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基于51单片机的心率计设计一、引言心率是人体健康状况的一个重要指标，测量心率对于预防心血管疾病和监控身体健康非常重要。
本文将介绍基于51单片机的心率计的设计。
二、硬件设计1. 传感器心率计的核心是心率传感器，用于检测心脏的跳动并转化为电信号。
常见的心率传感器有光电传感器和压电传感器。
本设计选用光电传感器，通过红外光发射二极管和光敏二极管组成，以非侵入性的方式测量心率。
2. 信号放大与滤波电路由于心率信号较小，需要经过放大与滤波电路进行信号处理。
设计中使用运放对信号进行放大，并通过带通滤波器滤除杂散信号。
3. 数模转换放大滤波后的心率信号是模拟信号，需要通过模数转换器（ADC）将其转换为数字信号，以便后续处理和显示。
4. 显示屏心率计的设计中需要一个合适的显示屏来显示测量出的心率数值。
常见的显示屏有LCD液晶屏和LED数码管。
5. 51单片机本设计使用51单片机作为控制核心，负责对信号的采集、处理和显示。
51单片机具有成熟的开发环境和丰富的外设资源，非常适合嵌入式系统的设计。
三、软件设计1. 信号采集通过51单片机的IO口连接传感器，定时采集传感器输出的心率信号，并将其转换为数字信号。
2. 信号处理通过软件算法对采集到的心率信号进行滤波和处理，去除噪声和干扰，提取出准确的心率数值。
3. 心率计算根据心率信号的特征，设计一个合适的算法对心率进行计算。
常用的算法有峰值检测法和自相关法等。
4. 数据显示将计算得到的心率数值通过LCD屏或数码管显示出来，以便用户直观地了解自己的心率状况。
四、实验结果与讨论经过实验验证，基于51单片机的心率计设计能够准确地测量心率，并将心率数值显示在屏幕上。
通过与商用心率计的比对，结果显示该设计具有较高的准确性和稳定性。
五、应用前景基于51单片机的心率计设计可以应用于医疗领域、体育训练和健康监控等方面。
例如，可以将心率计嵌入健康手环中，实时监测用户的心率状况，并提醒用户进行适当的运动。
基于单片机的心率测试仪设计心率测试仪是一种用来测量人体心率的设备，它使用单片机技术来实现数据处理和显示功能。
本文将介绍基于单片机的心率测试仪的设计原理、硬件组成以及软件实现。
一、设计原理心率测试仪的设计原理是通过测量人体的心电信号来计算心率。
心电信号是由心脏产生的微弱电流，可以通过电极贴在人体皮肤上进行测量。
传感器将心电信号转换为模拟电压信号，然后经过滤波处理和放大处理后，再经过A/D转换，转换为数字信号供单片机处理。
单片机通过计算心电信号的周期来得到心率值，并将结果显示在液晶屏上。
二、硬件组成1.单片机：选择一款适用的单片机，如STM32系列的单片机，具有高性能和丰富的外设接口，以满足心率测试仪的需求。
2.心电信号传感器：选择一款专门用于心电信号测量的传感器，如AD8232芯片，可以提供可靠的心电信号采集。
3.滤波器：使用滤波器对心电信号进行滤波处理，去除杂散信号，只保留心电信号的频率分量。
4.放大器：为了增强心电信号的幅度，需要使用放大器来对滤波后的信号进行放大处理，方便后续的A/D转换。
5.A/D转换器：将放大后的模拟信号转换为数字信号，供单片机进一步处理。
三、软件实现1.心电信号采集与处理：通过传感器采集心电信号，并经过滤波和放大处理，得到滤波后的模拟信号。
2.A/D转换：将模拟信号通过A/D转换器转换为数字信号，供单片机处理。
3.心率计算：单片机通过计算心电信号的周期来得到心率值，可以使用峰值检测算法或阈值判定算法来实现。
4.数据显示：将计算得到的心率值通过串口或并口发送到液晶屏上进行显示，可以设计显示界面，包括心率值、时间等信息。
总结：基于单片机的心率测试仪设计主要包括硬件组成和软件实现两个部分。
硬件组成包括单片机、心电信号传感器、滤波器、放大器、A/D 转换器和液晶屏等。
软件实现包括心电信号采集与处理、A/D转换、心率计算和数据显示等。
通过合理的设计和编程，可以实现一个功能完善的心率测试仪。
基于单片机的心率计设计
一、硬件设计
1.核心处理器：选用STM32单片机，具有丰富的外设资源，大
内存容量，高性能，在实现心率计功能方面非常适合。
2.心率传感器模块：选用现有的心率传感器模块，如MAX30102。
3.显示模块：可以采用OLED显示模块或者LCD模块来显示心率值。
4.按键模块：添加一个按键模块，用于操作心率计。
5.电源模块：设计适合的电源模块，以保障心率计稳定工作。
二、软件设计
1.初始化：在程序初始化时，配置好单片机的外设，包括时钟，GPIO口，定时器等。
2.心率检测：读取心率传感器的数据，通过波形处理等算法，
实时计算出心率值，然后将其显示在屏幕上。
3.数据存储：可以在单片机内部或外部添加存储芯片，将检测
到的数据保存下来，以方便后期分析。
同时，可以添加一个实时时
钟模块，记录下每次检测的时间。
4.操作界面：添加按键模块，实现心率计的开关、数据存储等
功能。
5.通信功能：可以添加一个蓝牙模块，将心率数据传输到手机
或其他设备上，以便进行分析和管理。
三、应用场景
基于单片机的心率计可以被广泛应用于医疗、运动等领域。
在
医疗领域，可以用于监测老年人、患病人士等人群的心率变化情况。
在运动领域，可以作为一款运动手环，记录运动者运动时的心率变
化情况。
同时，基于单片机的心率计也可以成为一种新颖的DIY硬
