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于单片机的脉搏测量仪的设计摘要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，能反映出人体心血系统中许多生理疾病的血流特征。
根据人体脉搏信号特征，本论文设计了一种基于单片机的脉搏测量系统。
系统采用红外发射与接收二极管充当脉搏传感器来采集脉搏信号。
首先将采集到的信号通过低通滤波与放大电路对脉搏信号进行处理，然后，将放大的脉搏信号通过整形电路进行电压基准变化，在经过一次放大电路对整形后的脉搏信号进行放大，将信号转换为AT89S52单片机易于处理的脉冲信号。
通过单片机编程对脉冲信号进行处理，测量出一分钟内的脉搏次数，最终在数码管中直观的显示出来。
为了节省时间，一般不会作一分钟的测量，通常是测量10秒钟时间内的脉搏数，再把结果乘以6即得到每分钟的脉搏数。
发光二极管可以通过发光的形式显示脉搏的跳动。
关键词：脉搏测量仪；AT89S52；LED；信号处理目录引言 (1)第1章绪论 (2)1.1 脉搏测量仪介绍 (2)1.2脉搏测量仪的应用 (2)第2章主要器件介绍 (3)2.1 单片机的选择 (3)2.1.1 AT89S52简介 (3)2.1.2 AT89S52特点.................................................................................................... . (3)2.1.3 AT89S52引脚功能说明 (4)2.2 传感器的选择 (6)2.2.1 红外发光二极管简介 (6)2.2.2光敏三极管简介 (7)2.3 驱动芯片的选择 (7)2.3.1 74LS245简介 (7)2.3.2 74LS04简介 (8)2.4 显示器的选择 (9)2.4.1 三位共阳八段数码管简介 (9)2.4.2 八段数码管字形表 (9)第3章系统硬件设计 (10)3.1 设计原理 (10)3.2 外围电路 (10)3.2.1 电源电路...................................... 错误！未定义书签。
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。
设计题目：便携式心率测试仪本科毕业设计2014年5月20日贵州大学本科毕业论文（设计）诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交地毕业论文（设计），是在导师地指导下独立进行研究所完成.毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表地成果、数据、观点等，均已明确注明出处.特此声明.论文（设计）作者签名：目录摘要 ................................................................................................................................................... Abstract ............................................................................................................................................... 概述 .......................................................................................................... 错误！未定义书签。
选题地背景和意义 (I)脉搏测量仪地发展与应用 (II)第1章脉搏测量仪系统结构 01.1 光电脉搏测量仪地结构 01.2工作原理 01.3光电脉搏测量仪地特点 (1)第2章硬件系统 02.1 控制器 02.1.1 AT89S52 简介 02.1.2 AT89S52 地特点 02.1.3 AT89S52 地结构 02.2脉搏信号采集 (2)2.2.1光电传感器地原理 (2)2.2.2光电传感器地结构 (3)2.2.3 光电传感器检测原理 (3)2.2.4信号采集电路 (4)2.3信号放大 (5)2.3.1放大器地介绍................................................................. 错误！未定义书签。
基于单片机的脉搏测量仪的设计摘要脉搏测量仪在我们的日常生活中已经得到了非常广泛的应用。
为了提高脉搏测量仪的简便性和精确度，本课题设计了一种基于51单片机的脉搏测量仪。
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，并利用单片机系统内部定时器来计算时间，由光敏三极管感应产生脉冲，单片机通过对脉冲累加得到脉搏跳动次数，时间由定时器定时而得。
传感器把采集到的用于检测脉搏跳动的红外光转换成电信号，这些电信号通过信号处理系统进行滤波、放大、整形得到符合要求的脉搏电信号，传给单片机，并通过单片机进行处理，最后由数码管显示每分钟的脉搏次数。
系统停止运行时，能够显示总的脉搏次数和时间。
