压电传感器SC0073脉搏测量仪设计讲解

脉搏测量仪一、任务分析与设计1.1任务利用压电陶瓷片通过脉搏跳动来采集信号, 经过放大滤波等电路处理, 最后用数码管显示出心脏跳动次数。

另一方面将脉搏电信号送入电脑中的Labview软件中处理, 便可得到心脏跳动的频率波形。

1.2任务分析脉搏计的核心是在固定的短时间内对低频电脉冲信号计数, 最后以数字形式显示出来。

因此脉搏计是用来测量低频信号的装置, 其基本功能要求是:(1)要把人体的脉搏（振动）信号转换成电信号, 这就需要借助传感器。

(2)对转换后的电信号要进行放大和整形等处理, 以保证其他电路正常工作。

(3)在很短的时间内, 测量出经放大后的电信号频率值。

1.3设计思想:把转换为电信号的脉搏信号, 在单位时间内（一分钟）进行计数, 并用数字显示其计数值, 从而直接得到每分钟的脉搏数。

内容如下：(1) 用压电陶瓷传感器将脉搏信号转换为电信号(2) 经放大整形滤波电路得到符合要求的脉搏电信号(3) 再经记时系统最后在数字显示器上显示出每分钟的脉搏数(4) 将脉搏电信号送入电脑中的Labview软件中处理, 得到心脏跳动的频率波形。

系统设计的框架图如下:二、确定总体设计方案为满足脉搏计的上述功能要求, 可把转换为电信号的脉搏信号, 在单位时间内（一分钟）进行计数, 并用数字显示其计数值, 从而直接得到每分钟的脉搏数。

2.1 传感器的选择为了把脉搏转换成电信号, 采用了压电式传感器。

它有两种基本类型: 石英晶体和压电陶瓷。

前者温度稳定性好、机械强度高、工作温度范围宽、转换精度也高。

压电陶瓷是人工制造的压电材料, 优点是压电系数大灵敏度、价格便宜, 只是温度稳定性和强度不如石英晶体, 所以我们使用了压电陶瓷片来做传感器。

2.2放大电路通常采用运算放大器对微小电脉冲信号进行放大。

它具有输入阻抗高和输出阻抗低以及调节电压放大倍数方便等优点, 但在数字电路系统中也常用与非门来构成线形放大器。

由门电路的转换特性可知, 如果使它工作在线形区, 它就具有电压放大能力。

SC0073 微型动态脉搏微压传感器动态微压传感器是一种高性能、低成本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，在经传感器内部放大电路转换成电压输出。

该传感器具有灵敏度高，抗过载及冲击波能力强，抗干扰性好、操作简便、体积小、重量轻、成本低等特点，广泛应用于医疗、工业控制、交通、安全防卫等领域。

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。

●典型应用：脉搏计数探测按键键盘，触摸键盘振动、冲击、碰撞报警振动加速度测量管道压力波动其它机电转换、动态力检测等●动态微压传感器主要性能指标：压力范围：≤1Kpa灵敏度：≥0.2mv/pa非线性度：≤1% F.S频率响应： 1~1000HZ标准工作电压： 3V (DC)扩充工作电压： 1.5~6V (DC)标准负载电阻： 10K扩充电阻： 5K~20K外形尺寸： F12.7 X 7.6重量：＜1.5g产品价格： SC0073 60元/只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。

图3是AD620的简化示意图，AD620由三个放大器组成，其内部采用“三运算放大器”典型电路，仅需要一只外接电阻便可使增益在1～1 000之间任意调节，其调节是通过1脚和8脚间的阻抗Rg来实现的。

AD620管脚图如图4所示。

前置放大电路结构如图5所示。

正常人安静时的心率，成年男性约为60--80次/min；女性约为70--90次/min；入睡状态时心率减少，男性为50--70次；女性为60--70次min；有的人可低达45--50次/min；婴儿为120--140次/min；1--2岁为110次左右/min；3--4岁为90--100次/min；5--6岁为95次左右/min；7--8岁为85次左右/min；9--15岁为70--80次/min；小儿在熟睡时心率可减慢10--40次/min；站立、运动、饭后、情绪变化以及某些疾病时心率可增快。

脉搏传感器的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解脉搏传感器的工作原理，掌握其基本构成及功能。