件项目，符合日益增长的Maker文化需求。
基于51单片机的心率体温检测系统设计随着科技的不断进步，智能化设备在日常生活中的应用越来越广泛。
心率体温检测系统作为一种应用广泛的智能设备，可以实时监测人体的心率和体温的变化情况，为人们的健康提供及时准确的数据支持。
本文将介绍一个基于51单片机的心率体温检测系统的设计方案。
一、系统概述本心率体温检测系统由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括传感器模块、信号处理模块和显示模块，软件部分则是通过51单片机进行数据的采集和处理，并在显示模块上进行实时的结果显示。
二、硬件设计1. 传感器模块本系统采用心率传感器和体温传感器进行数据的采集。
心率传感器采集心率信号，体温传感器采集体温信号。
这两个传感器通过模拟信号将采集的数据传递给信号处理模块。
2. 信号处理模块信号处理模块对从传感器模块采集到的心率和体温信号进行滤波和放大处理，提高信号的精确性和可读性。
经过处理后的信号将被发送给显示模块进行实时显示。
3. 显示模块显示模块采用OLED显示屏，可以实时显示心率和体温的数值，以及相应的警报信息。
用户可以通过显示屏上的按键进行操作和设定。
三、软件设计1. 数据采集51单片机通过模拟输入引脚采集来自传感器模块的心率和体温信号。
通过定时中断的方式，可以实现对信号的连续采集。
2. 数据处理采集到的数据通过A/D转换进行数字化，并存储到内部RAM中。
通过计算和处理，可以得到心率和体温的准确数值。
3. 数据显示通过串行通信接口，将处理后的数据发送到显示模块，并通过OLED显示屏进行实时展示。
用户可以通过按键控制，实现不同数据的显示切换。
四、系统特点1. 精确性高本系统通过合理的传感器选择和信号处理，可以保证心率和体温数据的准确性，为用户提供可靠的健康数据支持。
2. 实时监测本系统能够实时监测心率和体温的变化情况，并将结果实时显示在屏幕上。
用户可以时刻关注自身的健康状况。
3. 便捷性基于51单片机的心率体温检测系统体积小巧，易于携带和使用。
设计一个基于STM32的心率血氧监测系统是一个具有挑战性和实际应用意义的课题。
以下是一个可能的毕业论文设计框架：1. 选题背景与意义：-介绍心率血氧监测系统在医疗保健领域中的重要性和应用价值，说明选择该主题的原因和意义。
2. 文献综述：-回顾相关的心率血氧监测技术，包括传感器原理、信号处理方法、嵌入式系统设计等方面的理论和应用现状，并分析已有的类似系统的特点和局限性。
3. 系统整体设计：-描述整个监测系统的设计思路和总体架构，包括硬件部分（传感器选择、信号采集电路、嵌入式处理器）和软件部分（数据处理算法、用户界面设计）。
4. 传感器选择与接口设计：-选择合适的心率血氧传感器，并设计传感器与STM32的接口电路和通讯协议，确保有效的数据采集和传输。
5. 数据采集与处理：-设计STM32的数据采集程序和信号处理算法，实现心率和血氧饱和度的准确测量和计算。
6. 嵌入式系统软件设计：-开发嵌入式系统的软件，包括实时数据处理、用户界面设计、数据存储和传输等功能。
7. 系统性能测试与验证：-进行系统的功能测试和性能验证，包括对测量结果的准确性和稳定性进行评估。
8. 实验结果分析：-分析实验结果，包括系统的准确性、灵敏度、响应速度等关键性能指标，并与市场上常见的商用设备进行比较。
9. 改进与展望：-针对实验结果中发现的问题和不足，提出系统改进的建议，并对未来的技术发展和应用前景进行展望。
10. 参考文献与引用：-在毕业论文中合理引用相关文献和资料，确保研究的可信度和学术性。
以上是基于STM32的心率血氧监测系统毕业论文设计的可能内容框架，希望可以为你提供一些启示。
在具体的研究过程中，还需要根据实际情况进行详细的研究和设计。
摘要本系统设计的是基于单片机控制的人体健康监测系统，本系统需要检测人体的三个健康体征：心跳、体温、血压。
由硬件和软件两部分组成。
首先是心跳检测，利用压电传感器将检测到的心跳信号转换为电信号再通过集成运放转换成单片机可以接收的信号。
其次是温度检测，利用一线口温度传感器DS18B20进行温度检测，由于该芯片采用单总线模式，在编程过程中严格按照该芯片的读写时序进行温度检测。
再次是血压检测，利用压力传感器BP01将血压转换成为电信号，通过ADC0809模数转换器转化为数字信号通过单片机处理显示出来。
另外还包括单片机电源电路、超限报警电路、复位电路以及键盘电路。
本系统的研究于开发有利于人体健康检测的需要，对日常生活的改善有很多好处，具有很高的实用价值。