经测试，系统工作正常，达到设计要求。
这样的脉搏测量系统性能良好，结构简单，耗电低，体积小，输出显示稳定。
通过该课题学习掌握了脉搏测量的原理、方法、实现过程。
学会了相关的单片机知识，能够较全面的融合电路、电子技术、信号采集和处理、程序设计等等的专业知识。
随着电子技术的发展，脉搏测量技术也越来越先进，对脉搏的测量精度也越来越高,脉搏测量仪的发展主要向以下几个趋势发展：<1）自动测量脉搏并且对所得到的脉搏进行自动分析。
<2）数字化技术等先进技术的应用。
<3）多功能化越来越明显。
关键词： AT89C51单片机；脉搏测量仪；传感器；信号采集The Design of Pulse Measuring Instrument Based onMicrocomputerAbstractPulse measuring instrument in our daily lives has been a very wide range of applications. In order to improve the simplicity and accuracy of the pulse measuring instrument, the subject is designed based on 51 single-chip pulse measuring instrument. System uses AT89C51 microcontroller as the core, the infrared light-emitting diode and the photosensitive triode as sensor,and calculates time with using of the inner timer. The sensor produces pulse and the single-chip microcomputer gets the frequency by accumulating the pulses, and the timer obtains the time.Sensor collected for detecting the pulse of infrared light is converted into electrical signals, these electrical signals by the signal processing system, filtering, amplification, shaping meet the requirements of the pulse signal transmitted to the microcontroller, and processed by the microcontroller, and finally from the digital display pulse rate per minute. When the system stops running, it is possible to display the total of the pulse frequency and time. After testing, the system works well and meets the design requirements.The pulse measurement system performance is good, simple structure, low power consumption, small volume, stable output display. Through the study of the subject grasps the pulse measurement principle, method and implementation process. Learned the related knowledge of single chip microcomputer, can more comprehensive integration of circuit, electronic technology, signal acquisition and processing, program design, and so on professional knowledge.With the development of electronic technology, pulse measurement techniques become more and more advanced, the pulse measurement accuracy is getting higher and higher, the pulse measuring instrument development mainly to the following trends:(1> Automatic measuring pulse and the pulse generated by automatic analysis.(2> The application of the advanced technologies such as digital technology.(3> More functional is more and more obvious.Keywords:AT89C51 microcontroller。
