数字心率计设计报告

数字人体心率检测仪的设计1.设计思路本课题研究的是数字人体心率监测仪的设计，我所设计的检测仪，它使用方便，只需将手指端轻轻放在传感器上，即可实时显示出你的每分钟脉搏次数，特别适合体育训练和外出旅游等场合使用。

采用红外光学检测法，摒弃了不便于运动状态下测量脉搏的听诊器和吸附在人体上的电极等老式测量方法。

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，组织则半透明度增大。

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，本心率检测仪将红外发光二极管产生的红外线照射到人体的上述部位，并用装在该部位的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，即可实时的测出脉搏的次数。

心率与脉搏的联系：心率与脉搏在身体正常的时候是相等的。

在房颤等心脏疾病时候可出现不等。

因此心率测量问题可以转化为脉搏的测量，而脉搏的测量有更容易实现的特点，在实际应用中得到更广泛的运用。

本检测仪的有效测量范围为50次—199次/分钟。

2 方案设计2.1 心率采集处理电路心率采集处理电路如图1-1所示。

该部分电路主要由脉搏次数红外检测采集电路模块、信号抗干扰电路模块、信号整形电路模块等三个主要的电路模块组成。

其中，红外线发射管D1和红外线接收管Q1组成了红外检测采集电路：R2与C1、C2与C3、R4与C4和ICA共同工程了信号抗干扰电路组，他们分别承担了对信号的低通滤波、干扰光线的光电隔离、参与高频干扰的滤除等任务。

另外，I CB、C5与R10、ICC则共同组成了信号整形电路模块。

图1光电式脉搏波传感器的原理其原理是利用光电信号来测量脉搏容量的变化。

当血管内容量变化时，组织对光的吸收程度相对发生变化，利用光电传感器可测出这种变化，该变化反映出血液动脉的基本参数情况。

数字心率计设计说明书1、程设计任务书2.说明书正文2.1：任务分析与方案设计心率计是用来测量一个人心脏在单位时间跳动次数的电子仪器。

心脏的收缩和舒张引起血压的变化，不同年龄段和不同健康状况的人正常血压范围有较大差异，但是收缩压和舒张压的差值却大致都在40mmHg~50mmHg 范围内。

基于此，可以利用压力传感器将人体血压的变化转化成电压的变化，再通过滤波、放大、整形后得到方波，由模拟转化成数字后再进行后续处理。

现提出两种计数方案： 1）定时计数在一定时间内对脉冲信号进行计数。

由于任务要求在短时间内测出1分钟心脏跳动的次数，则需要对整形后的方波信号进行倍频；又由于测量误差要求≤±4次/分钟，则最多可以4倍频，此时，测量时间为15s 。

电路模块方框图：2）定数计时在定数的脉冲信号持续时间内，对标准时钟信号进行计数，再通过转换得到心率值。

如设置标准时钟信号周期为0.1s ，在6个脉冲信号持续时间内（即5个心脏跳动周期）对标准时钟信号进行计数，设计数值为N ，则心率为3000/N 。

计算过程如下：每个脉冲周期To=0.1N/5 s ，则心率S=60/To=3000/N(次/分钟）。

电路模块方框图：方案一的测量时间长，测量误差也较大，且测量误差与测量时间成反比关系；但是计数值即为心率值，电路实现较为简单。

方案二测量时间短，测量误差也小；但是计数后的值还需要进行除法转换后才是心率值，电路实现较为复杂，成本也较高，故采用方案一。

2.2:电路设计，元器件参数计算及选择2.2.1:传感器的选择传感器的选择需要综合考虑各项性能参数，这些性能参数要能满足测量要求，现对传感器的各项性能参数以及任务要求分析如下：1）线性度指传感器输出与输入之间成线性的程度。