关键词单片机8051；DS18B20；BP01；A/D转换毕业设计(论文) AbstractAbstractThis system design is the human body health monitor system whichcontrols based on the monolithic integrated circuit, this system needshealthily to examine the human body three health body drafts:Palpitation, body temperature, blood pressure. Are composed by the hardware and the software two parts. First is the palpitation examines, will examine the palpitation signalusing the piezoelectric pick-up to transform into the electricalsignal transports again through the integration puts transforms thesignal which the monolithic integrated circuit will be allowed toreceive. Next is the temperature examination, uses mouth temperature sensorDS18B20 to carry on the temperature examination, because this chipuses the single main line pattern, strictly carries on the temperatureexamination in the programming process according to this chipread-write succession. Is the blood pressure examination once more, transforms into usingpressure transmitter BP01 the blood pressure the electrical signal,transforms through the ADC0809 modulus switch for the digital signaldemonstrates through monolithic integrated circuit processing. Moreover also includes the monolithic integrated circuit powercircuit, ultra limits the alarm circuit, repositions the electriccircuit as well as the keyboard electric circuit.This system research is advantageous to the development to the humanbody health examination need, has very many advantage to the dailylife improvement, has the very high practical valueKey wordMonolithic integrated circuit 8051; DS18B20; BP01; A/D transformation毕业(论文) 目录目录中文摘要及关键字 (I)英文摘要及关键字 (II)绪论 .................................................................................................................................. - 1 - 1. 总体方案 ..................................................................................................................... - 2 -1．1方案论证及系统工作原理 .............................................................................. - 2 - 1．2 总体方案图 ..................................................................................................... - 2 - 2硬件设计 ....................................................................................................................... - 3 - 2．1主控芯片MCS—51介绍................................................................................ - 3 - 2．2 ADC0809的介绍............................................................................................. - 8 - 2．3心跳检测原理设计 ........................................................................................ - 10 - 2．