2. 学生能够运用所学的物理知识解释脉搏传感器在监测人体生理信号中的应用。

3. 学生了解传感器技术在医疗领域的实际应用，认识到科技与生活的紧密联系。

技能目标：1. 学生通过动手实践，掌握脉搏传感器的接线方法和使用技巧。

2. 学生能够运用数据处理软件对脉搏传感器的数据进行收集、分析，并绘制出相应的波形图。

3. 学生通过小组合作，培养团队协作能力和问题解决能力。

情感态度价值观目标：1. 学生对传感器技术产生兴趣，激发探索科学技术的热情。

2. 学生通过本课程的学习，认识到科技对于提高人类生活质量的重要性，培养积极向上的科技价值观。

3. 学生在小组合作中，学会尊重他人意见，培养良好的沟通能力和团队精神。

课程性质：本课程为高二年级物理选修课，结合课本知识，通过实践操作，使学生深入了解脉搏传感器及其在实际应用中的重要性。

学生特点：高二年级学生对物理知识有一定的掌握，具备基本的实验操作能力，对科技应用有较高的兴趣。

教学要求：教师需引导学生运用所学知识，通过实践操作，掌握脉搏传感器的工作原理和应用，注重培养学生的动手能力和团队协作能力。

同时，关注学生的情感态度，激发学生对科技的热爱。

在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。

二、教学内容本课程教学内容主要包括以下三个方面：1. 脉搏传感器基础知识：讲解传感器的工作原理、分类及特点，重点介绍脉搏传感器在医疗领域的应用。

关联课本第四章第二节关于传感器的内容。

- 教学安排：2课时，通过PPT展示、案例分析，使学生了解脉搏传感器的基本知识。

2. 脉搏传感器的接线与使用：指导学生进行脉搏传感器的接线，学习使用相关软件进行数据采集、分析和处理。

- 教学安排：3课时，其中1课时进行实践操作，2课时进行数据分析和讨论。

3. 脉搏传感器应用案例分析：分析实际案例，让学生了解脉搏传感器在医疗监测、运动健康等领域的具体应用。

基于单片机的电子脉搏血压计的设计摘要人们在日常生活或是医学上常常是通过测量脉搏跳动的力度和频率来检测身体的健康状况，而普通的方法是用手按在人腕部的动脉上，根据脉搏的跳动进行计数，这样不仅测量时间长而且精度不高，为了节省测量时间，一般不采用长时间测量，而是几秒钟之内测出脉搏数。

本文介绍一种基于STC89C52单片机的电子脉搏计，通过测量腕部动脉的压力，把压力转变为电信号，送入单片机，可以在3秒钟之内精确测量出每分钟脉搏数，测量结果用三位LED数码管显示，并且脉搏波形通过串口送入PC机，实时显示脉搏波形。