任务要求是测量心脏跳动的次数，而并未要求测量出血压值，故只需要得到一个个脉冲输出即可，对其量值没有太大要求，故系统对传感器线性度要求不高。

2）灵敏度灵敏度是传感器在稳态下输出变化量对输入变化量的比值。

数字人体心率检测仪的设计0 引言目前检测心率的仪器虽然很多，但是能实现精确测量、数据上传PC机并且具有声光报警等多种功能的便携式全数字心率测量装置很少。

本文介绍的数字人体心率检测仪可以在人体的手、腕、臂等部位均能准确测量出心跳次数，同时还具有掉电存储、测量数据上传PC机及声光报警等多项功能。

1 系统组成及工作原理系统组成如图1所示，本设计以单片机为主控信号，外辅少量硬件电路，完成数据处理、记忆、显示、通信等功能。

首先，在系统开机时通过键盘设定系统的工作方式，然后，将压电陶瓷片检测到人体心跳信号经过放大、滤波及整形处理后输入给单片机，单片机对测量的数据进行处理，送显示电路显示，同时通过通信电路将测量数据上传PC机，记忆电路主要用来存储测量数据，实现掉电存储功能，声光报警电路在测量数据超过正常范围（如大于180次/min或小于45次/min）时进行报警以提醒医生注意。

2 系统硬件电路设计2.1 传感器及信号处理电路传感器及信号处理电路如图2所示。

检测心率脉冲信号的传感器采用压电陶瓷（在压电陶瓷片上安装一海面垫以传递脉冲信号）；将采集到的心率信号经过由CD4069的3个非门组成3级放大电路进行放大，然后通过由R4、R5、C5及R7、R8、C6构成的2级梯形滤波电路进行滤波处理，即可获得人体心率范围的信号（约在0.66Hz-3.33Hz之间）；再通过由二极管D1、D2和R6构成的检测电路以及由U1F、U1D、U1E这3个非门构成的整形电路处理后，就可得到单片机所需要的标准的0-5V脉冲信号。

2.2 键盘电路键盘电路如图3所示。

因为I/O够用，所以4个按键分别接到单片机的P1.2、P1.3、P1.4、P1.5上，采用查询方式进行工作，K1、K2、K3及K4依次分别完成开始测量、查询、存测量结构及清除记忆数据等操作。

2.3 显示电路显示电路如图4所示，采用动态显示方式，图中2片74LS373的数据输入端均接在89C51单片机的P0口上，单片机通过P1.0和P1.3给2片74LS373提供片选信号，从而实现分时选择2片74LS373工作，分别传送段码和位码。

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。

心率计开题报告1、选题背景与意义心率(Heart Rate)是用来描述心跳周期的专业术语，是指心脏每分钟跳动的次数, 它不仅是反映心脏功能强弱的重要标志，也是反映人体运动强度的生理指标。

心率携带有丰富的人体健康状况信息。

自我国最早的脉学专著《脉经》问世以来，脉学理论得到不断发展和提高。

在中医四诊(望、闻、问、切)中，脉诊具有非常重要的位置。

它是我国传统医学中最具特色的一项诊断方法，历史悠久，内容丰富，是中医“整体观念”、“辨证论证”基本精神的体现与应用。

脉诊作为“绿色无创”诊断的手法，得到了中外人士的关注。

但由于中医是靠手指获取心率信息，虽然脉诊具有简便、无创、无痛的特点易为患者接受，然而在长期的医疗实践中也暴露出一些缺陷。

进入21世纪以来，科技不断的发展，电子产品越来越多，系统的价格越来越便宜；产品的科技含量比例也越来越大，性能越来越可靠。

人们日常的生产、生活都在慢慢走向高度自动化和智能化。

医院的护士每天都要给住院的病人把脉记录病人每分钟心跳数，方法是用听诊器放在胸口处，根据心脏的跳动进行计数。

为了节省时间，一般不会作1分钟的测量，通常是测量10秒内的心跳数，再把结果乘以6得到每分钟的心跳数，这样做比较费时，而且精度也不高。

为了提高心率测量的精确性与速度，多种心率监测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。

随着国民经济的不断发展，人们生活水平不断提高，健康已成了人们关注的焦点和追求的目标。

参加锻炼无疑是保持健康的最佳方法，但很多人急于求成，往往适得其反，达不到锻炼的效果，甚至可能对身体造成一定程度的伤害。

目前市场上单纯的跑步计步器不能同时监测人体生理参数并实时显示，反馈给锻炼者。

心率监测仪是一种可对跑步者跑步等各种身体运动心率参数进行实时监测的仪器，并能将实时监测的心率参数显示出来。

目前心率监测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、妊高症检测、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心率监控仪。