4温度检测的原理及设计 ................................................................................. - 11 - 2．5血压检测电路原理及设计 ............................................................................ - 15 - 2．6其他电路设计 ................................................................................................ - 17 - 2．7 硬件总电路图 ............................................................................................... - 17 - 3．软件设计 .................................................................................................................. - 18 - 3．1主程序流程图 ................................................................................................ - 18 - 3．2 子程序流程图 ............................................................................................... - 19 - 3．2．1心跳检测流程 ................................................................................... - 19 - 3．2．2温度检测流程图 ............................................................................... - 20 - 3．2．3血压检测流程图 ............................................................................... - 21 - 3．3主程序清单 .................................................................................................... - 22 - 3．4子程序清单 .................................................................................................... - 25 - 3．4．1心跳子程序： ................................................................................... - 25 - 3．4．2温度检测子程序： ........................................................................... - 27 - 3．4．3血压检测子程序： ........................................................................... - 31 - 结论 ................................................................................................................................ - 33 - 致谢 ............................................................................................................................ - 35 - 参考文献 ........................................................................................................................ - 36 - 附录一 ............................................................................................................................ - 37 - 附录二 .................................................................................................... 错误!未定义书签。
基于单片机的心率设计引言：心率是测量人体健康状况的重要指标之一，通过监测心率可以及时了解人体的健康状况，对心脑血管疾病的预防和治疗具有重要意义。