学生毕业设计（毕业论文）系别：机电系专业：应用电子技术班级：11应电31班学生姓名：陈莹学生学号：1101103106设计题目：带时钟功能的便携式脉搏测量仪指导教师：武艳设计地点：苏州经贸职业技术学院摘要脉搏测量仪在我们的日常生活中已经得到了非常广泛的应用。
为了提高脉搏测量仪的简便性和精确度，本文设计了一种基于51单片机的脉搏测量仪。
系统以STC89C52单片机为核心，用光电传感器采集脉搏信号，并利用单片机系统内部定时器来计算时间，该脉搏信号经放大、整形送给单片机，单片机通过对脉冲累加得到脉搏跳动次数，并且显示在液晶屏上。
当系统开始运行时，实时显示时间，并且可以调节时间，在系统运行中，当按一下功能选择键后能实时显示脉搏次数，当按第二下功能选择键后能返回显示时间的界面，当采集信号停止运行时，能够显示总的脉搏次数，最后将测量结果送给语音芯片进行语音播报,当播报次数超出正常范围，蜂鸣器将会响，发出报警的声音。
经测试，系统工作正常，达到设计要求。
关键词：脉搏测量仪；单片机；光电传感器目录第一章引言 (4)第二章脉搏测量仪系统设计方案 (5)2.1脉搏测量仪的总体设计方案 (5)2.2各模块方案选择 (6)2.2.1 电源电路的选择 (6)2.2.2 单片机的选择 (7)2.2.3 信号采集电路的选择 (7)2.2.4 显示电路的选择 (7)2.2.5 按键电路的选择 (8)2.2.6 报警电路的选择 (8)2.2.7 实时电子钟电路的选择 (8)2.2.8 语音录放电路的选择 (9)第三章系统的硬件设计 (10)3.1 电源电路 (10)3.2 单片机最小系统 (11)3.3 信号采集电路 (12)3.4 显示电路 (13)3.5 按键电路 (13)3.6 报警电路 (14)3.7 实时电子钟电路 (14)3.8 语音录放电路 (15)3.9 系统整体硬件电路图 (16)第四章系统的软件设计 (17)4.1 主程序流程图: (18)4.2 信号采集流程图: (19)4.3 显示电路流程图: (20)4.4 按键电路流程图: (21)4.5 报警电路流程图: (22)4.6 实时电子钟流程图: (23)4.7 语音录放电路流程图: (24)第五章系统调试 (25)第六章总结与展望 (27)致谢 (28)参考文献 (29)第一章引言本设计完成了便携式脉搏测量仪的设计，其主要由五部分组成，第一部分主要介绍了脉搏测量仪的系统设计方案以及各模块方案的选择，第二部分主要介绍了系统的硬件设计以及各模块的工作原理，第三部分主要介绍了系统的软件设计，这部分以程序流程图为主，第四部分为系统调试，第五部分是总结与展望。
安徽工程大学毕业设计（论文）基于单片机的脉搏测量仪的设计摘要脉搏测量仪在我们的日常生活中已经得到了非常广泛的使用。
为了提高脉搏测量仪的简便性和精确度，本课题设计了一种基于51单片机的脉搏测量仪。
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，并利用单片机系统内部定时器来计算时间，由光敏三极管感应产生脉冲，单片机通过对脉冲累加得到脉搏跳动次数，时间由定时器定时而得。
传感器把采集到的用于检测脉搏跳动的红外光转换成电信号，这些电信号通过信号处理系统进行滤波、放大、整形得到符合要求的脉搏电信号，传给单片机，并通过单片机进行处理，最后由数码管显示每分钟的脉搏次数。
系统停止运行时，能够显示总的脉搏次数和时间。
经测试，系统工作正常，达到设计要求。
这样的脉搏测量系统性能良好，结构简单，耗电低，体积小，输出显示稳定。
通过该课题学习掌握了脉搏测量的原理、方法、实现过程。
学会了相关的单片机知识，能够较全面的融合电路、电子技术、信号采集和处理、程序设计等等的专业知识。
随着电子技术的发展，脉搏测量技术也越来越先进，对脉搏的测量精度也越来越高,脉搏测量仪的发展主要向以下几个趋势发展：（1）自动测量脉搏并且对所得到的脉搏进行自动分析。
（2）数字化技术等先进技术的使用。
（3）多功能化越来越明显。
关键词：AT89C51单片机；脉搏测量仪；传感器；信号采集The Design of Pulse Measuring Instrument Based on MicrocomputerAbstractPulse measuring instrument in our daily lives has been a very wide range of applications. In order to improve the simplicity and accuracy of the pulse measuring instrument, the subject is designed based on 51 single-chip pulse measuring instrument. System uses AT89C51 microcontroller as the core, the infrared light-emitting diode and the photosensitive triode as sensor, and calculates time with using of the inner timer. The sensor produces pulse and the