接触式脉搏信号检测系统

基于STM32的脉搏心率检测仪的信号处理算法与实时心率监测实现脉搏心率检测仪是一种能够检测人体脉搏和计算心率的设备。

在这个任务中，我们将探讨基于STM32的脉搏心率检测仪的信号处理算法和实时心率监测实现。

一、信号处理算法信号处理算法是脉搏心率检测仪的核心，它能够从人体的脉搏信号中提取出心率信息。

以下是一个基于STM32的脉搏心率检测仪信号处理算法的示例：1. 利用ADC采集模块获取脉搏信号：STM32通过ADC采集模块可以将模拟信号转换为数字信号。

我们需要将脉搏信号连接到STM32的ADC输入引脚，并设置ADC的采样频率和分辨率，以获取准确的脉搏信号。

2. 预处理脉搏信号：通过预处理脉搏信号可以去除噪声和基线漂移。

这可以通过使用数字滤波器和差分运算来实现。

例如，我们可以使用低通滤波器去除高频噪声，并使用高通滤波器去除低频噪声。

差分运算可以帮助提高信号的边缘性。

3. 提取脉冲峰值：在脉搏信号中，心脏搏动会导致信号的峰值。

我们可以使用峰值检测算法来提取出脉冲峰值。

一种简单的方法是找到信号中的极大值点。

通过计算两个相邻极大值点之间的时间间隔，我们可以得到一个粗略的心率值。

4. 心率计算和平滑滤波：通过上述步骤，我们得到了脉冲峰值的时间间隔，然后可以通过简单的算法将其转换为心率值。

此外，为了提高心率值的准确性，我们还可以应用平滑滤波算法。

例如，我们可以使用移动平均滤波器来抑制心率值的突变。

二、实时心率监测实现实时心率监测是脉搏心率检测仪的另一个重要功能。

以下是一个基于STM32的实时心率监测实现的示例：1. 显示实时心率值：使用STM32的LCD显示屏或者其他合适的显示设备，将实时心率值显示出来。

可以通过GPIO引脚连接到相应的显示设备，根据心率值的变化实时更新显示。

2. 设置心率阈值报警：对于一些特定应用场景，我们可以设置心率的阈值范围，并在心率超过或低于设定阈值时触发报警。

通过使用STM32的GPIO引脚连接到蜂鸣器或者应急设备，当心率超出设定阈值时触发报警。

基于柔性压电薄膜的可穿戴脉搏传感器设计目录1. 内容综述 (2)1.1 研究背景及意义 (3)1.2 现有脉搏监测技术现状及不足 (4)1.3 本文研究目标及创新点 (5)2. 基于柔性压电薄膜的脉搏传感器工作原理 (6)2.1 压电材料的特性及应用 (7)2.2 传感器结构设计 (9)2.2.1 传感器组成部分 (10)2.2.2 柔性压电薄膜的特性与选择 (12)2.2.3 信号采集和处理电路设计 (13)2.3 脉搏信号获取及分析 (15)3. 材料及器件 (16)3.1 主流柔性压电薄膜材料研究 (17)3.2 器件加工工艺 (18)4. 实验设计与结果分析 (19)4.1 实验平台搭建 (21)4.2 传感器性能测试及分析 (22)4.3 压力感知特性研究 (24)4.3.1 传感器响应曲线 (25)4.3.2 传感器线性度分析 (27)4.4 脉搏信号采集与分析 (29)4.4.1 实验数据采集 (31)4.4.2 脉搏信号处理与提取 (31)4.4.3 信号分析与结果展示 (33)5. 讨论与结论 (34)5.1 研究成果总结和分析 (36)5.2 存在问题及未来展望 (37)1. 内容综述随着物联网与智能穿戴技术的不断进步，健康监测与远程医疗系统的发展需求日益显现。