本文将基于单片机设计一款心率检测装置，实现心率的实时监测和数据的显示。
一、设计方案1.硬件部分：（2）单片机：选用性能稳定的单片机，如STM32系列单片机，通过单片机来控制心率传感器进行数据采集和处理。
（3）显示模块：选择一款合适的显示模块，如OLED模块或LCD模块，用于实时显示心率数据。
2.软件部分：（1）心率检测算法：设计心率检测算法，通过心率传感器采集到的数据进行心率计算，可以采用波峰检测算法或者傅里叶变换等方法进行心率的计算。
（2）数据处理与显示：通过单片机进行数据的处理和显示，将计算得到的心率数据实时显示在显示模块上，并可以设置报警阈值，当心率超过设定的阈值时进行报警。
二、系统设计及实现1.硬件设计：（1）搭建硬件电路：将心率传感器与单片机进行连接，连接时需要注意信号的保护和滤波，以提高数据的准确性和可靠性。
（2）连接显示模块：将显示模块与单片机进行连接，将计算得到的心率数据通过串口或者I2C总线传输到显示模块上进行显示。
2.软件设计：（1）初始化：进行单片机和心率传感器的初始化工作，配置相应的引脚和寄存器。
（2）数据采集：设置数据采集的频率和时长，通过心率传感器采集心率数据，并进行滤波和去噪处理。
（3）心率计算：采用波峰检测算法或者傅里叶变换等方法，对心率数据进行处理和计算，得到实时的心率数值。
（4）数据显示：将计算得到的心率数值通过串口或I2C传输到显示模块上进行显示。
（5）报警功能：设置心率的报警阈值，当心率超过设定的阈值时，通过蜂鸣器或者LED进行报警。
三、总结和展望本文基于单片机实现了心率检测装置的设计，通过心率传感器采集到的数据计算得到心率，并实时显示在显示模块上。
该装置具有实时性和准确性，并可以设置报警功能，以提醒用户注意心率异常。
STM32单片机生理监控心率脉搏设计随着现代生活节奏的加快和生活方式的改变，人们对自身的生理健康开始日益关注。
心率和脉搏是人体生理健康状况的重要指标之一，因此设计一种可实时监测心率和脉搏的生理监控系统对人们的健康来说具有重要意义。
为了实现这一目标，可以使用STM32单片机作为系统的核心部件。
STM32单片机是一种高性能、低功耗、容易编程的微控制器，能够满足心率脉搏监测系统的要求。
首先，需要选择合适的传感器来获取心率和脉搏信号。
常见的心率和脉搏传感器通常使用光电传感技术，通过发射红外光并测量反射光的强度来检测心率和脉搏。
传感器可以将检测到的信号转换为电信号，供STM32单片机进行处理。
接下来，需要设计合适的信号处理算法来提取心率和脉搏。
这个算法通常包括滤波、峰值检测和计算心率的步骤。
滤波可以去除噪音，并保留心搏信号的主要成分。
峰值检测可以找到心搏信号的峰值，用于计算心率。
利用STM32单片机的功耗低、运算速度快的特点，可以实现实时的信号处理。
在信号处理过程中，可以将数据显示在液晶显示屏上，以便用户实时查看心率和脉搏的数值。
液晶显示屏可以使用STM32单片机的GPIO口进行控制，通过驱动液晶屏来显示数据。
此外，可以通过串口或蓝牙无线通信模块，将心率和脉搏数据传输给手机等外部设备进行进一步处理和存储。
通过与手机应用程序配合使用，可以实现更加便捷的数据管理和分析。
为了提高用户的使用体验，还可以加入一些附加功能。
例如，可以设置阈值，当心率和脉搏超过或低于设定阈值时，系统会发出声音或震动警告用户。
此外，还可以增加一个记步功能，实时统计用户的运动步数和消耗的卡路里。
综上所述，STM32单片机生理监控心率脉搏设计包括传感器选型、信号处理算法开发、液晶显示屏控制、数据传输和附加功能等方面。
通过合理设计和实现，可以实现一个实时监测心率和脉搏的生理监控系统，为人们的健康提供有效的检测和监护。
摘要本文介绍了一种基于51单片机的心率体温采集系统。
首先介绍了51系列单片机的内部相关配置、工作原理以及编程方法，其次介绍了温度传感器PT100的相关测温方法以及通过红外光电传感器TCRT5000对射的方法来抓取人体脉搏信号。
此次设计的电路部分主要包括：传感测量电路、放大电路、滤波整形电路、AD转换电路、计数显示电路、控制电路、电源供电电路等。
通过按键开始测试，将PT100及TCRT5000输入的微弱信号进行放大整形，最后AD采集转换传送给单片机，在LCD1602上显示相关体温及心率信息。
本次硬件设计基于比较稳定可行、低成本的设计思想，软件设计采用模块化的设计方法，并且详细分析了红外传感器TCRT5000应用于心率测量上以及PT100应用于温度测量上的原理及优点，阐述了其他各配合电路的组成与工作特点，并且通过仿真进行电路的可行性验证，最后完成实物电路的设计，使得本次课题的预期结果得以实现。
