数字人体心率检测仪的设计[1].

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。

心率监测系统设计心率监测系统是一种可以实时监测人体心率的设备，目前广泛应用于医疗、体育科学和健身等领域。

它能够通过感应器感知人体的心跳脉搏，并将数据传输到显示屏或移动设备上进行实时监测和分析。

下面将介绍心率监测系统的设计原理和关键技术。

心率监测系统主要由以下几个部分组成：传感器、信号处理模块、数据处理模块和显示模块。

传感器负责感知人体的心跳脉搏，通常采用光电传感器或电容传感器。

光电传感器通过发射红外光并测量光电传感器反射的光线强度来感知心搏，而电容传感器则是通过测量人体皮肤上的微弱电荷变化来感知心搏。

这两种传感器都能够提供准确可靠的心率数据。

信号处理模块主要负责将传感器获取的心跳脉搏信号进行信号处理，提取出心率数据。

处理的过程通常包括信号滤波和信号分析两个步骤。

信号滤波主要是对采集到的心跳信号进行去噪处理，滤除掉噪声和干扰，保留有效信号。

常用的滤波算法有低通滤波、移动平均滤波和小波变换等。

信号分析主要是对已经滤波的心跳信号进行特征提取，如检测心跳的开始和结束时间，计算心率的频率等。

数据处理模块主要负责对提取出的心率数据进行进一步的处理和分析，以得到更加详细和准确的数据。

常用的数据处理方法包括统计分析、时频分析和模式识别等。

统计分析可以得到心率的平均值、最大值和最小值等基本统计指标。

时频分析可以分析心率的时间和频率特性，以判断心率的变化趋势和周期性。

模式识别可以根据心率数据的特征进行分类和识别，如判断心率是否正常、是否存在异常等。

显示模块主要负责将处理和分析后的心率数据进行展示和可视化。

可以通过LCD显示屏或者移动设备的App进行实时显示和记录。

同时也可以将数据上传到云端进行存储和分析，以便后续的管理和研究。

心率监测系统设计需要考虑传感器的选择和信号处理技术，以及数据的处理和展示方式。

它具有方便快捷、准确可靠的特点，可以帮助人们了解自己的心率情况，做出相应的调整和干预，从而保持身体健康。

摘要在社会飞速发展的今天，人们的物质文化生活得到了极大的提高，但同时多种疾病威胁着人们的生命；而心脏病的发作又是人们难以预防的突发致命疾病，所以健康也被越来越多的人所重视。