在这个背景下，基于柔性压电薄膜的可穿戴脉搏传感器设计成为了研究热点。

该设计旨在实现实时、连续、非侵入式的生理信号监测，特别是针对心血管健康的监测。

该设计以人体脉搏信号的精准检测为目标，结合了柔性压电薄膜技术与现代传感技术，为用户提供一种舒适且可靠的新型穿戴监测方式。

柔性压电薄膜作为一种新兴材料，具有灵敏度高、响应速度快、可弯曲等特点，适用于可穿戴设备的制造。

基于柔性压电薄膜的可穿戴脉搏传感器不仅可用于医疗领域的心率失常预警、心血管疾病诊断，还可在运动健身领域用于运动效果评估和运动损伤预防等方面。

其设计理念的革新性在于将传统的医疗检测手段与现代可穿戴技术相结合，为用户提供个性化的健康监测服务。

脉搏传感器阵列原理
脉搏传感器阵列是一种用于测量人体脉搏的技术，它可以通过多个
传感器同时测量脉搏信号，从而提高测量的准确性和可靠性。

脉搏传
感器阵列的原理是基于光学传感技术，通过测量光的反射和吸收来检
测脉搏信号。

光学传感技术是一种非接触式的测量技术，它可以通过光的反射和吸
收来检测物体的运动和变化。

在脉搏传感器阵列中，传感器会发射一
束红外光线，这些光线会穿过皮肤并被血液吸收。

当血液流动时，它
会改变光线的吸收率，从而产生一个脉搏信号。

传感器会同时测量多
个位置的脉搏信号，从而形成一个脉搏传感器阵列。

脉搏传感器阵列的优点是可以同时测量多个位置的脉搏信号，从而提
高测量的准确性和可靠性。

此外，它还可以实时监测脉搏信号的变化，从而提供更加精确的健康监测和诊断。

脉搏传感器阵列的应用非常广泛，它可以用于医疗、健康监测、运动
训练等领域。

在医疗领域，脉搏传感器阵列可以用于监测患者的心率
和血压，从而提供更加精确的诊断和治疗。

在健康监测领域，脉搏传
感器阵列可以用于监测人体的健康状况，从而提供更加全面的健康管理。

在运动训练领域，脉搏传感器阵列可以用于监测运动员的心率和
血氧饱和度，从而提供更加科学的训练方案。

总之，脉搏传感器阵列是一种非常重要的技术，它可以提高脉搏信号
的测量准确性和可靠性，从而为医疗、健康监测、运动训练等领域提供更加精确的数据支持。

文献综述一、目的和意义便携式医疗设备正不断改进数以百万计患者的医疗保健条件。

未来，还将有众多能显著改善医疗效果的创新型医疗应用产品。

多年来，心率检测仪在心血管疾病的研究和诊断方面发挥出显著的作用，它们所记录的心脏活动时的生物电信号，已成为临床诊断的重要依据。

目前，检测心率的仪器虽然很多，但是体积大，功耗大，不易于携带。

有些医院使用的各种心率监测仪器抗干扰性差，开发成本高，价格昂贵，即便用于心率信号采集的传感器也价格不菲。

如果心率监测的仪器能够做到体积小，制作成本和销售价格低、操作简单，能被普通家庭患者接受，这无疑为临床诊断和个人保健使用提供了方便。

因此，设计一种成本低廉，可随身携带，可长时间记录，显示和存储心率值，可和微机通讯并具有较强抗干扰能力的心率检测仪是十分必要的。

基于此，本文探究研发了一种体积小，操作简单，适合家庭和社区医疗保健使用的便携式心率检测仪。

二、国内外现状心电监护（ECG Telemonitor）的历史，可以追溯到上世纪初。

1903年，“心电图之父”荷兰教授Einthoven通过1500米的电缆线，记录了世界上第一份完整人体心电图，这在后来被广泛认为是心电监护的雏形。

其后数十年间，伴随冠心病等心血管疾病的大肆流行，心电采集和监测技术得以迅猛发展。

最早，医务人员对ECG的监测和需求，是从危重病人抢救开始的。

1933年Hooker首次进行实验动物心脏复苏，通过密切观察心脏跳动状况，来总结和判断病人的危重抢救效果。

1943年Claude Beek首次在手术室内实施电除颤，开始ECG的监测和临床应用。

1952年Zoll首次推出心脏起搏术，通过对心脏功能未完全恢复的病人进行起搏、监护，使病人得以康复。

1956年体外除颤仪问世，提高了危重病人抢救的存活率。

1960年Kauwenhoven报道胸外心脏按摩有效，心脏复苏技术日渐成熟。

1960年研发的持续床边ECG监测仪，能够适时不断地监护病人的ECG状况，使得心脏病人及危重病人得以密切和连续的被观察，同时帮助医务人员能对病人的心电情况做出连续的分析和判断。