关键词：51单片机；传感器；仿真；AD转换IAbstractThis paper introduced a heart rate and body temperature acquisition system that based on 51 single chip microcomputer. First the internal configurations of 51 single chip microcomputer are introduced. And the paper also tell how 51 single chip microcomputer works and how can we program on it. Then the method of using temperature sensor PT100 to get body temperature is introduced, and we use infrared photoelectric sensor TCRT5000 to get the pulse signal of human body.The design of the circuit mainly comprises sensing circuit , amplifying circuit, filtering and shaping circuit, AD converting circuit, counting and displaying circuit, controlling circuit, power supplying circuit and so on. When the keyboard is pressed, the system starts to get signal. The small signal from PT100 and TCRT5000 will be amplified and shaped. Then ad converter will change the analog signal into digital signal and send to 51 single chip microcomputer . At last LCD1602 will display the information of body temperature and heart rate.Keywords: Piezoelectric sensors；control circuit；counters；Multisim2001 simulation software control circuit.II目录第一章引言 (1)1.1 心率体温测试计研究的意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 设计内容 (4)第二章51系列单片机功能简介 (5)2.1 51系列单片机的内部结构 (5)2.2 51单片机所使用的编程语言 (6)2.2.1 汇编语言 (6)2.2.2 C51语言 (7)第三章电路常用芯片介绍 (9)3.1 温度传感器PT100介绍 (9)3.2 红外反射式传感器TCRT5000介绍 (9)3.3 AD转换芯片ADC0804介绍 (11)3.4 LCD1602液晶显示屏介绍 (12)3.5 比较器LM393介绍 (14)第四章硬件设计 (16)4.1 硬件总框图设计 (16)4.2 体温采集电路设计 (16)4.2.1 PT100传感器电路 (16)4.2.2 信号放大电路 (17)4.2.3 AD转换电路 (17)4.3 心率信号采集电路设计 (18)4.3.1 红外发射电路 (18)4.3.2 红外接收电路 (18)4.3.3 二级信号放大电路 (19)4.3.4 滤波电路 (19)4.3.5 波形变换电路 (20)4.4 按键电路设计 (20)4.5 LCD1602显示电路设计 (21)4.6 报警电路设计 (21)第五章软件设计 (23)5.1 总程序设计和流程图 (23)5.2 体温采集部分程序设计 (26)5.3 心率信号采集部分程序设计 (26)5.4 按键中断程序设计 (27)5.5 LCD1602显示程序设计 (27)5.6 STC89C52的EEPROM数据保存程序设计 (28)5.7 时钟功能模块的设计 (28)III目录第六章实物验证及结论 (29)6.1 实物验证 (29)6.2 结论 (31)参考文献 (32)致谢 (33)附录 (34)IV第一章引言1.1 心率体温测试计研究的意义随着科技的不断发展，现代社会对各种信息参数的准确度和精确度的要求都有了几何级的增长，而如何准确而又迅速的获得这些参数就需要受制于现代信息基础的发展水平。
基于单片机的远程监控脉搏测量仪设计共3篇基于单片机的远程监控脉搏测量仪设计1基于单片机的远程监控脉搏测量仪设计近年来，随着科技的发展，智能医疗设备成为了研究的热点之一。
远程监控脉搏测量仪作为智能医疗设备的一种，它的出现为医疗行业带来了很大的便利和改善。
本文将介绍基于单片机的远程监控脉搏测量仪的设计思路。
一、前期准备在实际设计前，需要进行前期准备工作，包括了解脉搏测量原理、单片机的基本原理和网络通信原理。
在此基础上，我们还需要对脉搏测量仪进行分析和测试，以确定脉搏信号的特征参数和采样周期等重要参数。
二、硬件设计1.传感器模块脉搏测量仪的核心部分是传感器模块。
传感器模块的设计需要兼顾数据精度和实现难度。
在本设计中，我们采用了压力传感器模块，它是一种成本较低、测量精度较高的传感器。
在使用时，压力传感器模块根据脉搏的频率产生相应的压力波形，传感器模块通过变换电路将压力信号转换为电信号，然后输入到单片机系统中进行处理。
2.单片机系统本设计采用的是AT89S51单片机，它是一种高性价比的通用单片机。
单片机系统由单片机、AD转换器、RAM、ROM、EEPROM 等部分组成。
单片机通过AD转换器将模拟信号转换为数字信号，存储在RAM中，并通过通讯模块与用户终端进行交互和传输。
3.通讯模块在远程监控中，通讯模块是非常重要的组成部分。