本设计要解决的问题就是可以测量心率、预防心脏病等心脏方面疾病的数字心率计。

本设计采用以AT89S52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。

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。

相关部分附有硬件电路图、程序流程图。

该心率计的原理是用红外光电传感器OPT101接收到人体信号，因人体信号很微弱，所以在电路中设置了双重放大电路（主要芯片：OP07、LM324N）。

该信号经放大整形处理后传给A/D转换器实现模拟信号转为数字信号，经过以上处理后，再传给单片机AT89S52计算，计算完后由四位数码管显示出来。

该心率计可以简单的测量出人的心跳和人体体温，基本实现了预定的目标，这将大大减少病人测量心跳和体温的时间。

关键字：心率；测量；单片机AT89S52；转换器AbstractToday in the rapid development of society, people's material and culturallife has been greatly improved, but also a variety of diseases threatening people's lives; and heart attack is it difficult to prevent sudden fatal disease, so health is also valued by more and more people. The design problem to be solved is that you can measure heart rate, cardiac disease, heart disease and other digital heart rate meter.This design uses to A T89S52 microcontroller core, low-cost, high accuracy, digital display of heart rate meter miniaturization of hardware and software design. The probe by the single chip integrated analysis of signal processing functions to achieve heart rate measurement. On this basis, the overall design of the system program, and finally achieved through various hardware and software modules. With the relevant parts of the hardware circuit, the program flow chart. The principle of the heart rate meter is used to receive infrared photoelectric sensor OPT101 to human signals, the signal is very weak because of the human body, so the circuit is set in the dual amplifier (main chip: OP07, LM324N). The signal passed through enlarged plastic treated A / D converter for analog signals into digital signals, with the above treatment, and then passed to microcontroller AT89S52 calculated, finished up by four digital displayds heart rate,The heart rate meter can easily measure the person's heart rate and body temperature, essentially achieving its stated goals, which will greatly reducethe patients of heart rate and body temperature of the time.Keywords: heart rate；measurement；microcontroller AT89S52；converter目录摘要 (I)Abstract ..................................................... I I 1 绪论 (1)1.1 课题的来源 (1)1.2 课题设计的目的及功能实现的方法 (1)1.3 论文结构 (2)2 总体方案设计 (4)2.1 心率计原理 (4)2.2 总体电路框图设计 (4)3 元器件选择及其功能介绍 (6)3.1 单片机AT89S52 (6)3.2 传感器OPT101 (7)3.2.1 OPT101的技术性能 (7)3.2.2 OPT101的典型应用 (8)3.3 集成运算放大器OP07 (10)3.4 低功率运算放大器LM324N (11)3.5 A/D转换器ADC0809 (12)4 系统硬件结构设计与仿真 (14)4.1 单片机最小系统 (14)4.2 信号采集电路 (15)4.3 信号放大电路与仿真 (16)4.3.1 信号放大电路与仿真 (16)4.3.2 电源模块设计 (17)4.4 信号比较电路 (18)4.5 A/D转换电路 (19)4.6 显示电路 (19)4.7 系统总体设计原理图 (20)5 系统软件设计 (22)5.1 测量计算原理 (22)5.2 主程序流程图 (22)5.3 中断程序流程图 (23)5.4 定时器T0和T1的中断服务程序 (24)6 系统硬件调试 (25)6.1 系统各部分电路模块测试与仿真 (25)6.1.1 一级放大电路 (25)6.1.2 比较电路 (27)6.2 试验与焊接阶段 (28)6.2.1 试验阶段 (28)6.2.2 焊接与完成阶段 (29)6.3 整机调试 (31)6.3.1 心跳的测量过程 (31)6.3.2 几种主要系统干扰与影响 (31)6.4 试验结果分析 (32)7 总结和展望 (33)致谢 (35)参考文献 (36)附录一： (38)1绪论心率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，很多情况下我们需要及时知道自己的心率．本文介绍一种基于单片机技术的心率计，单片机的可编程性使其具有较大的适应性和灵活性．1.1课题的来源在医学上，通过测量人的心率，便可初步判断人的健康状况。

封面作者：PanHongliang仅供个人学习嵌入式系统设计题目：基于ARM的数字式人体脉搏仪的设计专业：电气工程及其自动化学号：K030941441姓名：张雄2011年11月14日-数字式人体脉搏器测量系统总体方案设计1.1系统硬件电路设计方案数字式人体脉搏器是通过脉搏传感器采集脉搏信息输出电压信号,经信号放大电路对英进行放大。

然后，将放大后的脉搏信号通过A/D转换模块转换为单片机易于处理的脉冲信号。

通过对单片机进行编程来实现对脉搏波动频率的测量和计算，最终在显示电路中直观的显示出来。

硬件原理框图如图1.1所示：图1. 1数字式人体脉搏仪测疑系统駛件原理框图由图可知，本系统硬件部分主要由以下部分构成：脉搏传感器部分、信号放大电路部分、A/D 转换电路部分、单片机处理电路部分及显示电路部分。