数字心率计课程设计目录1.摘要 (1)2.方案原理介绍 (2)2.1 方案设计与论证 (2)3.总体方案介绍 (3)4.单元电路的设计与选择 (4)4.1 脉搏检测电路的设计 (4)4.2 信号放大电路的设计及参数计算 (5)4.3 信号滤波电路的设计及参数计算 (7)4.4 整形电路的设计与参数计算 (8)4.5 倍频电路 (10)4.6 时基电路 (11)4.7 逻辑控制电路 (12)4.8 计数、锁存和显示电路 (14)4.9 报警电路设计 (18)5.总体电路的绘制 (18)5.1 电路总图 (18)5.2 元器件清单 (19)6.心得体会 (19)7.参考文献 (21)数字心率计1 摘要对于医院的危重病人，或者在其他一些特殊场合，需对人的心心率进行连续检测，本课题即针对这一需求，设计一台简易的心率检测仪。

课题的思路是用压力传感器检测病人手腕部的脉搏跳动，压力传感器的输出信号经一系列电路处理，形成可用于检测的脉冲信号，再经电路处理，最终由数码管显示其数值，并根据被测对象情况判断其健康状态，以报警信号显示。

关键词：传感器，滤波器，放大器，显示电路，报警电路2 方案原理介绍2.1 方案设计与论证正常人的脉搏次数是每分钟60～90次（婴儿为90～120次,老年人则为100～150次), 这种频率信号属于低频范畴.因此,脉搏测试仪是用来测量低频信号的装置,它的基本功能要求是:要把人体的脉搏数(振动)转换成电信号,这就需要借助传感器。

对转换后的电信号要进行放大、滤波和整形处理，以保证后续电路能正常对其进行进一步的加工和处理。

脉搏测试仪要能在15秒左右测出脉搏跳动次数，并作出是否报警的判断。

报警的上、下限及对象选择可以通过多路开关调节。

总之，脉搏测试仪的核心是要对低频信号在固定的短时间计数，最后以数字形式显示出来。

可见，脉搏测试仪的主要组成部分是计数器和数字显示器。

2.1.1 方案设计脉搏测试仪的上述功能要求，可采用了三种不同的方案来实现：方案一：把转换为电信号的脉搏信号，在单位时间N内（如15秒）进行计数，完成后将计数结果通过乘法器乘以系数60/N（如60÷15=4）并用数字显示其计算后的值，从而得到每分钟的脉搏数。

目录摘要 (1)引言 (1)1.设计要求 (2)2.设计过程 (2)2.1 总体方案设计 (2)2.2 单元电路设计 (3)2.3 总体电路及工作原理 (10)3.装调与测试 (11)3.1 电路板的制作 (11)3.2 电路板的焊接 (11)3.3 测试 (11)总结 (12)参考文献 (12)数字式心率测量仪设计姓名：吴贺学号：20075042067单位：物理电子工程学院专业：电子信息工程指导老师：周胜海职称：副教授摘要：对于医院的危重病人，或者在其他一些特殊场合，需对人的心率进行连续检测。

本设计针对这一需求，设计了一台简易的数字心率测试仪。

设计的思路是用压力传感器检测病人手腕部的脉搏跳动，把脉搏信号转化为电信号，压力传感器的输出信号经一系列电路处理，形成了可用于检测的脉冲信号。

再经电路处理，最终由数码管显示其数值。

关键词：心率；计数器；放大器；传感器；显示电路；译码器。

Design of a Digital Heart Rate MeterAbstract:For some serious patients in hospital, or in some special occasions, heart rate is needed for continuous detection. this design according to the requirements, design a simple digital heartbeat tester. The thought of the design is to use a pressure sensor to detect the pulse flop of the patients, the pulse signals are converted to electrical signals, the output signal of pressure sensor is dealed with a series of circuit processing, the pulse signal which can be used to test is formed. After dealing with the circuit, finally the digital tube shows its value.Key Words:heart rate; counter;amplifier ; sensor;show circuit ; decoder.引言心率是用来描述心动周期的专业术语，是指心脏每分钟跳动的次数，以第一声音为准。

