电子脉搏计的设计

基于STM32的便携式脉搏测量系统的设计专业：班级：姓名：目录1 绪论 (6)1.1 选题背景及意义 (6)1.1.1 社会背景 (6)1.1.2 环境背景 (7)1.1.3 经济背景 (8)1.2 意义 (8)1.3 国内外研究现状与水平 (9)1.4 研究的主要内容 (11)2 方案论证 (12)2.1 总体方案设计 (12)2.2 主控模块选型 (12)2.2.1 51单片机 (12)2.2.2 FPGA (13)2.2.3 STM32单片机 (14)2.3 显示模块的选择 (16)2.4 编程语言的选择 (18)2.4.1 汇编语言 (18)2.4.2 C语言 (19)3 电路的设计 (20)3.1 系统总体描述 (20)3.2 单片机 (20)3.3 脉搏传感器 (21)3.4 心率检测模块电路图 (23)3.5 LCD液晶显示模块 (24)3.5.1 LCD1602简介 (24)3.5.2 液晶的成像原理 (25)3.5.3 液晶显示屏的分类 (25)3.6 液晶显示电路 (26)3.7 电源电路和开关 (26)4 系统硬件的设计 (28)4.1 电路原理图绘制 (28)4.2 软件设计 (29)4.2.1 Keil软件的简介 (29)4.3 主函数流程图 (30)5 系统调试 (33)总结 (36)致谢 (37)参考文献 (38)摘要现代科学技术的发展极大带动了产品自动化的发展，并且伴随着经济的发展人们的生活也越来越富裕，几乎都解决了温饱问题，所以人们针对于精神消费以及对自身健康的关注度逐年增高，脉搏检测作为医疗判断的一种方式，人们为了更加了解自身健康一般都会在家庭购买，所以人们对于脉搏检测仪提出了更高的要求，不仅要求其体积微小便于携带，更要求其精确度要更加准确。

因此，本课题旨在设计一个轻巧便携的脉搏检测系统。

本设计采用STM32F103C6系列单片机作为主控芯片，通过搭配脉搏检测传感器和LCD显示屏搭建成此系统，需要实现的功能是当手指或耳垂贴近传感器时，LCD能实时显示出当前脉搏跳动信息。

课程设计说明书课程设计名称：电子技术课程设计题目：心跳计数系统学院：XXXX学院学生姓名：XXXX专业：XXXXX学号：312014XXXX指导教师：XXXX日期：2016年 6 月 28 日成绩心跳计数系统摘要：本设计要解决的问题就是设计一个可以测量心率、预防心脏病等心脏方面疾病的数字心率计。

主要步骤为：由压电传感器将心跳频率转换为电信号，由放大电路将微弱的信号放大，再经过滤波，将高频信号过滤，再经过由555定时器组成的施密特触发器将信号整形为脉冲波形，计数器由三片74LS163实现，再由4511和显示器进行数字显示，整个过程由555定时器组成的单稳态触发器控制。

在压电传感器的选择上，经传感器的精度、灵敏度、抗干扰能力及安装方式方面的考虑，我们采用压电陶瓷传感器。

关键词：传感器，心率，计数，定时Abstract：This design to solve the problem that design a can measure heart rate, prevention of heart disease and other heart disease digital heart rate meter.Main steps is: your heart rate will be converted to electrical signals by piezoelectric sensor, by amplifying circuit will be weak signal amplification, after filtering, the high frequency signal filtering, repass composed of 555 timer Schmitt trigger would plastic as the pulse waveform, the signals by three 74 ls163 counter, again by 4511 and display digital display, the whole process is composed of 555 timer monostable trigger control.On the choice of piezoelectric sensor, the sensor's precision, sensitivity, anti-jamming and installation considerations, we adopt piezoelectric sensors.Keywords：Sensors, heart rate, counting, timing目录1前言 (1)1.1 设计背景 (1)1.2 设计目标 (1)1.3 实施计划 (2)1.4 必备条件 (2)2 总体方案设计 (3)2.1方案比较 (3)2.1.1方案一 (3)2.1.2方案二 (3)2.2方案论证 (4)2.3方案选择 (4)3 单元模块设计 (4)3.1各单元模块功能介绍及电路设计 (4)3.1.1传感器模块设计 (4)3.1.2放大模块设计 (5)3.1.3滤波模块设计 (6)3.1.4整形电路模块设计 (6)3.1.5定时器模块设计 (8)3.1.6计时电路模块设计 (9)3.1.7译码显示电路模块设计 (10)3.2特殊器件的介绍 (11)3.2.1膜片式压电压力传感器器件介绍 (11)3.2.2芯片74LS163C器件介绍 (12)3.2.3 CD4511以及八段式LED数码管介绍 (13)3.2.4 555定时器器件介绍 (14)4.系统调试 (16)4.1调试环境 (16)4.2硬件调试 (17)5系统功能、指标参数 (21)5.1系统能实现的功能 (21)5.2系统指标参数测试 (21)5.3系统功能及指标参数分析 (21)6结论 (21)7总结与体会 (22)8 谢辞 (22)9 参考文献 (23)附录 (24)附录1 系统的原理电路图 (24)附录2 系统PCB (25)1前言随着社会的发展和科技技术的进步，人们的生活水品也随之在改变，对健康意识也在不断的提高，为了提高生活质量，人们开始重视自己的身体健康。

