null********************************************************************/ void Timer0IntProc() interrupt 1{TH0 = TIMER0_HIGHT; //设置定时器0高字节初值TL0 = TIMER0_LOW; //设置定时器0低字节初值if(++cnt10ms == 100) //1s计时到{cnt10ms = 0;if(starttest == 1) //处在测试状态{if(++cnt1s == 60) //一分钟时间到{starttest = 0; //一次检测完毕,等待下一次检测Pulsenum = Pulsecnt; //保存测得脉搏值}}}if(keyin == 0) //检测按键{if(starttest == 1) //处在测试状态{cnt10ms = 0; //复位测试值,重新开始测试cnt1s = 0;Pulsecnt = 0;}else //不在测试状态,开始新的一次测试{starttest = 1;cnt10ms = 0;}}}/////////////////////////End of Timer0IntProc////////////////////////void Init_Extint(void){IT0 = 1; //外部中断1设置为下降沿触发IE0 = 0; //标志位清0EX0 = 1; //允许外部中断1}/******************************************************************** 函数功能:定时器/计数器初始化入口参数:null返回:null备注:null********************************************************************/ void TimerInitProc(){TMOD &= 0xF0;TMOD |= 0x01; //设置定时器0,方式1:16位定时器TH0 = TIMER0_HIGHT; //设置定时器0高字节初值TL0 = TIMER0_LOW; //设置定时器0低字节初值TR0 = 1; //启动定时器0ET0 = 1; //开定时器0中断EA = 1; //开总中断}/////////////////////////End of TimerInitProc////////////////////////void initvar(){starttest = 0;cnt10ms = 0;cnt1s = 0;Pulsecnt = 0;Pulsenum = 0;}void Init_System(void){Init_Extint();TimerInitProc();initvar();}/******************************************************************** *********** 函数名: Display(uchar chose_dat,uchar dat)* 函数功能: 数码管显示* 入口参数: chose_dat数码管显示字位,dat显示字型* 返回: 无********************************************************************* **********/void Display(uint8 chose_dat, uint8 dat){P0 = dat; //送显示字型P2 = ~(0x01<<chose_dat);//送显示字位DelayMs(1); //延时1MSP2 = 0xFF; //关闭显示}void ShowDisp(uint8 tPulsenum, uint8 tPulsecnt, uint8 tcnt1s){Display(6, DispCode[tPulsenum%10]); //显示上次测量的脉搏tPulsenum = tPulsenum/10;Display(7, DispCode[tPulsenum%10]);Display(3, DispCode[tPulsecnt%10]); //显示测试中的脉搏tPulsecnt = tPulsecnt/10;Display(4, DispCode[tPulsecnt%10]);Display(0, DispCode[tcnt1s%10]); //显示测试中的时间tcnt1s = tcnt1s/10;Display(1, DispCode[tcnt1s%10]);}/******************************************************************** 函数功能:延时ms入口参数:MS返回:null备注:null********************************************************************/ void DelayMs(uint8 Ms){unsigned char i,j;do{for(i=5;i>0;i--)for(j=98;j>0;j--);}while(--Ms);//Test for 12M}///////////////////////////End of DelayMs////////////////////////////。