数字脉搏计课程设计实验报告【设计任务与要求】1、要求用十进制数显示被测人体脉搏每分钟跳动的次数，测量范围30～160次/min；2、要求在短时间内（5s、15s）测出脉搏数/每分钟；3、测量范围要求在±4次/min以内；4、要求锁定每分钟脉搏数，将测量结果通过数码管出来，共分为显示计数过程，不显示技术过程两种方案；5、要求采用手动清零、自动清零（自启动）两种方式。

【课程方案原理框图】【课程方案】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，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，根据有源滤波原理将其滤除。

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定时器组成多谐振荡器，达到5s、15s的精确计时；6、通过计数、译码、显示读出脉搏数，并以十进制数的形式由数码管显示出来。

数码管采用共阴数码管。

【单元电路设计与参数计算】1、信号发生与采集：通过陶瓷压电传感器对脉搏进行采样收集。

2、放大与滤波电路：将5mV的正弦信号放大为5V的正弦信号，即差模电压增益为1000。

图示为用LM324设计的同相放大器，其输出信号，Vi 为幅值为5mV 的输入信号。

则另：倍。

，即正弦信号放大了可得10001000,321,33≈=Ω==Ω=Vi VoAv K R R M RVi R R Vo )131(+=左图为二阶低通滤波器电压增益随频率变化曲线，在f=f o 之后随f 增加，增益急剧下降，从而达到低于f 频率通过的效果图示为二阶压控电压源低通滤波电路其实质是通带增益接近1的同相比例放大电路和滤波电路整合而成，通带增益A vP =451R R +≈1，截止频率为RCf π21=，令nF C C K R R 80021,176==Ω==，则f ≈200Hz 。