五邑大学电子系统课程设计题目：脉搏心率测试仪测试与制作院系信息工程学院专业电子信息工程学号学生姓名指导教师陈鹏讲师报告日期2013年1月脉搏心率测试仪测试与制作引言脉搏波所呈现出来的形态、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疾病的血流特征。

本系统是采用STC89C52单片机为核心而制作的一种实用型脉搏测量仪。

采用红外发射管和接收管对人体的脉搏心率进行数据采集，得到的信号滤波放大整形后送入STC89C52单片机进行采集和处理。

单片机将采集到的脉搏心率在液晶LCD1602上实时显示出来。

本文将首先描述本设计的整体思路，然后介绍各个部分设计中的细节，最后列出完善的计算和处理方式与结果。

1.设计解析与设计方案介绍平均心率值是指一分钟内心脏实际跳动的次数，本心率测量仪是测试平均心率值，测量方法主要有两种: 一种是心电测量. 即根据心电图上相邻二次波形之间的间隔时间来计算心率值; 另一种是脉搏测量。

通常心脏的跳动与脉搏的跳动是同步的, 因此只需测出脉搏跳动次数就可以知道心率值测量脉搏是通过记录处理脉搏传感器发出的指脉电信号来实现的。

本方案选择的比较简单直接的脉搏测量方式。

目前脉搏波检测系统有以下几种检测方法：光电容积脉搏波法、液体耦合腔脉搏传感器、压阻式脉搏传感器以及应变式脉搏传感器。

近年来, 光电检测技术在临床医学应用中发展很快, 这主要是由于光能避开强烈的电磁干扰, 具有很高的绝缘性, 且可非侵入地检测病人各种症状信息。

本系统设计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。

采用指套式的透射型光电传感器模块对人体实行心率数据采集，采集所得信号通过放大电路模块实行电信号放大，然后信号通过滤波电路模块进行滤波（特别滤除50Hz市电干扰），再通过整形稳压电路进行整形后，得到幅值在0~5v的正弦信号，再最后将信号通过斯密特比较器NE555形成矩形波并送入单片机控制显示电路模块实现平均心率结果显示。

基于单片机的脉搏测量仪设计目录摘要 (I)Abstract (I)引言 (1)第一章概述 (2)1.1选题的背景和意义 (2)1.2脉搏测量仪的发展与应用 (3)第二章总体方案的论证与设计 (5)2.1主控模块的选型和论证 (5)2.2显示模块的选型和论证 (5)2.3传感器的选型和论证 (5)2.4系统整体设计概述 (6)第三章系统硬件电路设计 (7)3.1主控模块 (7)3.1.1STC89C52单片机主要特性 (7)3.1.2STC89C52单片机的中断系统 (10)3.1.3单片机最小系统设计 (11)3.2LCD液晶显示器简介 (11)3.2.1液晶原理介绍 (12)3.2.2液晶模块简介 (12)3.2.3液晶显示部分与STC89C52的接口........................... 错误！未定义书签。

3.3信号采集电路设计.......................................................... 错误！未定义书签。

3.3.1传感器简介................................................................... 错误！未定义书签。

3.3.2滤波电路....................................................................... 错误！未定义书签。

3.3.3放大整形电路............................................................... 错误！未定义书签。

第四章系统软件设计 ................................................... 错误！未定义书签。

4.1系统软件总体设计.......................................................... 错误！未定义书签。

第10期2021年5月No.10May，20210 引言随着人口老龄化进程的加快，我国有三分之一老年人存在失落、孤独、抑郁、焦虑等心理问题，六分之五老年人因生理功能的改变，各组织、器官储备能力的减退，形成许多慢性疾病，比如，高血压、冠心病、糖尿病等。