脉搏计是最常用的医疗检查设备之一，实时准确的脉搏测量在日常生活、患者监控、临床治疗及体育运动等方面都有着广泛的应用。

脉搏测量包括瞬时脉搏测量和平均脉搏测量。

瞬时脉搏可以反映心率的快慢，同时能反映心率是否匀齐；平均脉搏测量虽然只能反映心率的快慢，但记录方便。

本文设计的电子脉搏计可以把这两个参数在测量时都记录下来并且显示，瞬时测量结果通过PC机实时显示，平均脉搏测量结果通过LED七段数码管显示。

关键词：STC89C52 单片机脉搏串口Based on SCM electronic pulse plan designAbstractPeople in daily life or medicine is often measured by the pulse frequency and strength to detect the health status of body by hand, and ordinary people by the arteries in the wrist, according to a pulse count, thus not only beat measuring time long and accuracy is not high, in order to save the measuring time, generally does not use the long time measurement, but a few seconds pulse count. Measured This paper introduces a STC89C52 MCU based on the electronic pulse plan, by measuring the pressure, the wrist artery pressure into electrical signals, into a single-chip microcomputer, can accurate measurement in three seconds per minute, a pulse with measurement results number three LED digital display, and pulse tube through a serial port into PCS, real-time display pulse waveform.Pulse meter is one of the most commonly used in the medical examination device, real-time accurate measurement of the pulse of daily life, patient monitoring, clinical treatment and other aspects of sports have a wide range of applications. Pulse measurements include transient pulse measurement and the average pulse measurement. Instantaneous heart rate may reflect the speed of the pulse, while heart rate can reflect whether the uniform homogeneous; average heart rate, pulse measurement can only reflect the speed though, but the record of convenience. This design of elec- tronic pulse meter to measure these two parameters are recorded and displayed the time, instantaneous measurements in real time through the PC, shows that the average pulse measurements by seven segment LED digital display.Keywords: STC89C52; microcontroller; pulse; the serial interface目录1 引言 (1)2 总体设计思路 (2)2.1 方案设计与选取 (2)2.1.1 总体流程图 (2)2.1.2 方案选择 (2)2.2 总体电路图 (3)3 硬件电路结构模块 (5)3.1 单片机的选取 (5)3.1.1 STC89C52引脚功能说明 (5)3.1.2 振荡电路 (6)3.1.3 复位电路 (6)3.2 AD转换电路模块 (7)3.2.1 ADC0809引脚功能 (7)3.2.2 ADC0809主要特性 (8)3.2.3 ADC0809工作过程 (8)3.2.4 ADC0809与单片机接口电路 (9)3.2.5 ADC0809与PC机连接 (10)3.3 传感器的选取 (11)4 软件程序设计 (14)4.1 脉搏计数模块的设计 (14)4.1.1 脉搏计数程序方案的选取 (14)4.1.2 脉搏计数代码设计 (15)4.2 LED数码管显示模块设计 (16)4.2.1 显示模块的选取 (16)4.2.2 LED数码管与单片机的接口电路 (17)4.2.3 LED数码管驱动程序的设计 (18)4.3 AD转换模块的设计 (19)4.4 串口发送程序设计 (20)4.5 上位机程序及界面设计 (21)4.5.1 上位机程序的设计 (21)4.5.2 上位机界面的设计 (22)4.6 扩展血压计功能 (23)5 软硬件调试 (24)6 结论 (28)谢辞 (29)参考文献 (30)附录 (31)1 引言随着经济的飞速发展和人民生活水平的日益提高，有关心脑血管疾病的发病率与死亡率正在呈逐年上升趋势，这就需要一种方便的方法来测量心脑血管的健康状况，可以实时观测和评估人体的健康状况。

第1章概述随着科学技术的发展，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，国内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[3]。

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、脉搏检测的精确度低等缺点。

近年来国内外致力于开发无创非接触式的传感器，这类传感器的重要特征是测量的探测部分不侵入机体，不造成机体创伤，能够自动消除仪表自身系统的误差，测量精度高，通常在体外，尤其是在体表间接测量人体的生理和生化参数。

其中光电式脉搏传感器是根据光电容积法制成的脉搏传感器，通过对手指末端透光度的监测，间接检测出脉搏信号。

具有结构简单、无损伤、精度高、可重复使用等优点。

通过光电式脉搏传感器所研制的脉搏测量仪已经应用到临床医学等各个方面并收到了理想效果。

人体心室周期性的收缩和舒张导致主动脉的收缩和舒张，是血流压力以波的形式从主动脉根部开始沿着整个动脉系统传播，这种波成为脉搏波[4]。

从脉搏波中提取人体的心理病理信息作为临床诊断和治疗的依据，历来都受到中外医学界的重视。

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[5]。

但人体的生物信单片机课程设计号多属于强噪声背景下的低频的弱信号, 脉搏波信号更是低频微弱的非电生理信号,因此必需经过放大和后级滤波以满足采集的要求。

目录1绪论 (1)1.1课题背景及意义 (1)1.2设计目标和要求 (2)2人体脉搏测量仪总体设计 (3)2.1设计原则 (3)2.2问题分析 (3)2.3方案论证 (4)2.4总体结构 (6)3人体脉搏测量仪硬件设计 (7)3.1脉搏信号采集电路 (7)3.1.1常用脉搏传感器及选型 (7)3.1.2光电传感器电路 (8)3.2放大滤波电路 (9)3.2.1前级放大及滤波电路 (9)3.2.2二级放大电路 (11)3.3整形电路 (12)3.4单片机控制电路 (13)3.5LED显示电路 (14)3.6电源电路 (15)4人体脉搏测量仪软件设计 (16)5单片机仿真测试 (17)6结论与展望 (18)参考文献 (19)附录 (20)附录一：人体脉搏测量仪原理图 (20)附录二：PCB排版 (21)附录三：程序 (22)致谢 (25)摘要本课题是人体脉搏测量仪的设计。