心率计毕业设计心率计毕业设计随着现代社会的快节奏和高压力生活方式，人们对健康的关注度越来越高。

心率作为一个重要的生理指标，对于人体的健康状况有着重要的影响。

因此，设计一款心率计成为了一个备受关注的毕业设计课题。

一、设计目标在设计心率计之前，首先需要明确设计的目标。

心率计的主要目标是测量用户的心率，并将数据以可视化的方式展示出来。

除此之外，心率计还需要具备以下功能：1. 高精度测量：心率计需要能够准确地测量用户的心率，以保证数据的可靠性。

2. 数据存储与分析：心率计需要能够存储用户的心率数据，并能够对数据进行分析，以便用户了解自己的心率变化趋势。

3. 实时监测：心率计需要能够实时监测用户的心率，并能够及时提醒用户心率异常。

4. 舒适便捷：心率计需要设计成舒适便捷的佩戴方式，以便用户能够长时间佩戴并进行心率监测。

二、硬件设计心率计的硬件设计主要包括传感器、处理器、存储器和显示器等组件。

传感器是心率计的核心部件，用于测量用户的心率。

常见的心率传感器有光电式传感器和压力式传感器。

光电式传感器利用光电效应测量心率，而压力式传感器则通过测量血液流动的压力变化来测量心率。

根据实际需求和成本考虑，选择适合的传感器。

处理器负责对传感器采集的数据进行处理和分析，并将结果存储到存储器中。

处理器的选择应考虑功耗低、运算速度快的特点，以保证心率计的性能。

存储器用于存储用户的心率数据，可以选择内置存储器或外置存储器，根据实际需求选择合适的存储器容量。

显示器用于展示用户的心率数据，可以选择LED显示屏或OLED显示屏等。

LED显示屏具有低功耗、高亮度等特点，而OLED显示屏则具有高对比度、高刷新率等特点。

根据实际需求选择合适的显示器。

三、软件设计心率计的软件设计主要包括数据处理和用户界面设计两个方面。

数据处理模块负责对传感器采集的心率数据进行处理和分析，以得到用户的心率数值。

该模块需要具备高精度的算法和数据处理能力，以保证心率计的准确性。

课程设计报告——心率计一．项目概要心率(Heart Rate)：用来描述心动周期的专业术语，是指心脏每分钟跳动的次数,以第一声音为准。

正常成年人安静时的心率有显著的个体差异，平均在75次/分左右(60—100次/分之间)。

初生儿的心率很快，可达130次/分以上。

在成年人中，女性的心率一般比男性稍快。

健康成人的心率为60～100次/分，大多数为60～80次/分，女性稍快；3岁以下的小儿常在100次/分以上；老年人偏慢。

成人每分钟心率超过100次（一般不超过160次/分）或婴幼儿超过150次/分者，称为窦性心动过速。

如果心率在160～220次/分，常称为阵发性心动过速。

心率低于60次/分者（一般在40次/分以上），称为窦性心动过缓。

如心率低于40次/分，应考虑有房室传导阻滞。

心率过快超过160次/分，或低于40次/分，大多见于心脏病病人，病人常有心悸、胸闷、心前区不适，应及早进行详细检查，以便针对病因进行治疗。

对某些阵发性心率过速或过缓，往往在就医时测试出心率正常，以至使医生无法确诊，所以我们设计出这种可以随时进行心率测量的心率计，不仅可以随时地监测一个人的健康状况，而且为医生对这种病症的确诊提供证据。

基于以上的原因，我们以ATMega16单片机为基本芯片设计心率计。

硬件单元使用：用压电陶瓷片采集心跳信号，经过放大和滤波电路处理，触发单片机进行计数，并通过点亮一个LED来指示心跳信号的接受。

最后用七段数码管显示出心率值。

使用压电陶瓷片时将压电陶瓷片贴在手腕上脉搏跳动强烈的地方，并通过调偏置电位计直至LED灯正常闪烁，即心率计开始正常工作。

二．硬件设计思想利用压电陶瓷片工作时脉搏跳动产生的压力差，转换为电压信号，经测量其产生的电压差约在小于1mV的数量级上。

故再经过偏置电路以及放大电路的处理，将差模信号放大10000倍，鉴于信号源稳定性不够好，不方便调偏置，故设计了两级偏置电路。

经测试，最终输出的信号幅度可达3V。

西南交通大学2015年短学期电子课程设计报告课题：数字心率计指导老师：张辉波宋作华计算机2013-4班20132070 段雯誉计算机2013-4班201320652015年8月摘要正常成年人安静时的心率有显著的个体差异，但在安静状态下健康成人平均心率在75次/分左右(60—100次/分之间)。

国人男性静息心率的正常范围为50—95次/分，女性为55—95次/分。

在一般情况下人的心率大于120次/分为心率过快，小于50次/分则为心率过慢。

本课题就是通过红外传感器将人的手指中微弱的脉搏信号转化为电信号输入到模拟电路中。

模拟电路对电信号做放大、滤波和整形处理，转换为可被芯片识别的矩形波信号。

通过Verilog HDL编程语言实首先现对EP2C8T144自身晶振的分频处理，利用分频后得到的信号对矩形波信号进行检测得到脉搏数，将脉搏数显示在数码管上，显示心率过快、心率过慢或是正常，计算平均心率，对心律不齐有报警功能。

关键字：数字心率计、模拟电路、Verilog HDL、数码管、报警功能、EP2C8T144、Altium Designer1、方案设计i.方案论证与设计（1）模拟部分：●红外传感器获得电信号根据指尖上的血液随每次心跳出现密度、快慢等周期性变化的原理，将手指剪放在ST188的传感器上，传感器上的感光三极管将会接收强弱不同的电流，并输出强弱不同的电压信号。

人的心跳范围在几十到上百之间变化，则电路接收到的有效电信号是一个低频的弱信号，并且里面夹杂这其他的干扰信号。

模拟电路在接受这些信号后，需要对信号做放大、滤波、整形处理。

这样处理过后的信号才是低频有效的较强信号，并且能被数字电路中的EP2C8T144芯片所接收。

●放大放大电路的总重要的作用是将ST188输出的微弱的电压信号放大到74HC14工作时所需的电压范围。

据资料显示，ST188采集到的人体的心率信号所能转化的电流大概在0.05mV-5mV左右，74HC14所需的输入电压一般要超过3V，那么我们放大电路的倍数至少也要超过60000倍以上，根据我们所有的元件，用一个放大电路来实现这样的放大倍数是不现实的，那么我们就一定会需要两个放大电路串联来实现，而且我们可以确定每个子电路的放大倍数都约为300，；两级的放大电路都将R1设为680K、R2设为2.7K；如果灵敏度不够，可将R2设为1k。