其中各部分实现功能如下：（1）脉搏传感器部分。

选用合适的脉搏传感器，将脉搏信号转换成电信号输出。

脉搏传感器的精度、灵敏度、抗干扰能力及安装方式决定了脉搏测量精度，因此其选型对整个设计具有决圧性的作用。

（2）信号放大电路部分。

脉搏传感器出来的电压信号较弱，一般在亳伏级，需要进行放大。

所以，设计信号放大电路，将脉搏传感器出来的信号进行放大，使之成为一个幅值适当的信号，便于后续电路的处理。

（3）A/D转换电路部分。

单片机是数字信号处理工具，输入单片机的信号必须是离散的数字信号或者是脉冲信号，经A/D转化，便于单片机处理。

（4）单片机处理电路部分。

本设计作为一个简单脉搏测量仪，最后需给出脉搏波动频率，以单片机作为信息处理中心，通过对单片机进行编程，完成信号输入检测、信息分析处理及信息显示。

（5）显示电路部分。

单片机处理得到的脉搏波动频率信息，最后在显示电路中直观地显示出来。

所以，需要选用合适的显示设备及显示电路，来实现对脉搏波动频率信息的显示。

1. 1. 1脉搏传感器的选择传感器又称为换能器、变换器等。

脉搏传感器是脉搏检测系统中重要的组成部分，其基本功能是将切脉压力和挠动脉搏动压力这样一些物理量（非电量）转换成为便于测量的电量。

摘要生物医学信号指标与人体的健康息息相关，只有掌握其中规律才能更好的解决人体的健康问题。

随着电子信息技术的发展和医学的不断进步，人们对高精度便捷式生物医学信号电子检测设备的需求越来越高。

心率和体温是人体的两个重要指标，根据所学知识制作了此心率计。

设计是基于单片机的数字人体心率计，从可实现性和经济性方面考虑，决定采用51单片机作为设计的主控芯片，使用红外光电传感器作为心率的采集模块，而体温的采集则使用18b20温度传感器，外加显示模块和功能选择模块。

心率和体温的采集部位均为指尖，采集信号经单片机处理后输出给显示模块显示最终的结果。

从硬件电路到程序设计，主要解决了如下的几个问题：1、心率信号由红外光电传感器采集，经过两级放大将原信号放大后，再由比较电路进行整形，输出能使单片机更好识别的脉冲波信号；2、体温信号由单线温度传感器18b20采集，采集数据经过转换计算后变为温度，最后单片机输出体温测量结果；3、测量的结果都是以数字形式输出，3位一体数码管显示结果，使测量结果的读取简单精确化；4、按键和程序的结合运用，使得心率计和体温计功能切换更加方便快捷。

关键词：心率；体温；单片机；红外传感器；温度传感器AbstractBiomedical signal indexes and human health are closely related, only to master the law can better solve the health problems of the human body. With the development of electronic information technology and the development of medicine, the demand for high precision portable biomedical signal electronic testing equipment is more and more high. Heart rate and body temperature are two important indicators of the human body, based on the knowledge to make the heart rate meter.The design of digital human body heart rate meter based on SCM, from realization and economic considerations, decided to adopt the 51 microcontroller as the main control chip, the use of infrared photoelectric sensor as the acquisition module, heart rate, and body temperature acquisition using 18B20 temperature sensor is simple, and the display module and the function module. The sampling position of heart rate and body temperature were the fingertips, signal acquisition and processing by the MCU output to the display module to display the final results.The hardware circuit design procedures, mainly solves several problems as follows:1, the heart rate signal by infrared photoelectric sensor acquisition, after two grade general raw signal amplification, shaping by comparison circuit, output the pulse wave signal microcontroller better recognition;2, the temperature signal by a single temperature sensor 18B20 acquisition, acquisition data through the conversion into a temperaturemeasurement results at last, microcontroller output temperature;3, the measurement results are output in digital form, one of 3 digital tube display results, read the measurement results of simple accurate;Combining the 4, keys and program, the heart rate meter and thermometer function switching more convenient.Keywords:heartrate, body temperature,single chip,infrared sensor,temperature sensor目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (IV)1 绪论 (1)1.1 选题背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状和发展趋势 (2)1.3 论文结构概括 (3)2 设计方案及论证 (4)2.1 方案一 (4)2.2 方案二 (5)2.3 方案论证 (6)3 硬件电路概述及元器件介绍 (6)3.1 硬件电路总方框图 (6)3.2 单片机模块 (7)3.3 心率信号采集模块 (10)3.4 体温信号采集模块 (15)3.5 显示模块 (18)3.6 功能选择模块 (23)4 程序设计 (24)4.1 主程序设计 (24)4.2 心率测试程序设计 (29)4.3 体温测试程序设计 (34)5 设计完成及整体调试 (41)5.1 硬件电路的焊接及调试 (41)5.2 程序的下载及调试 (43)5.3 调试中的干扰 (45)6 总结和展望 (46)6.1 总结 (46)6.2 展望 (47)参考文献 (48)致谢 (50)附录1 设计总电路图 (51)附录2 设计实物图 (52)附录3 程序清单 (54)附录4 外文文献及翻译 (69)1 绪论1.1选题背景及意义心率（Heart Rate）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。