由于脉搏信号的特殊性，在设计时必须要注意实现测量的准确，该系统的重点就在于要求实现测量的简便化和精确化。

系统要在30S、60S的时间内，分别测量出人体一分钟的脉搏，并且保证误差在2次以内。

本系统以89C2051单片机作为中心，通过使用单片机来实现系统最核心的计算脉搏功能。

在信号的前端处理上使用光电式传感器采集人体脉搏信号，然后经过3个4069级联做运算放大器放大、低通滤波器滤波、施密特触发器整形等一系列操作，将脉搏信号转换为同频率的脉冲信号输入到单片机内，并利用单片机对其进行计数。

计数的方法是利用单片机的计时器，计算一次心跳的时间，然后由该周期计算出频率，继而就可以求出一分钟的脉搏数。

按照理论来说，只要有一次心跳信号就可以，但是要考虑到计算的精确性，可以设定为测量五次或者十次心跳信号，然后再求脉搏就可以使结果比较精确。

计数结果将最终送至LED数码管进行显示。

本文精确地介绍了从脉搏采集到显示脉搏数的原理及各部分电路的参数分析。

关键词：脉搏测量；光电式传感器；LED数码管；单片机AbstractThis topic is a design of body pulse measuring instrument. Because of the specificity of the pulse signal, the design must pay attention to achieve an accurate measurement. The point of this design is the simple and precise of the measurement. We need to measure the pulse of the human body in one minute in 30 or 60 seconds of time, and to ensure that the error in less than 2 times. The whole system is center on SCM 89C2051, using the SCM to achieve the system core function of counting pulse. In the front-end processing of the signal, we use photoelectric sensor to collect the signal of the human body pulse. And then, after amplification of Operational Amplifier which consist of 3 4069s, shaping of Schmidt trigger, filtering of the low-pass filter and other operations, the signal will be converted to the pulse signal with the same frequency, and this signal will be input to the SCM. The SCM will count to this. The method of counting is using the timer of the SCM, and then uses the cycle, get the frequency and we can get the number of the one-minute pulse. In accordance with the theory, as long as there is one heart signal, the final result can be got. But taking into account the accuracy of the calculation, we can set measure 5 or 10 times for the final result. By this way, we can make the result more precise. The final result of the count will display in the LED nixie tube. This topic describes the theory from collecting pulse to displaying the count and the parameter analysis of circuit.Key words: pulse measurement; photoelectric sensor; LED; SCM1绪论1.1课题背景及意义在我国传统中医学的诊断中，中医脉诊已经有两千多年的历史，“望、闻、问、切”是最基本的四个方面。

基于SC0073B压力传感器的桡动脉脉搏波测量实验13101002 朱梦雪【实验目的】1、了解SC0073B压力传感器的工作原理和电路连接；2、掌握传感器使用的电路连接方法和放大电路、滤波电路的基本连接方法；3、培养查找资料应用传感器的能力。

【实验原理】1、桡动脉脉搏波：桡动脉脉搏波脉搏信号是人体生理活动的一种可靠信息源，与心血管机能状态、生理和病理变化密切相关。

人体的心脏和血管组成了有机的循环系统，心脏不断的进行周期性的收缩舒张活动，血液从心脏射入动脉，再由静脉返回心脏，动脉压力也相应发生着周期性的波动，引起的动脉血管波动称为动脉脉搏，其频率与心率的频率相同。

典型的脉搏波形如图所示。

图一通常情况下，脉搏信号是近似周期性的确定性信号，但作为生理信号，它有如下特点：1）信号弱。

由于脉搏信号幅度很小，一般都在微伏到毫伏的数量级范围内，所以信号处理时需要配置高性能放大器。

2）频率低。

人体的脉搏信号是一种低频非电生理信号，其频率通常为1Hz左右，有效谐波成分的频率也在40Hz 以内。

健康人脉搏的能量多分布于1Hz-5Hz 。

3） 干扰强。

脉搏信号弱、频率低，容易引入干扰，主要有工频干扰、肌电干扰及精神紧张引起的假象信号等。

4） 复杂性、变异性、随机性。

脉搏信号具有复杂性和变异性，它既因人体生理、病理、心理的不同而异，又受到环境、时间、气候的影响。

2、 SC0073B 压力传感器高性能、低成本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，在经传感器内部放大电路转换成电压输出。