电子血压计的设计方案一、概述规格说明的起因、范围等进行简介。

二、系统方案2.1 架构2.2 关键部件一．MSP430单片机；二．压力传感器；三．袖带，充气泵与电磁阀；四．压力测量电路；五．输入通道硬件滤波；六．复位电路；七．LCD显示电路；八．键盘电路；九．UART电路设计；十．数据存储电路设计；十一．电源电路；十二. 实时时钟电路设计。

2.3 软件环境开发软件：运行环境：2.4 血压的计算计算方法：示波法。

1、提取脉络波；2、根据脉络波推断收缩压和舒张压出现的时间(推算方法：幅度系数法)；3、根据推断结果确定舒张压和收缩压。

具体实现本软件系统采用模块化设计，其对信号的提取处理总流程图如下：幅度系数法介绍：幅度系数法又称归一法。

它是将脉搏波振动信号的幅值与信号的最大幅值相比进行归一化处理，通过确定收缩压和舒张压的归一化系数来识别收缩压与舒张压的方法。

动脉振动脉搏波的幅度与柯氏音的强弱一者之间有一致的趋势，在收缩压以前以及舒张压以后脉搏波都有较小的波形。

从这个特征出发，一些学者经过深入研究和广泛实验，总结出一些便于定量分析的规律。

Geddes等人对袖带内压力等于收缩压或舒张压时对应的脉搏波幅度与幅度最大值之间的比例关系进行了研究，发现收缩压对应的压力波幅度为最大幅度的75%~80%。

Mauro建立了一个数学模型来模拟示波法测量血压，研究结果与Geddes的试验结果相似：收缩压的归一化系数为0.46~0.64，舒张压的归一化系数为0.43~0.73。

如图所示。

归一化值曲线在图中，As为收缩压对应的脉搏波幅度；Am为平均压所对应的脉搏波的幅度；Ad为舒张压对应的脉搏波幅度；CP为袖带压，横坐标代表放气过程中袖带内压力的不断减小；As/Am=C1，Ad/Am=C2；As/Am和Ad/Am为收缩压的归一化值，分别是舒张压和收缩压的归一化值。