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。

电子技术课程设计---电子人体脉搏计的设计一、课程设计目的1.应用电子技术知识设计制作一台电子人体脉搏计，实现在短时间内测量人体脉搏数，并显示其数值。

总体目标：（1）掌握电子产品的初步设计方法、以及元件计算、选用。

（2）学习电子元件焊接与安装。

（3）学习电子产品使用通用测量仪器的调试方法。

2.功能技术指标（1）实现在15秒钟以内测量1分钟的脉搏数，并显示其数值；（2）测量误差≤±2次/分钟；（3）可以连续测量或单次测量；（4）最大显示300次/min。

二、课程设计内容1、电子脉搏计的原理2、确定设计方案，画出组成方框图，简述每部分功能；3、电路元件数值计算，确定主要元件参数值4、绘制完整的电路原理图，生成元件清单。

5、装配焊接硬件电路并进行硬件测试、数据记录6、芯片介绍（1）4046芯片工作原理。

输入信号Ui从14脚输入后，经放大器A1进行放大、整形后加到相位比较器Ⅰ、Ⅱ的输入端，图3开关K拨至2脚，则比较器Ⅰ将从3脚输入的比较信号Uo与输入信号Ui作相位比较，从相位比较器输出的误差电压UΨ则反映出两者的相位差。

UΨ经R3、R4及C2滤波后得到一控制电压Ud加至压控振荡器VCO的输入端9脚，调整VCO的振荡频率f2，使f2迅速逼近信号频率f1。

VCO的输出又经除法器再进入相位比较器Ⅰ，继续与Ui进行相位比较，最后使得f2=f1，两者的相位差为一定值，实现了相位锁定。

若开关K拨至13脚，则相位比较器Ⅱ工作。

（2）4060芯片工作原理。

4060是由一振荡器和14位二进制串行计数器位组成，振荡器的结构可以是RC或晶振电路，CR为高电平时，计数器清零且振荡器使用无效。

所有的计数器位均为主从触发器。

在CP1(和CP0)的下降沿计数器以二进制进行计数。

（3）4553芯片工作原理。

4553是3位十进制计数器，但只有1个输出端，要完成3位输出，采用扫描输出方式，通过它的选通脉冲信号，依次控制3位十进制的输出，从而实现扫描显示方式。

1一、设计说明设计一个人体脉搏计，要求能够实现在30s 内测量人的脉搏跳动次数，并且将脉搏次数显示出来。

正常人的脉搏数为60~80次/min ，婴儿为90~100次/min ，老人为100~150次/min 。

电路原理框图如图1所示。

图1 脉搏计原理框图将脉搏跳动信号转换为对应的电脉冲信号，放大整形后进行二倍频，并在30s （基准时间） 内对此信号计数，便得到了1min 脉搏数。

二、技术指标1．设计人体脉搏计数器并用LED 显示。

2．误差为±2次/min 。

三、设计要求1．在选择器件时，应考虑成本。

2．根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。

3．主要器件：(1)74LS74双D 触发器；(2)74LS47或4LS48译码器；(3) 74LS163计数器；(5)OP07等。

四、实验要求1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。

2．进行实验数据处理和分析。

倍频器基准时间产生电路放大与整形 计数译码显示器控制电路传感器五、推荐参考资料1.谢自美. 电子线路设计·实验·测试. [M]武汉：华中理工大学出版社，2000年2.阎石. 数字电子技术基础. [M]北京：高等教育出版社，2006年3.付家才. 电子实验与实践. [M]北京：高等教育出版社，2004年六、按照要求撰写课程设计报告指导教师年月日负责教师年月日学生签字年月日成绩评定表评语、建议或需要说明的问题：成绩指导教师签字：日期：3人体脉搏计的设计一、概述脉搏计在实际中的应用非常广泛，它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，用来测量频率较低的小信号。

其原理适用于很多声控器械，它涉及到时序逻辑电路如何设计、分析和工作等方面。

通过此电路更深刻的了解时序逻辑部件的工作原理，从而掌握如何根据需要设计满足要求的各种电路图，解决生活中的实际问题，将所学知识应用于实践中。

设计任务技术指标；1．要求在规定时间内实现测量人体的脉搏跳动次数。

心率计设计 一、检测的基本原理：随着心脏的搏动，人体手腕的脉搏及颈部的搏动较为明显，我们采用压电传感器放在上述位置，把压电传感器测到的信号转换成脉冲并进行整形、计数和显示，就能实现实时检测脉搏次数的目的。