3、电路设计流程1) 信号放大电路信号放大电路设计了前置放大电路和次级放大电路。

其中前置放大电路核心器件选用了AD620仪表放大器。

该放大器具有极高的共模和差模输入阻抗，很低的输出阻抗，极高的共模抑制比。

并且放大倍数可以直接由一个外接电阻的大小调节。

具体电路图如图三。

示波器 信号采集电路 信号放大电路 信号滤波电路 图二次级放大电路是一个简单的同相比例电路（如图四）。

摘要随着社会的飞速发展，人们的生活方式和膳食结构发生了巨大的变化，与此同时，人类因各类突发性疾病的死亡率逐年提高，心血管疾病已成为威胁人类健康的多发病，而且发病率逐年提高，发病年龄也出现下降趋势。

心脏病是人们难以预防的突发性疾病，所以自身的健康也被越来越多的人所重视。

本设计要解决的就是可以测量心率，预防心脏病等心血管方面的疾病的心跳监控系统。

本设计采用以AT89S52单片机为核心控制器件的低成本、高精度、体积小的数字显示的心率计。

心率监控系统的工作原理是利用SC0073型压电传感器接收到人体信号，通过电路中的放大电路将信号放大、整形处理，最后再传给单片机AT89S52处理，处理完成后由三位数码管显示出来。

整个监控系统采用模块化设计，由主程序、预置子程序、信号采集子程序、信号放大处理子程序、显示子程序等模块组成。

传感器探头采集的信号经单片机分析处理，实现心率测量的功能。

在此基础上设计了心跳监控系统的总体方案，通过硬件和软件来实现各个功能模块。

该心跳监控系统可以便捷的测量出人体的心跳，基本实现预定的目标，大大降低测量心跳的时间，且方便携带。

关键词：AT89S52；SC0073；心率；监控系统AbstractWith the rapid social development, people's lifestyle and dietary structure has changed a great deal, at the same time, because of the sudden illness of human mortality is also more and more high, cardiovascular disease has gradually become the frequently-occurring disease threatens human health, and incidence increased year by year, the age also drop. People are hard to prevent heart disease of sudden disease, so their health is also more and more people pay attention to. This design to solve is can measure heart rate, prevent heart disease and other cardiovascular diseases of the heart monitor system.This design uses the AT89S52 SCM as the core to control device of low cost, high precision, small volume of digital display of heart rate plan. Heart rate monitor system uses SC0073 piezoelectric sensors to receive the human body signals, through the circuit of the amplifier circuit will amplification, plastic processing, and finally to to monolithic integrated circuit AT89S52 treatment, after the completion of the three digital pipe by the display. The whole monitoring system uses modular design, the main program, preset subroutines, signal acquisition procedure, amplification processing procedure, display subroutines etc module. Sensor probe acquisition of the signal analysis and processing of SCM, realize the function of the heart rate measurement. Based on this design heart beat the overall scheme of the monitoring system, through the hardware and software to achieve each functional modules.The heart rate monitor system can be convenient measure the human heartbeat, basic for achieving the goal, and greatly reduce measuring the heartbeat of time, and easy to carry.Key Words:AT89S52；SC0073；heart rate；monitor system目录1 引言 (1)2 总体设计 (3)2.1 心跳监控系统原理 (3)2.2 总体电路框图设计 (3)3元器件的选择及其功能介绍 (5)3.1 单片机AT89S52 (5)3.2 低功率运算放大器LM324N (8)3.3 SC0073 微型动态脉搏微压传感器 (9)3.4 数码管 (10)4 系统硬件设计 (12)4.1 单片机最小系统 (12)4.1.1 复位电路 (12)4.1.2 振荡电路 (13)4.2 心跳信号采集电路 (13)4.3 滤波电路 (14)4.4 信号比较电路 (15)4.5 报警电路 (16)4.6 显示电路 (17)4.7 系统总体设计原理图 (18)5 软件设计 (19)5.1 主函数 (19)5.3显示模块 (22)5.4 计数模块 (24)6 系统仿真 (25)6.1 单片机部分仿真 (25)6.2 信号采集部分调试 (25)参考文献 (27)附录1 系统原理图 (28)附录2 总程序 (29)附录3 毕业设计作品说明书 (32)1 引言随着社会的飞速发展，人们的生活方式和膳食结构发生了巨大的变化，与此同时，人类因各类突发性疾病的死亡率逐年提高，心血管疾病已成为威胁人类健康的多发病，而且发病率逐年提高，发病年龄也出现下降趋势。