西南交通大学年短学期电子课程设计报告目录一、课题要求二、方案论证与设计三、系统原理框图四、主要电路以及参数计算五、调试步骤六、测试数据及实验结果七、结论八、学习心得九、本作品使用说明十、附录一、课题要求基本要求：实时数字显示心率值（两位半）能够有报警信号显示1）正常2）过快3）过慢提高要求：可显示平均心率心率不齐时有报警信号二、方案论证与设计（1）模拟部分●采集信号用红外反射ST188传感器采集血液流动信号，当血液流动时，由于血液的各项参数指标变化，那么传感器接收到的电流信号就会发生变化，从而从传感器输出的电信号也会发生不同的变化，由于接收到的信号很微弱，数量级在毫伏级别，且同时信号具有低频率，低幅值和干扰性非常强的特点，所以我们对采集到的信号进行放大才能被检测到，从而实现心率的测量与计算。

因此模拟部分电路分为三个模块，放大，滤波，整形。

●放大据资料显示，ST188采集到的人体的心率信号所能转化的电流大概在0.05mV-5mV左右，由于采集到的信号是毫伏级别的，而后面要进行整形的输入信号要达到3V以上，所以对电路的放大倍数的设置是非常重要的。

那么在开始阶段我们借助模拟电子技术的一些资料来设计电路，然后通过软件进行仿真，但是由于实验室无法满足每个电路元件参数的要求，所以我们在实际电路中统一使用了老师给定的电路。

用两个放大电路来实现需要的放大，，每个子电路的放大10，采用的电子电路元件参数为：①680K和2.7K；②680K和2.7倍数都约为2Ｋ。

滤波电源供电时会对电路产生50HZ的工频，且我们采用的是红外线传感器，易受外界影响，这些都会会影响模拟信号的采集和计算，所以需要把这50HZ的工频滤掉且尽量减小外界信号的干扰。

由于人的心率频率大概为3HZ左右，所以我们设置的滤波电路的截止频率为0.23-2.3Hz，由此计算得到高通滤波电路的设计为:①10uF和68K（0.23Hz）；低通滤波电路的设计为：①0.1uF和680K （2.3Hz）；。

第1篇一、实验目的本次实验旨在设计并制作一款心率检测装置，通过实验验证该装置的可行性，并对其性能进行评估。

实验过程中，我们将探讨不同传感器、信号处理方法以及数据展示方式对心率检测精度的影响。

二、实验原理心率检测装置通过检测人体脉搏信号，计算每分钟心跳次数，从而反映人体心脏的健康状况。

实验中，我们采用光电传感器采集脉搏信号，经过信号处理和算法计算，得到心率的数值。

三、实验材料与设备1. 光电传感器2. 单片机3. 滤波电路4. 数码管5. 信号线6. 电池7. 实验台8. 心率参考标准四、实验步骤1. 搭建实验电路：根据实验原理，搭建包含光电传感器、单片机、滤波电路、数码管等模块的实验电路。

2. 采集脉搏信号：将光电传感器固定在手指上，通过传感器采集脉搏信号。

3. 信号处理：对采集到的脉搏信号进行滤波、放大等处理，消除噪声干扰。

4. 算法计算：根据处理后的信号，采用算法计算心率值。

5. 数据展示：将计算得到的心率值通过数码管显示，并与心率参考标准进行对比。

五、实验结果与分析1. 传感器选择：实验中采用光电传感器采集脉搏信号，与电容传感器相比，光电传感器具有响应速度快、抗干扰能力强等优点，能够有效提高心率检测精度。

2. 信号处理：通过滤波电路对采集到的脉搏信号进行滤波，消除噪声干扰，提高信号质量。

实验结果表明，滤波后的信号与原始信号相比，信噪比明显提高，心率检测精度得到提升。

3. 算法计算：采用基于单片机的算法计算心率值，通过实验验证，该算法能够准确计算心率，满足实验要求。

4. 数据展示：通过数码管显示心率值，并与心率参考标准进行对比，验证装置的可靠性。

六、实验结论1. 通过本次实验，成功设计并制作了一款心率检测装置，验证了该装置的可行性。

2. 采用光电传感器和滤波电路，提高了心率检测精度。

3. 基于单片机的算法计算心率值，满足实验要求。

4. 数码管显示心率值，便于用户观察。

七、实验不足与改进1. 实验中，传感器与手指的接触面积较小，可能导致信号采集不稳定。

摘要摘要本设计采用以AT89S51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示心率计的硬件电路和软件设计方法。