通讯模块用于将单片机系统采集到的脉搏信号通过网络传输到用户终端。
在本设计中，我们采用的是ESP8266 Wi-Fi模块，它是一种高集成度的Wi-Fi芯片，具有低功耗、可靠性高等优点。
三、软件设计1.程序框图在单片机程序设计过程中，程序框图十分重要。
本设计中采用的是基于C语言的程序框图。
程序框图包括了采集、处理、存储、通讯等部分，并设置了失效检测和暴力破解功能。
2.程序设计本设计的程序设计采用了汇编语言和C语言相结合的方式进行开发。
通过汇编语言实现底层驱动，用C语言进行上层应用程序开发，并通过电脑端串口调试工具进行调试。
《微机式医学仪器设计》课程论文基于单片机的心率监控系统设计班级学号：姓名：生物医学工程2013年12月摘要心率是指单位时间内心脏跳动的次数,一般指每分钟的心跳次数,是临床常规检查的生理指标。
心率监测系统在我们的日常生活中已经得到了非常广泛的应用。
在医学上，通过测量人的心率，便可初步判断人的健康状况。
本课题设计完成了一个基于51单片机的心率监测系统。
系统以AT89C51单片机为核心，以红外发光二极管和光敏三极管为传感器，利用单片机系统内部定时器来计算时间，由光敏三极管感应心跳脉冲，单片机通过脉冲累加得到心脏跳动次数，在数码管上显示心跳次数和时间。
系统实现了心率的实时监测与显示、定时测量以及报警提醒等功能。
实验结果表明，系统工作正常，测量灵敏度高，实现了设计功能。
关键词：心率监测；A T89C51单片机；光电传感器AbstractHeart rate generally refers to the number of heart beats per minute. It is one of the physiological indexes in clinical routine examination. The heart rate monitoring system has been widely used in our daily life. In medicine, it can preliminarily determine the health status by measuring heart rate. This paper proposes a new system based on a single-chip microcomputer and two sensors of an infrared light emitting diode and a photo transistor. The sensors detect heart beating and the single-chip microcomputer gets the frequency by accumulating the times of heart beating. The time is obtained by the inner timer of the single-chip microcomputer. This system can not only display the heart rate, the test time online, but also give alarming as a reminding when the heart rate is not normal. The test result shows that the system works well with high sensitivity and short delay. It has realized the functions of design.Keywords:Hearting rate monitoring；AT89C51 single-chip microcomputer；Photoelectric sensor目录摘要 (I)Abstract (II)第一章概述 (1)1.1选题背景和意义 (1)1.2心率监测系统的发展与应用 (1)第二章心率监测系统工作原理 (2)第三章硬件系统设计 (2)3.1光电传感器结构 (2)3.2 信号取样电路 (3)3.3信号放大电路 (4)3.4 低通放大电路 (4)3.5单片机控制电路 (6)3.6 LED显示电路 (6)3.7 报警电路 (7)3.8硬件系统原理 (7)第四章软件系统设计 (8)4.1 主程序流程 (8)4.2 中断程序流程 (9)4.3 显示程序流程 (10)第五章系统测试结果 (10)5.1 硬件调试 (10)5.2 系统测试 (11)5.3 误差分析 (11)总结与展望 (12)参考文献 (13)附录 (14)第一章概述1.1选题背景和意义心率(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。
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，这样做还是比较费时，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。
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。
1.2心率监测系统的发展与应用随着科学技术的发展，心率监测技术也越来越先进，对心率的测量精度也越来越高，国内外先后研制了不同类型的心率监测系统，其关键在于对心率传感器的研究。