如何提高广大老年人生命安全的群体水平，已逐步引起了全社会的重视。

基于此，本文设计老人心率健康监测系统，以期提高老年人的健康水平[1]。

1 硬件系统设计1.1 工作原理光电式的心率监测系统是一种将光电传感器作转换器件，心率变化产生的红外光经过其转换为电信号，然后对其进行测量和显示的设备。

系统的组成包括光电传感器、信号处理电路、单片机电路、数码显示和电源的等[2]。

其中，光电传感器是将红外光信号转换为电信号的一种转换元件，在检测过程中，通过ST188采集心率信号，然后将接收到的红外光转换为便于测量的物理量输出，信号处理电路主要就是处理光电器所采集到的低频信号然后将其放大、滤波整形的模拟电路。

单片机自身就有定时中断计数功能，可以对输入的脉冲进行运算得出心率，设计电路实物如图1所示。

当手指放在光电传感器上时，随着心跳的变化，血管中血液的流动也会发生变化。

手指放在光电传感器的传输路径上，当红外光照射进手指内发生反射时，由于血管中血液的浓度是在时刻变化着，从而光的反射程度也会发生变化，因此，和心跳的节奏相互对应，光电传感器中所接受到的电流也在跟着改变，使光电传感器输出脉冲信号。

该信号经过放大、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，电路对输入的信号进行计算处理后将结果送到数码管显示，当被测量者的心跳频率超出一定范围时系统中的蜂鸣器就会报警[3]。

1.2 主控单元设计原计划使用STM32为主控单元，但考虑到51单片机机也可以使用整个系统的设计，故转而使用51单片机来作为主控单元，51单片机系列有不同型号的芯片，外带丰富多样和功能灵活的辅助工具，并实现了全产品系列上的引脚兼容，为广大单片机使用人员提供了更多的选择性以及其创造力自由度释放的相关帮助。

光电脉搏检测电路设计报告脉搏波的概述1.脉搏波的定义脉搏波是以心脏搏动为动力源, 通过血管系的传导而产生的容积变化和振动现象。

当心脏收缩时, 有相当数量的血液进入原已充满血液的主动脉内, 使得该处的弹性管壁被撑开,此时心脏推动血液所作的功转化为血管的弹性势能; 心脏停止收缩时, 扩张了的那部分血管也跟着收缩, 驱使血液向前流动, 结果又使前面血管的管壁跟着扩张, 如此类推。

这种过程和波动在弹性介质中的传播有些类似, 因此称为脉搏波(pulse wave) 。

2.脉搏信息血液在人体内循环流动过程中, 经历过心脏的舒张、内脏流量的涨落、血管各端点的阻滞、血管内波的折一反射以及血管壁的黏弹等过程。

脉搏波不仅受到心脏状况的影响, 同时要受到内环境调控功能器官(脏器) 状态所需血液参数以及系统状态参数等的影响。

所以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富含有关心脏、内外循环和神经等系统的动态信息, 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。

3.脉搏测量的意义脉搏是临床检查和生理研究中常见的生理现象, 包含了反映心脏和血管状态的重要生理信息。

人体内各器官的健康状态、病变等信息将以某种方式显现在脉搏中即在脉象中。

人体脉象中富含有关心脏、内外循环和神经等系统的动态信息。

通过对脉搏波检测得到的脉波图含有出许多有诊断价值的信息, 可以用来预测人体某些器脏结构和功能的变换趋势, 如:血管几何形态和力学性质的变异会引起脉搏波波形和波速等性质的改变, 而脉搏的病理生理性改变常引发各种心血管事件, 脉搏生理性能的改变可以先于疾病临床症状出现, 通过对脉搏的检测可以对如高血压和糖尿病等引起的血管病变进行评估。

同时脉搏测量还为血压测量, 血流测量及其他某些生理检测技术提供了一种生理参考信号。

设计目的与意义❖目的应用光电式传感器、放大滤波电路组成的脉搏测量电路通过示波器显示人体指端动脉脉搏信息❖意义通过观测到的脉搏的次数、跳动的波形为临床提供部分诊断价值的信息, 为人体某些器脏结构和功能的变换趋势提供生理参考信号系统设计1.测量信号的特征❖人体信息本身具有不稳定性、非线性和概率特性。