single-chip microcomputer gets the frequency by accumulating the pulses, and the timer obtains the time. Sensor collected for detecting the pulse of infrared light is converted into electrical signals, these electrical signals by the signal processing system, filtering, amplification, shaping meet the requirements of the pulse signal transmitted to the microcontroller, and processed by the microcontroller, and finally from the digital display pulse rate per minute. When the system stops running, it is possible to display the total of the pulse frequency and time. After testing, the system works well and meets the design requirements.The pulse measurement system performance is good, simple structure, low power consumption, small volume, stable output display. Through the study of the subject grasps the pulse measurement principle, method and implementation process. Learned the related knowledge of single chip microcomputer, can more comprehensive integration of circuit, electronic technology, signal acquisition and processing, program design, and so on professional knowledge.With the development of electronic technology, pulse measurement techniques become more and more advanced, the pulse measurement accuracy is getting higher and higher, the pulse measuring instrument development mainly to the following trends:(1) Automatic measuring pulse and the pulse generated by automatic analysis.(2) The application of the advanced technologies such as digital technology.(3) More functional is more and more obvious.Keywords: AT89C51 microcontroller; pulse measuring instrument; sensor; signal acquisition安徽工程大学毕业设计（论文）目录引言 ............................................................................................................................. 错误！未定义书签。
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)心率体温测试计研究的意义 (1)国内外研究现状 (1)设计内容 (4)第二章51系列单片机功能简介 (5)51系列单片机的内部结构 (5)51单片机所使用的编程语言 (6)汇编语言 (6)C51语言 (7)第三章电路常用芯片介绍 (9)温度传感器PT100介绍 (9)红外反射式传感器TCRT5000介绍 (9)AD转换芯片ADC0804介绍 (11)LCD1602液晶显示屏介绍 (12)比较器LM393介绍 (14)第四章硬件设计 (15)硬件总框图设计 (15)体温采集电路设计 (16)PT100传感器电路 (16)信号放大电路 (17)AD转换电路 (17)心率信号采集电路设计 (18)红外发射电路 (18)-III红外接收电路 (18)二级信号放大电路 (19)滤波电路 (19)波形变换电路 (20)按键电路设计 (20)LCD1602显示电路设计 (21)报警电路设计 (21)第五章软件设计 (23)总程序设计和流程图 (23)致谢 (27)附录 (28)-IV第一章引言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51单片机的脉搏测量仪的答辩问题1. 介绍与背景在现代医疗领域中，脉搏测量仪是一种非常重要的设备。