也就是说，在脉搏波幅度包络线的上升段，当某一脉搏波的幅度与最大幅度的比值等于C1时，此时对应的压力为收缩压。

电子脉搏测试仪电子脉搏测试仪是一种电子设备，用于监测人体的脉搏。

它可以通过传感器将人体脉搏转换成电信号，然后显示在设备屏幕上。

电子脉搏测试仪广泛应用于临床医学、体育运动和健身等领域。

一、电子脉搏测试仪的工作原理电子脉搏测试仪的工作原理可以简单地描述为：设备传感器测量心脏搏动产生的脉搏波，并将其转换成数字信号。

然后，数字信号经过滤波器和处理器后，通过屏幕显示出来。

具体来说，设备传感器会感知到人体动脉中的脉搏波，并将其信号转换成模拟信号。

接着，滤波器过滤掉来自环境的噪声，处理器处理信号，将其转换成数字信号。

再者，信号通过软件进行处理，最终呈现在设备屏幕上。

二、电子脉搏测试仪的应用领域1.临床医学电子脉搏测试仪常用于医学领域，用于监测病人的脉搏变化、血压、心率等生理参数。

医生可以通过监测患者的脉搏来诊断和治疗一系列疾病，包括心脏病、肾脏疾病、呼吸系统问题等等。

2.体育运动电子脉搏测试仪也被广泛应用在体育运动领域，用于对运动员的心率、心律变化进行监测。

运动员可以根据脉搏数据来调整运动强度，以达到更优秀的训练效果。

此外，在比赛中，电子脉搏测试仪可以用来监测运动员的身体状态，从而帮助主教练在场上作出更明智的决策。

3.健身对于一般人来说，电子脉搏测试仪可以帮助他们更好地了解自己的身体状况。

通过监测心率和脉搏数据，人们可以掌握自己的身体健康状况，对自己的运动和饮食进行调整。

三、电子脉搏测试仪的优缺点优点：1.准确性高：电子脉搏测试仪能够测量脉搏波形的精度更高，而且相对于人工测量，更准确。

2.便携性：电子脉搏测试仪设备体积小、重量轻，易于携带。

3.易于操作：电子脉搏测试仪操作简单，不需要过多的训练即可使用。

缺点：1.价格：电子脉搏测试仪相对于普通血压计、体温计等医学设备来说更昂贵，而且不同功能区别较大。

2.可靠性：电子脉搏测试仪在使用过程中可能会出现一些错误，影响测试结果的可靠性。

3.习惯性：使用电子脉搏测试仪测量脉搏时，有的人可能无法适应这一过程，影响准确性。

脉搏计设计与实现要点摘要脉搏测量仪是用来测量人体心脏跳动频率的有效工具，而脉搏的测量是一种评价人生理状况的好方法，在现代医学领域被广泛使用。

本文阐述了脉搏计设计中的注意要点，包括传感器选择，放大、滤波、整形电路以及单片机最小系统设计，实现了对每分钟脉搏跳动次数的测量、显示、存储与报警功能。

心脏跳动频率通过压电传感器转换成电信号，经差分对测量放大电路放大，压控电压源型低通滤波电路滤波，施密特触发器整形后把信号变为适于单片机处理的标准0v~5v矩形波信号，通过对单片机电路编程处理来实现脉冲跳动次数的显示、存储与报警功能。

关键词脉搏；传感器；放大；滤波；整形；单片机中图分类号th776 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）52-0136-021 整体装置及原理介绍脉搏每分钟跳动的次数是一项重要的生理参数，它反应了人体心脏工作的频率。

正常人的脉搏次数是每分钟60次~90次（婴儿为90次~120次，老年人则为100次~150次），这种信号频率较低，因此，脉搏测试仪是用来测量低频信号的装置，它的根本任务是实现对人体脉搏跳动的测量，其中包括：每分钟脉搏跳动的次数是否正常、是否过快或过慢、是否有异常等现象。

为实现测量目的，首先要将传感器测得的压力信号转变为电信号，此信号为毫伏级电压信号，需要进行信号的放大、滤波和整形，得到标准0v~5v脉冲信号送入单片机，利用单片机控制实现计数、显示、存储和报警等功能。

2 整体装置硬件电路设计2.1 数据采集与处理部分传感器种类繁多，不同工作原理的传感器应用于不同的产品研究及开发。

对于微弱的非电量脉搏信号，要求传感器能够以高精度把此非电量信号转换为电信号，根据分析可以选用光电式传感器或是压电式传感器。

本次设计采用半导体压力传感器2s5m，测量电路采用恒流源的供电形式。

经传感器得到的信号是微弱的微伏级模拟信号，需要用放大器加以放大。

由于通用运算放大器一般都具有毫伏级的失调电压和每度数微伏的温漂，因此通用运算放大器不能直接用于放大微弱信号，而测量放大器一般能较好地实现此功能。

目录摘要 (I)Abstract (II)引言 (1)1 控制系统设计 (3)1.1 系统方案设计 (3)1.2 系统总体设计 (4)2 硬件设计 (5)2.1 主控电路 (5)2.2 驱动电路 (8)2.3 信号采集电路 (10)2.4 显示电路 (13)2.5 总体电路图设计 (15)3 软件设计 (16)3.1 软件开发环境的介绍 (16)3.2 系统重要函数介绍 (16)4 系统调试 (19)4.1 系统硬件调试 (19)4.2 系统软件调试 (19)结论 (22)参考文献 (23)附录1 总体原理图设计 (25)附录2 源程序清单 (26)致谢 (30)摘要为实现探究心率脉搏计的应用领域，测量心率能够高效的进行，在节省时间的同时准确显示心率相关状况是否存在异常的目标，本文设计了一款操作简单、运行稳定、可靠性高的心率脉搏计。