目录1绪论 (1)1.1课题背景及意义 (1)1.2设计目标和要求 (2)2人体脉搏测量仪总体设计 (3)2.1设计原则 (3)2.2问题分析 (3)2.3方案论证 (4)2.4总体结构 (6)3人体脉搏测量仪硬件设计 (7)3.1脉搏信号采集电路 (7)3.1.1常用脉搏传感器及选型 (7)3.1.2光电传感器电路 (8)3.2放大滤波电路 (9)3.2.1前级放大及滤波电路 (9)3.2.2二级放大电路 (11)3.3整形电路 (12)3.4单片机控制电路 (13)3.5LED显示电路 (14)3.6电源电路 (15)4人体脉搏测量仪软件设计 (16)5单片机仿真测试 (17)6结论与展望 (18)参考文献 (19)附录 (20)附录一：人体脉搏测量仪原理图 (20)附录二：PCB排版 (21)附录三：程序 (22)致谢 (25)摘要本课题是人体脉搏测量仪的设计。

由于脉搏信号的特殊性，在设计时必须要注意实现测量的准确，该系统的重点就在于要求实现测量的简便化和精确化。

系统要在30S、60S的时间内，分别测量出人体一分钟的脉搏，并且保证误差在2次以内。

本系统以89C2051单片机作为中心，通过使用单片机来实现系统最核心的计算脉搏功能。

在信号的前端处理上使用光电式传感器采集人体脉搏信号，然后经过3个4069级联做运算放大器放大、低通滤波器滤波、施密特触发器整形等一系列操作，将脉搏信号转换为同频率的脉冲信号输入到单片机内，并利用单片机对其进行计数。

计数的方法是利用单片机的计时器，计算一次心跳的时间，然后由该周期计算出频率，继而就可以求出一分钟的脉搏数。

按照理论来说，只要有一次心跳信号就可以，但是要考虑到计算的精确性，可以设定为测量五次或者十次心跳信号，然后再求脉搏就可以使结果比较精确。

计数结果将最终送至LED数码管进行显示。

本文精确地介绍了从脉搏采集到显示脉搏数的原理及各部分电路的参数分析。

关键词：脉搏测量；光电式传感器；LED数码管；单片机AbstractThis topic is a design of body pulse measuring instrument. Because of the specificity of the pulse signal, the design must pay attention to achieve an accurate measurement. The point of this design is the simple and precise of the measurement. We need to measure the pulse of the human body in one minute in 30 or 60 seconds of time, and to ensure that the error in less than 2 times. The whole system is center on SCM 89C2051, using the SCM to achieve the system core function of counting pulse. In the front-end processing of the signal, we use photoelectric sensor to collect the signal of the human body pulse. And then, after amplification of Operational Amplifier which consist of 3 4069s, shaping of Schmidt trigger, filtering of the low-pass filter and other operations, the signal will be converted to the pulse signal with the same frequency, and this signal will be input to the SCM. The SCM will count to this. The method of counting is using the timer of the SCM, and then uses the cycle, get the frequency and we can get the number of the one-minute pulse. In accordance with the theory, as long as there is one heart signal, the final result can be got. But taking into account the accuracy of the calculation, we can set measure 5 or 10 times for the final result. By this way, we can make the result more precise. The final result of the count will display in the LED nixie tube. This topic describes the theory from collecting pulse to displaying the count and the parameter analysis of circuit.Key words: pulse measurement; photoelectric sensor; LED; SCM1绪论1.1课题背景及意义在我国传统中医学的诊断中，中医脉诊已经有两千多年的历史，“望、闻、问、切”是最基本的四个方面。

便携式脉搏测试仪•摘要：本设计由六个模块组成：脉搏信号的收集模块，放大滤波模块，信号调理模块，信息处理模块，控制显示模块和电源模块组成。

光电脉搏检测的基本原理是：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。

利用波长600-1000nm的红光或红外发光二极管产生的光线照射到人体的手指尖、耳垂等部位，用装在该部位另一侧或同侧旁边的光电接收管来检测机体组织的透明程度，即可将搏动信息转换成电信号。