它能够通过检测人体的脉搏波形来帮助医生判断患者的健康状况。
而基于51单片机的脉搏测量仪作为一种便携式的设备，在实际应用中越来越受到广大医疗工作者的关注。
2. 脉搏测量原理脉搏测量的原理是利用光电传感器将人体的脉搏波形转化为电信号。
通过对这些信号进行采样、滤波和处理，可以得到一条准确的脉搏波形曲线。
基于51单片机的脉搏测量仪需要通过程序控制，实现对传感器的数据采集以及波形分析。
3. 硬件设计与实现由于基于51单片机的脉搏测量仪需要具备便携性，因此硬件设计需要考虑到尺寸小、功耗低以及易于携带等因素。
一般情况下，硬件系统包括51单片机、光电传感器、滤波电路、数据转换电路和显示屏等组件。
通过合理的布局和连接，确保信号的稳定性和质量。
4. 软件设计与实现在软件层面上，基于51单片机的脉搏测量仪需要编写相应的程序代码。
这些代码主要包括传感器数据采集、滤波处理、特征提取和波形显示等功能。
控制程序的设计需要考虑到采样频率、滤波算法的选择以及数据存储与传输等方面。
5.实验与结果分析通过实验验证，基于51单片机的脉搏测量仪能够准确地测量出人体脉搏波形，并能够显示出波形曲线。
通过对采集到的数据进行分析，可以判断出患者的心血管健康状况。
根据采样频率的不同，还能够获取到更多的生理信息。
6. 应用与前景展望基于51单片机的脉搏测量仪在临床医疗中具有广泛的应用前景。
它不仅可以用于日常健康监测，还可以用于特殊疾病的筛查和诊断。
随着技术的不断发展和创新，基于51单片机的脉搏测量仪将会变得更加智能化和便捷化。
7. 个人观点与总结作为一位专业的医疗设备写手，我对基于51单片机的脉搏测量仪充满了信心和期待。
这种小巧而功能强大的设备在改善医疗领域的工作效率和病患体验方面具有重要的作用。
通过综合应用硬件和软件设计，基于51单片机的脉搏测量仪能够准确地获取人体脉搏波形和生理信息，为医生的临床判断提供重要的依据。
基于单片机的心率计设计（软件部分）Heart rate meter based on Microprocessor design (software)总计毕业设计（论文） 43 页表格 5 个插图 13 幅目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章引言 (1)1.1选题的依据及课题的意义和目的 (1)1.2研究概况及发展趋势综述 (3)第二章方案设计与论证 (5)2.1方案一:用压电陶瓷采集心电信号和用模拟温度传感器AD590J采集温度号的心率计 (5)2.1.1 设计思路 (5)2.1.2 硬件设计方框图 (5)2.1.3 AD574芯片简介 (6)2.2方案二：采用数字温度传感器DS18B20采集温度信号和用红外对管采集心电信号 (7)2.2.1.设计思路 (7)2.2.2.硬件设计方框图 (8)2.3方案比较论证 (8)第三章硬件电路的简单概述 (9)3.1心率计设计的原理 (9)3.2硬件电路图 (10)第四章程序设计 (11)4.1主程序设计 (11)4.1.1 主程序流程图 (11)4.1.2 语音模块ZY1420A功能简介 (12)4.2体温测量程序的设计 (13)4.2.1 DS18B20的简述 (13)4.2.2 体温测量程序设计 (15)4.2.3 温度测量子程序 (16)4.2.4 温度转换子程序 (18)4.2.5 显示子程序和语音播报子程序 (19)4.3心率测量的程序设计 (24)4.3.1 心率测量的主程序设计 (24)4.3.2 中断服务子程序设计 (25)总结 (28)参考文献 (29)致谢 (30)源程序清单 (32)摘要测量心率计是用于测量心率值的的医疗设备，它的应用在心血管疾病的研究和诊断方面也发挥出显著的作用，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。
同时，在临床监护和治疗中，医护人员常常还要关注某些特殊患者的体温随时间变化的情况。
基于51单片机的心率计设计一、引言心率是反映心脏功能的重要指标之一，对于人体健康的监测具有重要意义。
本文将介绍一种基于51单片机的心率计设计方案，通过测量心电信号来实时监测心率变化，并将结果显示在液晶屏上。
二、硬件设计1. 传感器选择心电信号的采集是心率计设计的关键，常用的传感器有心电图传感器和心率带。
本设计选择心电图传感器作为采集装置，它能够直接测量心脏电活动，并将信号转化为模拟电压。
2. 信号放大与滤波由于心电信号较弱且容易受到干扰，需要对信号进行放大和滤波处理。
可以采用运算放大器进行信号放大，并通过滤波电路去除高频干扰和基线漂移。
3. 信号采样与转换经过放大和滤波处理的心电信号需要进行模数转换，将模拟信号转换为数字信号以便单片机处理。
可以选择12位的AD转换器进行采样，并通过SPI接口与单片机进行通信。
4. 单片机控制与显示选取51单片机作为控制核心，通过编程实现信号的采集、处理和显示功能。
使用GPIO口与AD转换器和液晶屏连接，通过串口通信实现与电脑的数据传输。
三、软件设计1. 信号采集与处理通过单片机的GPIO口实现对AD转换器的控制，进行心电信号的采集。
同时，通过软件滤波算法对信号进行滤波处理，去除噪声和干扰。
2. 心率计算心率的计算可以通过测量心跳的时间间隔来实现。
