心率监测手环设计

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1、心率监测手环设计　　心率监测手环设计　　摘要：本文是对心率监测手环原型设计的研究，本设计将选用绿光反射式光电传感器SON1303用来将脉搏转换成模拟信号，该信号经过外部放大和整形后，送入单片机AT89S52进行信号的处理。在短时间内，测量出人体一分钟的脉搏数，并将数据进行实时显示。本设计还通过单片机AT89S52与蓝牙模块HC-05的连接，将测得的心率数据使用可视化程序进行显示。该设计不仅实时测量出了人体的心率数据，还实现了上位机与下位机之间短距离的数据交互。　　关键字：心率检测手环原型设计；光电传感器SON1303；蓝牙H

2、C-05模块；可视化程序显示　　1引言　　心率是生理研究和临床检查中相当常见的生理现象[1]，它能够在一定程度上表现出人体的每个器官的健康状况，我们可以通过对人体心率的分析推测出心脏和血管重要的生理信息以及其中的变化。对心率的日常检测能够让我们预防和早日发现高血压、糖尿病和其他血管病等疾病。对于我们的保健运动来说，心率可以说是一个基础的生命指标，心率测量是对生命特征的测量。但是，近年来出现的常规心率监控设备，好比便携式的电子血压仪，它也可以完成测量心率这一任务，不过它的缺点也显而易见，使用电子血压仪操作比较繁琐，体积过于庞大

3、，会是的测量者感到不适。不仅仅是血压仪，其他常规的心率检测设备也都有着价格不菲，体积庞大，使用麻烦等各种各样的缺陷。总而言之，这些仪器都不适合我们在日常生活中使用。因此，就需要一样能够替代这些笨重的心率测量仪器的产品出现了。心率手环是一项能够检测心率的穿戴式设备，其不仅能够测量人体的心率，而且价格便宜，使用方便，性价比极高，对人体没什么副作用，适合我们在日常生活保健中的使用[2]。本文就是对心率检测手环原型的设计，在检测心率的基础上，还加入了蓝牙模块来实现心率数据的无线传输[3]。蓝牙是取代数据电缆的短距离无线通信技术，可以

4、支持对象与对象之间的通信，工作频段是全世界2.4KMHz的开放频率，支持数据和语音的同时传输，能够以10M/秒的速率传输。因此，心率手环越来越受到人们的青睐和使用。　　为了完成对心率的测量，首先让传感器采集测量者的心率信号，并完成心率信号到电信号的转换。转换后的电信号很微弱，需要对其进行放大整形处理[4]。接着将处理后的信号送入单片机实现计数、显示功能。在当今社会，随着科技的发展，蓝牙技术已经得到了普遍的运用。为了迎合当今的科技发展形势，本次设计还加入了蓝牙模块来实现单片机和PC机间心率数据的无线交互，将处理后的心率数据通过

5、可视化程序来显示。　　总体方案设计　　设计要求：　　1.设计出如下模块电路：传感器电路，放大电路，波形转换电路，显示电路，电源电路和蓝牙模块电路。　　2.实现心率的实时检测，并直观地通过数码管显示出来。　　3.通过蓝牙技术实现单片机测得心率的数据与上位机之间的无线数据交互。　　4.编写程序，通过软件和硬件的双重技术实现了人体心率信号的采集检测。　　5.完成心率检测手环的原型设计，实现上述功能。　　2.1方案一：　　采用如图1的设计方案，图1中，系统结构框图主要包括传感器SON1303、外部放大电路、波形转换电路，单片机AT8

6、9S52，显示电路，蓝牙模块和PC端。电源使用3.7V锂电池进行供电。传感器采用的是反射光电式传感器SON1303，SON1303传感器利用内部集成的绿色LED光线照射到血管时产生反射，反馈到接收管。当心跳的时候，血管里血液增多，反射随之增强，从而改变输出。该芯片内部集成了SON3130运放作为一级放大，输出脉冲波形。通过外部运放后，改变输出波形的幅度。接着，再通过波形转换，将模拟信号波形改变为方波信号。同时方波信号送给单片机的外部中断，单片机通过检测方波信号的频率来检测心率。最后在以数值形式显示在数码管上。同时，下位机可以

7、将采集到的心率信号通过蓝牙模块发送端传输给蓝牙模块接收端。接着蓝牙模块接收端与PC端通过第二个AT89S5单片机实现心率信号的无线传输。　　目录　　1引言3　　2总体方案设计4　　2.1方案一：4　　2.2方案二：5　　3分电路设计和论证6　　3.1传感器模块6　　3.1.1传感器的选型6　　3.1.2SON1303传感器7　　3.2外部运放电路8　　3.2.1放大器的简介8　　3.2.2放大器的选择8　　3.2.3LM358简介8　　3.2.4外部运放电路9　　3.3波形转换10　　3.4单片机的选择10　　3.4.1单片

8、机的简介10　　3.4.2单片机的对比选型11　　3.4.3AT89S52单片机简介11　　3.4.4AT89S52引脚功能说明12　　3.4.5AT89S52最小系统12　　3.5蓝牙模块的选择14　　3.5.1蓝牙技术的发展14　　3.5.2蓝牙拓扑结构15　　3.5.3蓝牙协议体系结