本设计使用STC89C51单片机作为控制核心，结合ST188光电传感器检测，再借用单片机系统的内部计时器计算时间。

其大致的步骤为通过ST188光电传感器感应生成脉冲，心跳次数由单片机累计所得，其对应的时间根据定时器获取。

本设计使用的时候可以展现脉搏心率次数当其终止使用的时候可以展示总的脉搏心率次数以及时间长短。

由于一些现实状况的存在我们应当实施下述的相关内容：一是了解系统功能的同时可以进行需求分析；二是机体内部生物信号大都在充满噪音状况里，频率和信号很弱，应该放大并且进行滤波处理；三是所有的硬件设备以及对弱信号的处理都应整合在一起，这样能够让人体脉搏信号转化为电信号。

还能够通过C语言这种方式进行编程，而且实现构建屏显等作用。

相关结果能够说明，心率脉搏计设计在技术方面有一定的可行性，基本上符合精度标准。

能够确保基础脉冲测量功能的同时又可以确保测量的精准度且使用单片机控制确保了系统准确稳定。

传感器采用光电传感器，大大降低了外界干扰信号的干扰。

显示器运用液晶显示器，显示效果更好，且易于操作。

心率计的设计与实际实现心率计的设计与实际实现摘要为了响应我们国家的智造2025计划，现阶段学校对智造型人才给予了很大的支持，尤其是我们工科的学生，学校给我们配备了强而有力的师资力量以及完善的实验设施。

由此，决定做出对应的产品以验证自身能力。

现如今，随着生活节奏的变快，年青人受到各种良莠不齐的诱惑，导致很多中年人会患上不同程度的心脏疾病。

更有甚者，平时不注意必要的体育锻炼，常常三天打鱼两天晒网，在运动的时候给予了身体过大的负担，从而使得心脏供血出现问题。

最简单的症状就是心肌梗塞。

藉由，我想制作一款简易的心率检测计，用来监视自身的心脏跳动速度，以便及时发现问题趁早就医，做到大事化小，小事化了。

关键词：stc89c52,传感器，原理图，运算放大器,程序实现Design and implementation of heart rate meterAbstractIn response to China's smart manufacturing 2025 plan, the school has given great support to smart modeling talents, especially our students of engineering. The school has equipped us with strong teachers and perfect experimental facilities. Therefore, it is decided to make corresponding products to verify its ability.Nowadays, with the fast pace of life, young people are tempted by various good and bad, leading to many middle-aged people will suffer from different degrees of heart disease. More have even, do not pay attention to the physical exercise that is necessary at ordinary times, often 3 days catch fish 2 days bask in a net, the burden that gave the body is too big when exercising, make heart blood appears a problem thereby. The simplest symptom is a heart attack. By means of this, I want to make a simple heart rate monitor, which can be used to monitor the beating speed of my own heart, so as to detect problems in time and seek medical treatment as soon as possible, so as to minimize incidents.Keywords：stc89c52,sensor，schematic diagram，Op Amp,program implementation目录1 前言 (1)1.1 心率计研究现状与未来发展 (1)2设计过程中考虑使用的元件（硬件方面）： (1)2.1预计设计实现的功能： (2)2.2传感器的类别与原理： (2)2.3传感器的选择考虑： (2)2.4单片机的介绍与选择： (3)2.5 LED动态显示的选择 (5)2.6运算放大器的选择 (6)3.设计思路 (7)3.1信号采集电路部分 (8)3.2信号放大部分 (9)3.3键盘电路 (9)3.4程序流程图： (10)3.6控制程序延迟模块的设计 (12)4.proteus的仿真图 (13)5.焊接过程以及注意事项 (13)6.致谢： (14)参考文献 (15)附录 (16)1 前言在经济发展飞速的这个时代，人们的工作越来越忙碌，许多人为了自己的生活质量打拼的同时却忘记了身体是革命的本钱，不愿意花费时间去医院检查使得心脑血管疾病的多发。