在信号处理过程中，可以设置一个阈值，当信号超过该阈值时，计数器加一。
根据连续心跳的次数和采样频率，可以计算出心率的值。
3. 数据显示与存储通过液晶屏显示心率的实时数值，并提供用户界面操作。
同时，可以通过串口将数据传输到电脑进行进一步的分析和存储。
四、实验结果与讨论本设计基于51单片机成功实现了心率计的功能。
通过实验验证，心率计能够准确地测量心率，并实时显示在液晶屏上。
通过与商用心率计进行对比，结果表明本设计具有较高的准确性和稳定性。
五、总结与展望本文介绍了一种基于51单片机的心率计设计方案。
通过对心电信号的采集、处理和显示，实现了心率的实时监测。
基于51单片机的脉搏测量仪 摘要 ：脉搏心率测量仪在我们的日常生活中已经得到了非常广泛的应用。为了提高脉搏心率测量仪的简便性和精确度，本课题设计了一种基于51单片机的脉搏心率测量仪。系统以STC89C51单片机为核心，以红外反射式传感器ST188为检测原件，并利用单片机系统内部定时器来计算时间，由红外反射式传感器ST188感应产生脉冲，单片机通过对脉冲累加得到脉搏心率跳动次数，时间由定时器定时而得。系统运行中能显示脉搏心率次数和时间，系统停止运行时，能够显示总的脉搏心率次数和时间。经测试，系统工作正常，达到设计要求。 关键词：脉搏心率测量仪；STC89C51单片机；红外反射式传感器
一脉搏心率测量仪系统结构 脉搏心率测量仪的设计，必须是通过采集人体脉搏心率变化引起的一些生物信号，然后把生物信号转化为物理信号，使得这些变化的物理信号能够表达人体的脉搏心率变化，最后要得出每分钟的脉搏心率次数，就需要通过相应的硬件电路及芯片来处理物理变化并存储脉搏心率次数。在硬件设计中一般的物理信号就是电压变化。
1.1 光电脉搏心率测量仪的结构 光电脉搏心率测量仪是利用光电传感器作为变换原件，把采集到的用于检测脉搏心率跳动的红外光转换成电信号，用电子仪表进行测量和显示的装置。本系统的组成包括光电传感器、信号处理、单片机电路、数码管显示电路、电源等部分。 1．光电传感器 即将非电量(红外光)转换成电量的转换元件，它由红外发射二极管和红外接收三极管组成，它可以将接收到的红外光按一定的函数关系(通常是线性关系)转换成便于测量的物理量(如电压、电流或频率等)输出。 2．信号处理 即处理光电传感器采集到的低频信号的模拟电路(包括放大、滤波、整形等)。 3. 单片机电路 即利用单片机自身的定时中断计数功能对输入的脉冲电平进行运算得出心率（包括STC89C51、外部晶振、外部中断等）。 4．数码管显示电路 即把单片机计算得出的结果用四位一体数码管显示出来。 5. 电源 即向光电传感器、信号处理、单片机提供的电源，采用直流5V电源供电。
1.2工作原理 本设计采用单片机STC89C51为控制核心，实现脉搏心率测量仪的基本测量功能。脉搏心率测量仪硬件框图如下图2.1 所示：
图 2.1 脉搏心率测量仪的工作原理 当手指放在红外线发射二极管和接收二极管中间，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，血管中血液饱和程度的变化将引起光的强度发生变化，因此和心跳的节拍相对应，红外接收二极管的电流也跟着改变，这就导致红外接收二极管输出脉冲信号。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的外部中断信号。单片机电路对输入的脉冲信号进行计算处理后把结果送到四位一体数码管显示。
ST188红外反射传感器 放大、整形电路 STC89C51主控制器
+5V电源 四位一体数码
管显示电路 复位电路
晶振电路 二.硬件系统 2.1信号采集电路 图3.3是脉搏心率信号的采集电路，U2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R10阻值的选取要求较高。R10选择470Ω同时也是基于红外接收三极管感应红外光灵敏度考虑的。R21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脉搏心率和无脉搏心率时的信号。反之，R21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脉搏心率和无脉搏心率时的信号。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LM358输入端而造成错误指示，用C4耦合电容把它隔断[10]。
当手指处于测量位置时，会出现二种情况：一是无脉期。虽然手指遮挡了红外发射二极管发射的红外光，但是由于红外接收三极管中存在暗电流，会造成输出电压略低。二是有脉期。当有跳动的脉搏心率时，血脉使手指透光性变差，红外接收三极管中的暗电流减小，输出电压上升。但该传感器输出信号的频率很低，如当脉搏心率只有为50次/分钟时，只有0.78Hz，200次/分钟时也只有3.33Hz，因此信号首先经耦合电容C4耦合，再由R5、C5滤波以滤除高频干扰后，加到线性放大输入端。
2.2信号放大 2.1放大器的介绍 LM358 是由两个独立的高增益运算放大器组成。可以是单电源工作，也可
以是双电源工作，电源的电流消耗与电源电压大小无关。应用范围包括变频放大器、DC 增益部件和所有常规运算放大电路。采用DIP8 或SOP8 封装形式。