本题目的难点在于怎样在噪声和干扰中采集微弱的脉搏信号以及电池供电条件下使用双电源运放。

•关键词：脉搏数字显示•Abstract:The design consists of six modules: pulse signal collection module, an amplifying and filtering module, a signal conditioning module, information processing module, display module and a power module control.Photoelectric pulse detection principle is: as the beating of the heart, human tissue translucent degree change. When the blood to the body tissue, tissue translucency decreases; when the blood flow to the heart, tissue semi-transparency increases, this phenomenon in human tissues thinner finger, earlobe and other parts of the most obvious. Using 600-1000nm wavelength red light or infrared light emitting diode produces light irradiation to human finger, earlobe and other parts, use at the site of the other side or the same side next to the photoelectric receiving tube to detect tissue transparency, information can be converted into electrical signals. The subject of the difficulty lies in how the noise and interference in the acquisition of weak pulse signal and battery power supply under the conditions of the use of dual power operational amplifier.•Keywords: pulse digital display一、系统方案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。

数字脉搏计摘 要：设计了一种基于压电传感器的简易数字脉搏计。

其设计思路是用压电传感器把待测对象的脉搏跳动转化为电信号，但是由于信号比较微弱，必须经过放大整形后才能得到规则的脉冲波形。

放大后的信号采用低通滤波电路进行除去杂散信号，由555构成的施密特触发器对波形进行整形，然后通过锁相环进行变频。

最后通过计数译码电路就可以从数码管直接读出被测对象的脉搏数了。

定时由基准时间产生电路完成。

目录1 绪论 .......................................................................................................... 错误！未定义书签。

1.1课题背景 .......................................................................................... 错误！未定义书签。

1.2 目的及意义 ..................................................................................... 错误！未定义书签。

1.3 设计的实施安排.............................................................................. 错误！未定义书签。

2.方案设计与实现 ......................................................................................... 错误！未定义书签。

2.1设计思想 .......................................................................................... 错误！未定义书签。

一种脉搏信号检测装置摘要脉搏波所呈现出的形态、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病理的血流特征。

将人体脉搏波转化为电信号进行测量和分析, 使中医的脉象有了一个客观的分辨标准, 便于揭开脉诊现代科学本质, 为预防和治疗疾病提供参考。

根据脉搏的生理特点，利用传感器设计出一种装置。

[1]本装置由半导体压电传感器及其信号放大电路、滤波电路，转换部分等组成。

本装置的优点是能将脉搏信号精确的放大，并显示在液晶之上。

关键词脉搏传感器脉搏检测引言脉搏信号的获取部分在脉搏信号采集中是一个很重要的部分，脉搏信号采集的好坏将直接影响到后期的数据处理以及脉搏信号波形的准确性，所以传感器的选择在本系统中十分重要。

综合实际精度与产品价格等因素的考虑，本系统采用sc0073 微型动态脉搏微压传感器，这是一种高性能、低成本的压电式小型压力传感器，所用的压电聚合物材料为聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜脉搏传感器来对与力相关的脉搏信息进行感测。

其基本工作原理是基于压电效应，通过弹性铁片上PVDF材料的电压信号变化可实现对压力的测量，典型应用是脉搏的技术探测。

性能优点：灵敏度高，抗干扰性能强，过载能力大，性能稳定可靠，使用寿命长等。

系统设计脉搏检测系统由传感器，信号调理电路，数据采集与处理，显示等组成。

总体结构如图a所示：图a系统结构图由于所采集的脉搏信号比较微弱，所以对电路的要求比较高。

脉搏信号阻抗较大，且幅度小，频率低，极易被噪声湮没。

因此，对脉搏信号采电路有如下要求[2]:(1) 多干扰下的微弱信号。

由于脉搏信号幅度很小，极容易引入干扰，有来自肌体抖动、精神紧张带来的假象信号等。

(2) 高输入阻抗。

由于信号源阻抗较高，脉搏信号很微弱，若输入阻抗不高，会使脉搏信号有严重损失;(3) 高增益。

脉搏信号属于微弱信号，只有较高的放大倍数才能对脉搏信号进行数字化处理;(4) 高共模抑制比。

主要是消除50 Hz 的工频干扰;(5) 低漂移。

为提高运用电子技术基本知识进行理论设计、实践创新以及独立工作、团队合作的能力，通过实践制作一个数字频率计，学会合理的利用集成电子器件制作基于数字电路和模拟电路的课程设计与制作。