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 智能心率监测系统的设计 作者：刘宇红 李月婷 何国锋 姜成旭 来源：《现代电子技术》2017年第20期

摘 要： 设计一款智能心率监测系统，主要应用于老年人和中年人的智能穿戴领域，其便携式的心率测量使用方便。采用反射式光电传感器作为前端信号采集，将得到的信号进行转换和数字滤波，经过心率计算后得到的数据无线传输给监控终端，可实现智能化和网络化的实时监测。当接收到的心率测量数据不在人体心率安全范围内时，系统会启动报警，可及时避免突发疾病因时间耽误急救。该系统设计经过多种运动状态试验对比，表明此设计的智能心率监测系统具有稳定性、高精度和可行性。

关键词： 反射式光电传感器； 智能穿戴设备； 高精度数字滤波； 信号采集 中图分类号： TN931+.3⁃34； TP311 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2017）20⁃0117⁃04

Abstract： An intelligent heart rate monitoring system is designed， which is mainly used in the intelligent wearable fields of the elderly and middle⁃aged people， and is convenient for portable measurement of heart rate. The reflective photoelectric sensor is used to acquire the front⁃end signal， then the transformation and digital filtering are performed for the received signal， and the data calculated with heart rate monitoring system is transmitted to the monitoring terminal in the wireless form to realize the intelligent and networked real⁃time monitoring. If the measured heart rate data received by the signal acquisition module is out of the security scope of human heart rate， the system will start the alarm to timely prevent the delay before the first aid of paroxysmal disease comes true. The experimental contrast was conducted for the system design with a variety of motion conditions. The experimental result shows that the intelligent heart rate monitoring system has high stability， high accuracy and strong feasibility.

电子血压计的信号处理算法技术要求一、简介电子血压计作为一种便捷的健康监测设备，在现代生活中得到了广泛的应用。

为了准确地测量血压，电子血压计需要采集人体脉搏的相关信号并进行有效的处理。

信号处理算法是电子血压计的核心部分，直接影响到测量的准确性和稳定性。

本文将详细介绍电子血压计信号处理算法的技术要求。

二、信号采集电子血压计在测量血压时需要采集人体脉搏信号，通常通过传感器来实现。

传感器的选择和设计对信号采集的质量至关重要。

传感器应具有高灵敏度、低噪声和稳定的特性，以确保信号的准确性和稳定性。

三、信号预处理采集到的脉搏信号需要经过预处理才能用于后续的信号处理算法中。

信号预处理包括滤波、放大、去噪等步骤，旨在使信号更加清晰和易于分析。

四、信号特征提取血压测量的关键在于准确提取脉搏信号中的特征参数。

常见的特征参数包括脉搏波形的峰值、波谷值、上升时间、下降时间等。

信号特征提取算法需要精确地识别这些特征参数，并为后续的血压计算提供准确的依据。

五、信号处理算法1.滤波算法滤波是信号处理中常用的技术，用于去除信号中的噪声和干扰。

在电子血压计中，滤波算法可以采用低通滤波器、带通滤波器等，以提高信号的质量和稳定性。

2.波形识别算法波形识别算法用于识别血压信号中的特征波形，如收缩压和舒张压。

常见的波形识别算法包括峰值检测算法、波谷检测算法等，可以准确地提取出需要的血压数值。

3.自适应滤波算法自适应滤波算法能够根据信号的特点自动调整滤波器的参数，适应不同信号的特性。

这种算法可以有效地处理信号中的不确定性和干扰，提高信号的准确性。

4.机器学习算法机器学习算法在信号处理领域具有广泛的应用。

通过训练模型，机器学习算法可以自动学习信号的特征，提高信号处理的准确性和鲁棒性。

在电子血压计中，机器学习算法可以用于信号分类、特征提取等方面。

六、验证和调试信号处理算法在实际应用中需要进行验证和调试，以确保算法的准确性和稳定性。

通过实际测量数据的验证和比对，可以不断优化算法参数，提高电子血压计的测量精度。