图3.3 信号采集电路 每一组运算放大器可用图3.4所示的符号来表示，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。LM358 的引脚排列见图3.5。
图3.4 图3.5 由于LM358 二运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用， 价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。 2.3 放大电路
按人体脉搏心率在运动后跳动次数达200次/分钟的计算来设计低通放大器，如图3.6所示。R6、C6组成低通滤波器以进一步滤除残留的干扰，截止频率由R6、C6决定，运放LM358将信号放大，放大倍数由R12和R13的比值决定。 图3.6 低通放大电路 根据一阶有源滤波电路的传递函数，可得： 00()()()1icVsAAssVsw
放大倍数为：200。 截止频率为：3.9HZ。 按人体的脉搏心率跳动为200次/分钟时的频率是3.3 Hz考虑，低频特性是令人满意的。
经过低通放大后输出的信号是叠加有噪声的脉动正弦波。波形如图3.7所示。
图3.7 2.4 波形整形电路 波形整形电路如图3.8所示，LM358是一个电压比较器。 当有输入信号时，LM358在比较器输入信号的每个后沿到来时输出低电平，用发光二极管D1作脉搏心率测量状态显示，脉搏心率每跳动一次发光二极管就亮一次。同时，该脉冲电平送到单片机/INTO脚，进行对心率的计算和显示。输出波形如图3.所示。 图3.8 波形整形电路 经过比较器LM358的输出波形：
图3.9 2.5单片机处理电路 如图3.12所示，本部分运用了STC公司的89C51单片机作为核心元件，在这里运用单片机能更快更准确地对数据进行运算，而且可以根据实际情况进行编程，所用外围元件少，轻巧省电，故障率低。 来自传感和整形输出电路的脉冲电平输入单片机89C51的/INTO脚，单片机设为负跳变中断触发模式，故每次脉冲下降沿到达时触发单片机产生中断并进行计时，来一个脉冲脉搏心率次数就加一；定时器中断主要完成一分钟的定时功能。单片机对一分钟内的脉冲次数进行累加，通过P0、P1口把测量过程和结果送到四位一体数码管显示出来[9]。
图3.12 单片机处理电路 2.6 显示电路 本设计的显示采用四位一体数码管来显示。单片机的P0口，P1口控 制显示器。显示电路如图3.13。
图3.13 显示电路 脉搏心率测量仪电路原理图 图 3.16 电路原理图 三. 软件系统
3.1 主程序流程： 系统主程序控制单片机系统按预定的操作方式运行, 它是单片机系统程序的框架。系统上电后,对系统进行初始化。初始化程序主要完成对单片机内专用寄存器、定时器工作方式及各端口的工作状态的设定。 系统初始化之后, 进行定时器中断、外部中断、显示等工作，不同的外部硬件控制不同的子程序[12]。流程如图4.1所示。 3.2 定时器中断程序流程： 定时器中断服务程序由一分钟计时、按键检测、有无测试信号判断等部分组成。当定时器中断开始执行后，对一分钟开始计时，1s计时到之后继续检测下1s，直到60s到了再停止并保存测得的脉搏心率次数。同时可以对按键进行检测，只要复位测试值就可以重新开始测试。主要完成一分钟的定时功能和保存测得的脉搏心率次数。流程如图4.2所示。
3.3 INT中断程序流程： 外部中断服务程序完成对外部信号的测量和计算。外部中断采用边沿触发的方式，当处于测量状态的时候，来一个脉冲脉搏心率次数就加一，由单片机内部定时器控制一分钟，累加得出一分钟内的脉搏心率次数。流程如图4.3所示。 3.4 代码： .测量仪使用方法 测量仪通电后，数码管全部显示0。把手轻轻置于右下角的传感器中，以稍微有压迫感为宜，这时很快就可以看到红色发光二极管会伴随你的脉搏心率而闪烁，让你直观的看到自己脉搏心率跳动的速度，按下复位键后单片机和显示部分开始工作，单片机立刻开始计数，同时数码管显示出你的心率和测试的时间，非常方便。如果偶尔出现不稳的情况，请按复位键对系统进行复位。
系统调试 1.放大倍数的增加 传感器的输出端经示波器观察有幅度很小的正弦波，但经整形输出后检测到的脉冲还是很弱，在确定电路没有问题的情况下，加强信号的放大倍数，调整电阻R12和R13的阻值。 2. 时钟的调试 根据晶体振荡频率计算出内部定时器的基本参数，通过运行一段时间可通过秒表来校正后,看时间误差的量,以这个量为依据改变程序中的内部定时器基本参数,就可使时钟调准确。 3. 开机后无显示 首先检查交流电源部分，有无交流，若无则可能保险管或变压器烧坏，如有继续查直流有无，如无则电源已烧坏，可更换解决。 4. 显示正常但经适当运动后测量，脉搏心率次数没有增加 可能是前置放大级有问题，可采用更换的办法判断并排除。 5. 进人测量状态, 但测量值不稳定 主要是光电传感器受到电磁波等干扰，其次是损坏或有虚焊。 6. 开机后显示不正常或按键失灵 可查手指摆放的位置或按键电路，若无故障则是硬件损坏。 7. 电源的改变 理论上模拟部分有三处电压应为5V，但经过测试，全部使用5V电压也是可行的
参考文献
[1] 欧阳俊，谢定等．基于BL-410 的指端脉搏心率波采集系统应用研究[J]．实用预防医学，2004，第11卷第2期，2—4． [2] 韩文波，曹维国，张精慧．光电式脉搏心率波监测系统[J]．长春光学精密机械学院学报，1999，第22卷第4期，2． [3] 朱国富，廖明涛，王博亮．袖珍式脉搏心率波测量仪[J]．电子技术应用，1998，第1期，1—3．