二、心率监测仪系统总体设计心率监测仪的总体设计电路框图如图1-1所示，主要包括单片机AT89S52、复位电路、时钟电路、传感器与信号处理电路、显示电路和报警电路。

先用红外光电传感器采集与心跳同频率的信息，当人体组织半透明度的数值较大时，红外光电二极管Dl 发射出的透过人体组织的光强度很弱，光敏三极管无法导通，所以输出端为高电平；当人体组织半透明度的数值较小时，红外光电二极管Dl 发射出的透过人体组织的光强度较强，光敏三极管导通，输出端为低电平，这样就形成了频率与脉搏次数成正比的低频信号，它近似于正弦波形．脉搏为50次，分时，频率是0．78Hz ，199次，分时是3．33Hz ，从传感器过来的是低频信号．该低频信号首先经RC 振荡器滤波以消除高频干扰，经无极性隔直流电容C6、C7加到线性放大器的输入端,经运放IC1A 将信号放大10倍，C1直流耦合滤波，运放IC1B 将信号放大0~50倍，IC1C 与R9、R10、C2、C3组成截止频率为10Hz 左右的二阶低通滤波器以进一步滤除残留的干扰，然后IC1D 将信号放大10倍输出,形成尖脉冲信号，最后555施密特触发器电路将尖脉冲信号转化为同频率的长脉冲信号，该脉冲信号通过555输出端送到单片机后，软件对信号进行处理，最后在数码管上显示数值。

传感器与信号处理电路三、光电式脉搏波传感器本次设计选用透射型光电式脉搏波传感器，其电路如图下图1-2-1所示传感器与信号处理电路AT89S52 单片机 显 示 电 路 复 位 电 路时 钟 电 路 报 警 电 路图1-2-1透射型光电式脉搏波传感器电路图因为传感器输出信号的频率很低，如当脉搏为50次/分钟时，只有0.78Hz，200次/分钟时也只有3.33Hz，因此信号首先经R14、C8组成的低通滤波器滤除高频干扰，当传感器与手指断开或检测到较强的干扰光线时，输出端的直流电压会出现很大变化，用C6、C7背靠背串联组成的双极性耦合电容把它隔断，滤除直流成分。

目录一、设计的背景和意义 (1)二、设计方案的论证和确定 (1)（一）设计要求分析 (1)（二）设计方案确定 (1)三、 设计过程 (3)（一） 设计原理 (3)（二）主要器件选型 (5)（三）硬件结构设计 (7)（四）软件控制设计 (11)四、调试过程 (20)1．仿真调试. (20)2．实物演示 (22)五、设计创意说明和总结 (25)六、参考文献 (26)七、致谢 (27)一、设计的背景和意义背景：目前脉搏测量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脉搏测量仪。

但人体的生物信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。

脉象探头式样很多，有单部、三部、单点、多点、刚性接触式、软性接触式、气压式、硅杯式、液态汞、液态水、子母式等组成,脉象探头的主要原件有应变片、压电晶体、单晶硅、光敏元件、PVDF压电薄膜等，其中以单部单点应变片式为最广泛，不过近年来正在向三部多点式方向设计[2]。

意义：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。

二、设计方案的论证和确定（一）设计要求分析总体由设计由STC89C52、按键、LCD1602、光电传感器、等构成，见图3.1所示，系统设有四个按键，设置上下限脉搏数，当超过范围的时候单片机会驱动蜂鸣器发响，脉搏测量的时候需要人把手轻轻的按在光电传感器上面，由于人脉搏跳动的时候，血液的透光性不一样会导致接收器那边接收的信号强弱不一样，间接的把人脉搏信号传回，通过运放对其进行放大、整形后连接到单片机的IO 口，单片机利用外部中断对其进行计数，最终换算成人一分钟脉搏的跳动次数，最终在液晶屏上显示。