整个电路采用模块化设计，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。

本设计采用了红外对管传感器和光电转换原理进一步实现对心率的检测。

心率计通过感知手指内的微弱波动来接收信号，可以避免人工听诊器所带来不必要的麻烦。

心率传感器采样脉搏信号，采用AT89S51单片机作为控制器，心率传感器输出方波传入单片机，单片机每接收一个脉冲波形，数码管就计数一次。

心率次数超限时用蜂鸣器报警。

三极管加大功率，驱动器件工作。

各探头的信号经单片机综合分析处理，实现心率测量的各种功能。

在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。

关键词：心率；传感器；滤波器；放大器；显示电路；报警电路IAbstractAbstractThe rapid development of society today, people's material and cultural life has been great ly improved, but at the same time, a variety of diseases threatening people's life; and the heart attack is difficult to prevent the sudden fatal disease, so health is also more and more attention by people. This design is to solve the problem that can be measured by heart rate, heart dise ase prevention of heart disease in the digital heart rate meter.Heart rate is an important phys iological parameter of human body, in modern medicine, heart rate for blood circulation and c ardiac function in field research has important significance. Heart rate meter is used to measur e the human heart rate in medical devices, high accuracy rate meter research and development of medical instrument is always an important topic in the field of. This design aims to have th e circuit and hardware knowledge, design a simple heart rate meter. In the design of the pulse frequency and heart rate, heart rate can be used to measure the pulse measurement is obtained, therefore the design of human body pulse as the measuring object.Key words：Heart rate;sensor;filter;amplifier;a display circuit;alarm circuitII目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题背景、目的及意义 (1)1.2 国内外研究现状及存在问题 (1)1.3 课题的主要问题和研究方法 (2)1.3.1 设计要求 (2)1.3.2 设计内容 (2)第2章数字心率计总体方案设计 (3)2.1 数字心率计方案设计思路 (3)2.2 心率计的结构组成和框图 (3)2.2.1 心率计的结构组成 (3)2.2.2 心率计的结构框图 (4)2.3 本章小结 (4)第3章心率计的硬件设计 (5)3.1 AT89S51单片机 (5)3.1.1 AT89S51单片机简介 (5)3.1.2 AT89S51单片机的特点 (5)3.1.3 AT89S51的结构 (6)3.1.4 工作原理 (8)3.2 传感器 (8)3.2.1 传感器的选择与论证 (8)3.2.2 红外线传感器 (10)3.3 复位电路 (10)3.3.1 单片机复位电路 (10)3.3.2 按键电路 (11)3.3.3 振荡电路 (11)3.4 显示报警模块 (12)3.4.1 显示模块的选择与论证 (12)3.4.2 显示电路 (12)3.4.3 报警电路 (15)3.5 信号采集电路 (16)I I3.6 信号放大电路 (17)3.7 信号比较电路 (17)3.8 LM358P放大器 (18)3.9 本章小结 (19)第4章心率计的软件设计 (20)4.1 程序流程 (20)4.1.1 主程序流程图 (20)4.1.2 中断程序流程图 (21)4.1.3 定时器T0和T1的中断服务程序 (21)4.2 测量计算原理 (22)4.3 KEIL编程软件的介绍 (23)4.4 几种主要干扰因素 (23)4.5 本章小结 (24)总结 (25)致谢 (26)参考文献 (27)附录 (28)附录1 系统原理图 (28)附录2 程序代码 (29)I V第1章绪论1.1课题背景、目的及意义近年来世界科技与经济的飞速蓬勃发展，重视生命和健康渐渐成为人类共同的追求。

电子心率计设计课程设计说明书1：课程设计任务书2：课程设计说明书正文2.1：任务分析与方案设计心率计是用来测量一个人心脏单位时间内跳动次数的电子仪器，由于人体各部位心率一致，所以通常测量人手臂处的脉搏即可测出人体心率。