起初用于体育测量的心率测试仪主要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。
过去在医院临床监护和中老年保健中出现的日常监护仪器，如便携式电子血压计，可以完成心率的测量，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、加减压过程造成不适、心率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传感器，这类传感器的重要特征是测量探测部分不侵入机体，不会造成机体创伤，能够自动消除系统误差，测量精度高，通常在体表间接测量人体的生理和生化参数。
人体心室周期性的收缩和舒张引起主动脉的收缩和舒张，是血压以波的形式从主动脉根部开始沿着整个动脉系统传播，这种波成为心率波。
从心率波中提取人体的病理信息作为临床诊断和治疗的依据，历来都受到了中外医学界的重视。
心率波所呈现出的形态(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病理的血流特征，因此对心率波采集和处理具有很高的医学价值和应用前景。
但人体的生物信号多属于强噪声背景下的低频弱信号，心率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滤波以满足采集的要求。
第二章 心率监测系统工作原理本设计采用单片机AT89C51为控制核心，实现心率监测系统的基本测量功能。
该系统的硬件框图如下图所示：当手指放在红外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，血管中血液饱和度的变化会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，这就使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之后把结果送到数码管显示。
第三章 硬件系统设计3.1光电传感器结构传感器由红外发光二级管和接收三极管组成。
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心率波曲线的漂移。
红外接收三极管在红外光照射下能产生电能，它的特性是将光信号转换为电信号。
在本设计中，红外外部中断信号光电传感器低通放大器比较器/振荡器单片机 AT89C51数码显示电路 外部晶振报警 电路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。
从光源发出的光除了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。
光电式心率传感器[8]按照光的接收方式可分为透射式和反射式两种。
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，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3.1透射式光电传感器3.2 信号取样电路硬件电路中，关键部分在于心率信号的检测。
系统采用红色发光二极管和硫化镉光敏电阻组成透射遮光指套式光电传感器。
红色发光二极管稳定性好，遮光指套式的装置减少了外界光的干扰，只需将待测手指插入，便可进行测量．测试时，被测手指正好处在发光二极管和光敏电阻之间，这样一来，光敏电阻的阻值便将随着手指的血容量的变化而变化。
心率信号取样电路如图3.2所示，U4是红外发射和接收装置，由于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，所以对R17阻值的选取要求较高。
R17选择270Ω同时也是基于红外接收三极管感应红外光灵敏度考虑的。
R17过大，通过红外发射二极管的电流偏小，红外接收三极管无法区别有心跳和无心跳时的信号。
反之，R17过小，通过的电流偏大，红外接收三极管也不能准确地辨别有心跳和无心跳时的信号。
硬件系统是通过检测指尖来采取脉搏信号，从而得到心率信号。
当手指离开传感器或检测到较强的干扰光线时，输入端的直流电压会出现很大变化，为了使它不致泄露到U3A输入端而造成错误指示，用C8、C10串联组成的双极性耦合电容把它隔断。
图3.2信号采集电路3.3信号放大电路LM324 是四运放集成电路，它采用14 脚双列直插塑料封装.它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。
每一组运算放大器可用图3.3所示符号来表示，它有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相同。
LM324 的引脚排列见图3.4。
图3.3 运算放大器图3.4引脚排列由于LM324 四运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，价格低廉等优点，被广泛应用在各种电路中。
3.4 低通放大电路由于通过光电传感器接收到的信号极其微弱，容易被其外围电路所干扰，因此系统必须为信号处理电路提供电源。
检测到的信号经过LM324放大器放大后仍存在较大的偏置电压，因此必须在信号输入端加滤波电容，将电路中的直流成份滤掉并保证不影响交流信号的传递。