心率计课程设计一、引言心率计是一种用于测量人体心率的设备，它通过检测心跳信号来计算心率值。

在运动、健康管理等领域，心率计被广泛应用。

本篇文章将围绕心率计课程设计展开，介绍心率计的原理、设计要点以及实验步骤等内容。

二、心率计的原理心率计的原理是基于心电信号的检测和处理。

人体心脏在收缩和舒张过程中会产生电信号，这些信号可以通过皮肤传导至心率计设备。

心率计设备接收到心电信号后，会进行放大、滤波和数字化处理，最终计算出心率值。

三、心率计的设计要点1. 传感器选择：心率计的核心是心电信号的检测，因此传感器的选择至关重要。

常用的传感器有干接触式传感器和无接触式光电传感器。

干接触式传感器需要贴在皮肤上，通过电极与皮肤接触来检测心电信号；无接触式光电传感器则通过红外光线照射皮肤，检测皮肤反射的光信号来计算心率值。

2. 信号处理：心电信号是一种微弱的生物电信号，容易受到干扰。

因此，在信号处理环节需要进行放大、滤波和数字化处理。

放大可以增强信号的幅度，使其更容易被检测；滤波可以去除噪音信号，提高信号的质量；数字化处理可以将模拟信号转换为数字信号，方便后续计算。

3. 心率计算：心率计的最终目标是计算出心率值。

心率值的计算可以通过心电信号的峰值间隔时间来实现。

在信号处理后，找到心电信号的峰值并计算峰值间隔时间，即可得到心率值。

心率计还可以根据心率值的变化趋势来判断人体的运动状态或健康状况。

四、心率计课程设计实验步骤1. 实验准备：准备心率计设备和心电信号采集器。

将心率计设备与心电信号采集器连接，并确保连接稳定。

2. 实验操作：将心率计设备放置在被试者身上，按照说明书正确使用传感器。

开始采集心电信号，并记录采集时间。

3. 数据处理：将采集到的心电信号传输至计算机，并通过信号处理软件进行放大、滤波和数字化处理。

根据处理后的信号，找到心电信号的峰值，并计算峰值间隔时间。

4. 心率计算：根据峰值间隔时间，计算心率值。

可以使用公式或算法来计算心率值，常用的算法有峰值检测法和自相关法。

心率监测系统设计引言心率是人体最基本的生理指标之一，对人体健康状况的监测具有重要意义。

传统的心率监测需要通过医疗设备完成，不便携且限制使用场景。

为了解决这一问题，本文设计了一种基于可穿戴设备的心率监测系统，实现了远程心率监测和数据记录功能，提高了监测效率和使用便利性。

系统设计1. 系统硬件设计本系统采用可穿戴设备作为硬件平台，包括传感器、微处理器和通信模块。

传感器使用光电式传感器，通过采集皮肤反射的光线强度变化来监测心率。

微处理器用于数据处理和算法计算，通信模块用于与手机等终端设备通信。

2. 系统软件设计系统软件包括设备驱动程序、数据处理算法和用户界面。

设备驱动程序用于控制传感器采集数据，并将数据传输给微处理器。

数据处理算法用于对采集到的数据进行滤波和心率计算。

用户界面可以通过手机App展示心率数据，并提供数据记录和分享功能。

4. 数据处理算法设计数据处理算法是整个系统的核心部分，主要包括滤波和心率计算。

滤波算法用于去除采集到的数据中的噪声和干扰，保留心率信号。

常用的滤波算法有均值滤波、中值滤波和卡尔曼滤波等。

心率计算算法根据采集到的心率信号，通过计算心跳周期来得到心率值。

5. 系统特点和优势本系统具有以下特点和优势：（1）便携性强：可穿戴设备轻便小巧，用户可以随时随地佩戴并进行心率监测。

（2）远程监测：通过与手机等终端设备通信，可以将心率数据传输至手机App，并实现远程监测和数据记录功能。

（3）使用方便：用户只需要佩戴设备并打开手机App，即可实现心率监测，无需使用复杂的医疗设备。

（4）成本低：相比传统的心率监测设备，本系统成本较低，普通用户也可以购买和使用。

结论本文设计了一种基于可穿戴设备的心率监测系统，实现了远程心率监测和数据记录功能。

该系统具有便携性强、使用方便和成本低等优点，可以广泛应用于日常健康监测和医疗领域。

未来可以进一步完善系统性能，提高监测准确性和稳定性。

也可以拓展系统功能，例如添加运动监测和睡眠监测等功能，提供更综合的健康管理服务。

目录摘要 .................................................................... １关键词 .................................................................. １Abstract ................................................................ １Key words ............................................................... １1 引言 .................................................................. ２2 设计要求和设计方案 ................................................... ４2．1 设计要求 .......................................................... ４2．