心率测试仪设计与制作_学位论文.doc

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1、心率测试仪设计与制作22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，能反映出人体心血管系统中许多生理疾病的血流特征。本系统采用AT89S52单片机为核心而制作的一种实用型脉搏测量仪。采用红外发射和接收二极管作为传感器对人体的脉搏心率警醒数据采集。得到的信号经过整形和放大后送入AT89S52单片机进行处理。单片机将采集到的脉搏心率在LCD液晶显示器上实时显示出来，同时还设置了脉搏测量仪的上下限报警电路。本文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问题，最后提出一些完善本设计的改进意见。关键字：脉搏计单片机AT89S52人体脉搏信号实时显示22目录1.

2、系统方案选择与论证31.1任务31.2要求31.3系统基本方案31.3.1各部分电路的方案选择及论证41.3.2　系统各模块的最终方案52.系统硬件设计62.1　信号采集整形部分设计62.2矩阵键盘的设计72.3液晶显电路83．系统软件设计83.1系统主程序的设计83.2脉搏波动频率测量子程序的设计93.3键盘扫描子程序124.调试与分析135.收获与体会13附录1（硬件电路原理图）：14附录2（主要程序）：14221.系统方案选择与论证1.1任务设计并制作一个脉搏检测器1.2要求（1）、通过脉搏传感器采样脉搏信号，设计脉搏波检测电路，通过示波器显示出来（2）、将整形后的脉冲波送入

3、单片机，采用单片机构成脉搏检测仪，要求实时显示脉率变化，脉率超限时用蜂鸣器报警，报警范围可以通过键盘设定。1.3系统基本方案根据题目的要求系统模块可以基本划分为：脉搏传感器部分、信号放大整形电路部分、单片机处理电路部分及显示电路部分。为实现各模块的功能，分别做了几种不同的设计方案病进行了论证1.3.1各部分电路的方案选择及论证（1）脉搏传感器部分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桡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。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

4、设计具有决定性的作用。目前，脉搏信号的测量方式主要有：221、光电脉搏波传感器。血管不受压力时，血流均匀，反射光也比较均匀，故传感器无脉搏信号输出；当血管受压血液不流动时，传感器也无输出信号；只有当血管受到挤压，血管中的血液断续流动时，反射光也随之变化，这时传感器输出脉搏信号，达到了测量脉搏的作用。这种传感器的特点是结构简单、可靠性高、抗干扰能力强，主要用于测量脉搏的跳动次数。人体不同部位的脉搏波波形存在差异，光电脉搏波传感器不适合用于提取不同部位的脉搏波信号。2、力传感器测量。其测量原理是，将测力传感器的受力端压在人体桡动脉处，模仿人的指头。这种方式通常采用压阻式传感器，它具有抗

5、干扰能力强的特点，但由于动脉血管产生的力很小，故量程小，抗冲击力不强。3、脉搏信号还表现为皮肤振动，因此可以用加速度传感器进行检测，其特点是结构简单、体积小、波形测量精度较高。本设计中，采用第一种脉搏传感器，即广电脉搏波传感器。（2）信号放大整形电路部分脉搏传感器出来的电压信号较弱，一般在毫伏级，需要对其进行放大。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。由于本设计对于脉搏波的整形要求比较低，只需要将每个脉搏波整形成为一个标准的方波，送入单片机中进行计数，即可。所以这部分电路采用了比较简单的方法，只需用6个反向器对从传感

6、器得到的信号进行放大和整形就可以的了。（3）单片机选择（推荐使用51单片机）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。1、AVR单片机AVR单片机是ATMEL公司生产的单片机。高速度(50ns)、低功耗,硬件应用Harward结构，具有预取指令功能，使得指令可以在一个时钟周期内执行，而MSC-51要12个时钟周期执行一条指令。AVR单片机如LPC2131等。2、凌阳单片机凌阳是台湾凌阳公司推出的单片机，具有高速度、低价、可靠、实用、体积小、功耗低和简单易学等特点，如SPCE061等

7、。3、51单片机2251单片机是INTEL公司生产的。它具有结构简单，价格便宜，易于开发的特点。通用型，有总线扩展，有较强的位处理功能，有全双工异步串行通信口。但是其功能相对较少，访问外部数据有瓶颈，作电压范围窄。本设计中，单片机只需要对脉搏信号的波动频率进行测量、计算和显示，对单片机的要求不是很高。而对51单片机，本人比较熟悉，所以，本设计中选择51单片机作为信息处理中心。在51系列单片机中，AT89系列单片机是美国ATMEL公司推出的一种新型高性能低价位、低电压低