任务要求测出的心率为一分钟内心跳的次数，并显示，测量结果要与标准范围作比较，不在标准范围内则报警。

设计方案为:采用传感器，量脉搏的跳动，出微弱的信号，入放大器中放大；后通过滤波器滤除干扰信号后，将形整形为方波或脉冲信号；后经过倍频器增加信号的频率，输入计数器中计数，时通过定时器控制计数的时间，后得出一分钟内脉搏次数即为心率。

计数器计数值输入到显示器中显示，同时，将其输入到数值器中与比较器预设值即标准值作比较，若，测量值不在标准值范围内则报警，即LED 灯亮。

流程图如下。

电子率及设计流程图2.2：电路设计，元器件参数计算及选择2.2.1：传感器的选择脉搏跳动引起皮肤表面压力的变化，根据这个现象可以通过测量皮肤表面压力的变化而测量脉搏跳动次数。

因此，通常可选用压电陶瓷传感器测量。

选择型号为CPS182的陶瓷压力传感器。

此传感器具有抗腐蚀能力，传感器没有液体的流动，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠通斯电桥。

由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比、激励电压成正比的高度线性度电压信号。

通过激光标定，该传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性。

其输出信号为0.5—3mV2.2.2:放大电路的设计如前所述，传感器输出为微弱信号，需进行放大后才便于后续电路的处理。

考虑到后续电路中滤波器电路也具有信号放大的功能，所以放大器的放大倍数不宜过大，初步选择为200倍。

设计电路如下：信号输入端其放大倍数的计算公式为所以取Rf=400k，R1=2k，得到A=200。

取R=1k。

运算放大电路的芯片选择型号为LM741,其封装管脚图如下LM741封装管脚图如上图所示，LM741芯片为但运放芯片，其引脚功能为：1和5为偏置(调零端)，2为正向输入端，3为反向输入端，4接地，6为输出，7接电源，8空脚LM741内部电路2.2.3：滤波器的设计干扰信号对测量结果带来很大的误差，所以设计滤波器是很有必要的。

电子脉搏计毕业设计引言电子脉搏计是一种用于测量人体脉搏的仪器，可以实时监测心率并提供相关数据。

本文将介绍一个关于电子脉搏计的毕业设计，旨在设计出一款功能完善、精确可靠的电子脉搏计。

一、设计背景近年来，心脑血管疾病的发病率逐渐增高，对心脏健康的关注越来越重要。

在日常生活中，人们对自己的心率了解的程度较低，并往往只关注在出现问题时寻求医疗帮助。

然而，随着科技的飞速发展，人们对个人健康的关注也越来越高。

设计一个电子脉搏计是为了使更多的人能够实时监测和了解自己的心率，提高对心脏健康的认识。

二、设计目标1. 实时测量心率：设计一个在佩戴时能够实时测量心率的电子脉搏计，可以方便用户随时了解自己的心脏情况。

2. 精确可靠：电子脉搏计应具有高精确度和可靠性，确保测量数据准确无误。

3. 可穿戴设计：为了方便用户随身携带和佩戴，设计的电子脉搏计应具有轻巧、便捷的可穿戴性。

4. 数据记录和分析：电子脉搏计应能够记录测量数据并提供分析，帮助用户更好地了解自己的健康状况。

三、设计方案1. 传感器选择：为了实现实时心率测量，可以选用光电传感器来监测血液流速和心率。

光电传感器具有高灵敏度和可靠性，可以准确测量心率并提供稳定的数据。

2. 移动应用程序开发：设计一个移动应用程序，通过无线连接将测量数据传输到用户的智能手机或其他设备上。

用户可以通过应用程序随时查看心率数据，并进行自定义设置和分析。

3. 心率数据记录和分析：电子脉搏计应具备数据记录和分析功能，可以将历史测量数据保存在设备或云端服务器中，并提供图表和趋势分析，帮助用户更好地了解自身心脏状况。

4. 设计外观和佩戴舒适性：考虑到电子脉搏计的可穿戴性，设计时应注意外观设计和佩戴舒适性，使用户能够长时间佩戴并不感到不适。

四、设计结果经过设计和开发，我们成功实现了一款电子脉搏计。

该设备具备实时测量心率、精确可靠、可穿戴设计、数据记录和分析等功能。

用户可以使用移动应用程序随时查看心率数据，并得到个性化的健康报告。