2 设计方案 .......................................................... ４2.3 工作原理 ........................................................... ４3 数字脉搏检测仪各模块的工作原理 ....................................... ６3．1 传感器模块 ........................................................ ６3.1.1 传感器概述 ....................................................... ６3.1.2 芯片CD4011 ....................................................... ７3.2 信号放大模块 ....................................................... ８3.2.1 放大器概述 ....................................................... ８3.2.2放大器的工作电路................................................... ９3.3 译码／驱动模块 ................................................... １１3.4计时模块........................................................... １２3.5计数模块........................................................... １４3.6 显示模块 ......................................................... １６3.6.1 显示器概述 ...................................................... １６3.6.2 工作电路 ....................................................... １６3.6.3 LED数码管的工作原理及工作方式.................................. １７3.6.4 LED数码管的显示方式及安全性问题................................ １７4 总结 ................................................................ １９参考文献 .............................................................. ２０附录数字脉搏检测仪的工作电路图 ...................................... ２１致谢 .................................................... 错误！未定义书签。

人体生理参数监测仪设计1 引言随着人们健康意识的逐渐增强，户外运动越来越受到重视。

然而运动量过强或不足都不能达到锻炼的目的，甚至会危害身体。

这里介绍一种多功能实时生理参数监测仪的设计方法，该监测仪具有廉价、实用、便携，并有语音播报测量值及越限报警等多种功能。

2 总体结构与工作原理该监测仪以凌阳16位单片机SPCE061A为控制核心，通过温度传感器、水银开关、压电陶瓷片获得人体温度、跑步者的步数及脉搏跳动情况，再由CPU实时计算测量值并将结果送至液晶显示器显示，同时进行语音播报。

系统设有键盘、人工复位和自动上电复位及硬件看门狗电路。

SPCE061A内部带有硬件乘法器功能，可方便地实现测量数据的记录、计算和语音播报功能。

系统总体结构框图。

3 硬件电路设计3.1 体温测量模块温度传感器采用DALLAS的DS18B20，该器件无需外部元件，通过数据线供电即可提供最高12位的温度读数，器件的温度信息经单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出，从CPU 到DS18B20仅需连接1条线。

读、写和完成温度变换所需的电源由数据线本身提供，测量范围为－55℃~+125℃，增量值为0.0625（以12位数值方式读出温度），在1s（典型值）内把温度变换为数字，具有用户可定义的非易失性温度告警设置。

输出的温度数值由单片机的IOA15口读入，。

经单线接口访问DS18B20的协议如下：（1）初始化单线总线上的所有处理均从初始化序列开始。

初始化序列包括：总线主机发出一个复位脉冲，接着从属器件送出存在脉冲，程序清单见初始化DS18B20子程序intInit_1820（void）。

（2）ROM操作命令一旦总线主机检测到从属器件便可发出，ROM操作命令，ROM操作命令均为8位长，程序见读DS18B20子程序unsignedintRead_1820_Byte（void）和写DS18B20子程序voidWrite_1820_Byte（unsignedintData）。