电子脉搏计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部分。

它是用来测量频率较低的小信号。

要求：(1)实现在1min内测量脉搏数；(2)用数码管将测得的脉搏数用数字的形式显示；(3)测量误差小于±4次/min。

二、方案设计与论证1．设计框图方案一1）信号发生与采集将脉搏跳动信号传感器转换为与此相对应的电脉冲信号。

2）放大电路把传感器的微弱电流放大，微弱电压放大。

可采用高输入阻抗的非门进行放大。

3）低通滤波滤除空气中的高频，只让低频脉冲信号通过。

对脉搏信号进行采集的时候，空气中交流工频干扰最大，根据有源滤波的原理，在接至非门的输入与输出之间作为直流偏置电阻上并联一个电容。

4）整形电路可用两个非门组成的施密特触发器对放大后的信号进行整形。

5）定时电路用555定时器组成的单稳态触发器进行1分钟的精确定时。

6）计数、译码、显示用来读出脉搏数，并以十进制数的形式由数码管显示出来。

片CD4 0110有计数译码功能，数码管采用共阴数码管。

方案二与方案一相比，信号发生与采集、定时电路、计数译码显示电路不变。

其他有所改变。

2）放大电路用普通运放进行发大，为达到高输入阻抗的要求，采用同相比例放大。

3）低通滤波在运放的反馈电阻上并联一个电容，达到滤波的效果。

4）整形电路通过运放组成的单限比较器进行脉冲整形。

方案二的放大电路除了在阻抗匹配方面略显弱势之外，使用更为普遍，。

为了探索非门再放大方面的应用，选择了方案一。

三、单元电路设计与参数计算1．信号发生与采集脉搏传感器的作用是将脉搏信号转换为响应的电冲信号。

脉搏传感器是脉象检测系统中重要的组成部分，其性能的好坏直接影响到后置电路的处理和结果的显示。

目前典型的脉搏传感器有以下三种：led/' target='_blank'>光电类、压阻类和压电类。

2012年全国职业院校技能大赛“电子产品设计及制作（FPGA）”项目邀请赛试题题目: 脉搏测量仪的设计与制作一、任务按赛题要求，采用组委会提供的线路板、元器件、机箱等材料完成脉搏测量仪的焊接、装调和技术文件编写任务，并编写FPGA的顶层软件，完成脉搏测量仪的规定功能。

1、根据所给资料分析脉搏测量仪的工作原理和功能要求。

2、根据赛题所给的脉搏测量仪原理图和印刷线路板约束条件，利用Protel-DXP或Altium 软件绘制脉搏测量仪的印刷线路板图。

3．完成组委会提供的印刷线路板焊接任务。

4．利用组委会提供的机箱完成简单的结构设计，包括开关、插座、电源、电路板的安装及机内走线的规划。

5．完成脉搏测量仪整机的安装与调试，使其达到规定的技术指标。

6．完成FPGA顶层软件的设计，使其达到规定的功能要求。

7．编写设计文件：包括电路原理图、印刷线路板图、程序结构说明和程序清单。

8．编写工艺文件：包括工艺流程图、元器件清单、电气安装连接图(表)、调试工作单、仪器仪表明细表和使用说明书。

二、功能要求与技术指标1．原理说明脉搏测量仪由FPGA控制和脉搏检测两部分组成。

FPGA控制部分主要有FPGA芯片、数码管显示，键盘输入等，脉搏检测部分主要有传感器检测和信号处理电路等。

首先人的脉搏通过DS100A光电式脉搏传感器的检测得到脉搏跳动波形，再由信号处理电路的滤波、放大和比较电路得到幅值一定脉冲波形，接着由FPGA的输入口去检测处理，计算得到人的脉搏每分钟跳动多少次，并在数码管上显示。

2．脉搏测量仪的焊接和装调脉搏测量仪的装调工作要求在组委会提供的机箱中完成。

安装套件包括机箱、电源模块、前面板、后面板、安装底板、训练板DCP-100-LX9（FPGA核心板）、训练板CGQ-030A（光电信号检测电路）、训练板DCP-102-A（数码管显示和键盘电路板）、以及必需的电气附件。

其中CGQ-030A（光电信号检测电路）为散件，需参赛队员自己焊接。