心率监测系统设计心率监测系统是一种可以实时监测人体心率的设备，主要由传感器、数据采集模块、信号处理模块和显示模块等组成。

根据人体心率的不同检测方式，心率监测系统主要可以分为两类：接触式心率监测系统和非接触式心率监测系统。

接触式心率监测系统通过传感器直接接触人体皮肤，采集心电信号来计算心率。

传感器通常采用心电图（ECG）传感器，可以实时检测人体心电图波形，并将其转化为数字信号。

数据采集模块负责采集传感器采集到的心电信号，并通过模数转换将其转化为数字信号。

信号处理模块通过算法对心电信号进行处理，计算出心率值。

心率值通过显示模块进行显示。

接触式心率监测系统优点是测量准确性高、实时性好。

由于需要传感器与人体直接接触，使用起来不够方便。

非接触式心率监测系统采用光学传感技术，基于皮肤的透射特性来进行心率检测。

其内部主要包括光源模块、光电转换模块和信号处理模块。

光源模块负责发出红外、近红外或绿色光，使其穿透皮肤组织并达到血液部位，然后经由光电转换模块将光信号转换为电信号。

信号处理模块通过算法对电信号进行处理，从中提取出心率信息并进行计算。

心率值通过显示模块进行显示。

非接触式心率监测系统主要优点是使用方便、不需要与人体接触，减少了感染和不适的风险。

无论是接触式心率监测系统还是非接触式心率监测系统，都需要经过一系列复杂的工作流程来实现心率的检测。

传感器采集到的数据会受到各种噪声的干扰，需要通过滤波算法去除噪声。

然后，心率算法会对预处理后的信号进行处理，计算出心率值。

心率算法主要包括时域分析、频域分析和时间频域分析等。

心率值通过显示模块进行显示，可以是数字显示或者图形显示。

心率监测系统在医学领域有着广泛的应用，尤其是在心血管疾病的治疗和康复过程中起到了重要的作用。

心率监测系统还可以应用于健身领域，帮助人们更好地掌握运动时的心率状况，从而更有效地进行锻炼。

随着科技的不断进步，心率监测系统的设计也在不断演化，功能越来越完善，便携性也越来越好，未来将会有更多的创新和突破。

心率监测系统设计现代人的生活节奏越来越快，工作压力和生活压力也越来越大，健康问题越来越受到人们的关注。

心率作为人体健康的一个重要指标，对于及时监测和预警身体健康非常重要。

设计一款心率监测系统来监测和记录用户的心率变化就显得尤为重要。

一、系统结构设计心率监测系统主要由传感器、数据采集模块、处理模块和显示模块组成。

1. 传感器：用于实时监测用户的心率变化，可以选择光电式心率传感器或者EKG心电传感器。

光电式心率传感器通过检测皮肤表面的血管变化来计算心率，而EKG心电传感器则通过检测心脏电活动来计算心率。

2. 数据采集模块：负责将传感器获取到的数据进行采集和传输，传输到处理模块进行处理。

数据采集模块可以选择使用无线传输方式，通过蓝牙或者WiFi将数据传输到处理模块。

3. 处理模块：负责对采集到的数据进行处理和分析，计算出用户的心率并进行存储。

可以选择使用微控制器来进行数据处理。

4. 显示模块：负责将处理后的数据以可视化的形式展示给用户查看。

可以选择使用液晶显示屏或者手机App等方式进行展示。

心率监测系统具有以下功能：1. 实时监测心率：通过传感器实时监测用户的心率变化，将数据传输到处理模块进行处理。

2. 数据存储和分析：将处理后的心率数据进行存储和分析，可以根据时间段和用户的要求进行查询和分析。

3. 心率预警：根据用户设定的心率范围，系统可以实时监测用户的心率，一旦心率超出设定范围，系统会提醒用户进行相应处理。

4. 数据同步和分享：可以将处理后的心率数据通过蓝牙或者WiFi进行手机App同步，用户可以随时查看和分享数据。

5. 报表生成：系统可以根据用户的心率数据生成相应的报表，以便用户更好地分析和了解自己的心率状况。

三、系统优势1. 高精度：使用专业的心率传感器和数据处理算法，能够实时准确地监测用户的心率。

2. 便携性：系统可以设计成小巧轻便的形式，方便用户佩戴和携带。

3. 可视化：通过显示模块以可视化的形式展示心率数据，用户可以直观地了解自己的心率状况。

毕业设计论文数字脉搏测试仪的设计与实现目录目录 (I)摘要 ................................................................................................................ III I ABSTRACT...................................................................................... I错误!未定义书签。

1绪论 (4)1.1脉搏测量的概况及意义 (4)1.2本文研究的主要内容 (5)2系统总体设计方案 (3)2.1 硬件设计方案选择 (3)2.1.1 脉搏传感器的选择 (3)2.1.2 单片机的选择 (5)2.2 软件设计方案 (6)3系统硬件电路设计 (8)3.1脉搏信号放大电路设计 (8)3.2A/D转换电路设计 (8)3.3 单片机最小系统的设计 (16)3.4显示电路设计 (17)3.5 报警电路设计 (11)4系统软件设计 (18)4.1脉搏频率测量原理 (19)4.2 系统主程序的设计 (21)4.3 系统子程序的设计 (21)4.3.1 显示子程序的设计 (21)4.3.2 报警子程序的设计 (21)5仿真与调试 (26)5.1 Protues简介 (26)5.2 仿真结果 (27)5.3 系统调试 (28)结束语 (30)致谢 ............................................................................................ 错误!未定义书签。

参考文献.. (32)附录 (33)附录一：硬件电路原理图 (33)附录二：数字脉搏测试仪PCB图 (30)附录三：数字脉搏测试仪设计的源程序................................................ 错误!未定义书签。