心率计设计案例

《心率计设计案例》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、心率计摘要利用Labview做核心处理部分，利用压电陶瓷片通过脉搏跳动来采集信号，经过放大滤波等处理送入电脑中的Labview软件中处理，便可得到人的每分钟心脏跳动次数。1、任务：利用Labview设计一个简易心率计。2、设计思想：我们考虑选择后两个想法进行验证。将得到的信号放大滤波比较等一系列电路处理之后，理想情况下我们可以得到1，0信号。然后通过导线传入到声卡中，软件编程将1，0信号导入到labview中处理，便可以得到心率。系统设计的框架图如图1：二、单元设计思想：元模块方案设计与论证2.1传感器的选择方案一：采用红外对管。将对管夹于手指端部，通过手指血液浓

2、度会随着心脏的跳动发生变化，红外对管对应的信号便会发生相应的变化，采集此信号经过放大，滤波，比较等处理便可以得到理想的信号。因为每个人的手指情况不一样，会导致每次采集的信号都不一样，这样处理信号时便多了很多的不必要麻烦，因此被迫放弃此方案。方案二：采用反射式的红外管。现在市场上的心率计普遍采用这种传感器来采集信号，因为此红外管接收和发射都在手指的同一侧，因此我们便不用考虑每个人手指情况不同所造成的麻烦了。但是红外的知识相对匮乏，在经过几次试验之后，仍没有办法得到需要的信号。二、单元设计思想：元模块方案设计与论证方案三：采用压电陶瓷片通过脉搏的跳动采集信号。当脉搏跳

3、动时，压电陶瓷片便会产生相应的信号，虽然这是一种很陈旧的方法，但是却很实用，测试的时候能够明显的观测到信号的变化。压电陶瓷片要通过导线与电路板连接,注意在焊接压电陶瓷片时,时间不能太长以免烫坏压电陶瓷片的镀银层。其符号及外型如图2：因此我们采用方案三。图2:压电陶瓷片的符号及外型2.2处理部分方案选择方案一：采用51系列的单片机。该类型单片机I/O口较少，外围电路简单，体积小，价格便宜。我们得到的0，1信号送入单片机处理，只需要简单的软件编程。但是却需要显示等其他的电路。方案二：采用labview处理。LabVIEW是一种图形化的编程语言，是一个功能强大且灵活的软

4、件。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。没有硬件部分，完全的软件模拟。实现起来十分的方便。因此我们采用方案二。2.3心率的计算方法方案一：模拟方法是在给定的时间间隔内计算脉搏波的脉冲个数，然后将脉冲计数乘以一个适当的常数测量心率的。这种方法的缺点是测量误差较大、元件参数调试困难、可靠性差。但是可以平均计算一段时间的心率，可以减少误差。方案二：数字方法是先测量相邻脉冲波之间的时间，再将这个时间转换为每分钟的心跳数测量心率的。这种方法的优点是测量精度高、可靠性好，并且能同时测量瞬时心率和平均心率。但是很有可能因为偶尔的一次系

5、统误差导致结果错误。因此我们采用方案一。2.3心率的计算方法2.4放大电路模块:传感器采集的变化的信号很小，电压大概5mv左右，因此需要对信号进行放大才能够进行处理。放大有很多种实现的方法，这里就几种常用的加以比较选择。方案一：三运放高共模抑制比放大电路。电路如图3：ui1ui2uo1uo2R1RPR2R7RP1R8R3R4R6uoR5∞+-+N1IR∞-++N2∞-++N3图3.三运放放大电路2.3心率的计算方法ui1ui2uo1uo2R1RPR2R7RP1R8R3R4R6uoR5∞+-+N1IR∞-++N2∞-++N3图3.三运放放大电路电路的有关参数如下：I

6、R=(uo2–ui2)/R2=(ui1–uo1)/R1=(ui2–ui1)/Rp;uo1=ui1(1+R1/Rp)–ui2R1/Rp;uo2=ui2(1+R2/Rp)–ui1R2/Rp;uo=(uo2–uo1)R5/R3;这种电路的优点在于：a,高共模抑制比；b,三运放结构；c,双端差分输入，单端输出；d,通常改变电阻R1，可改变增益。2.3心率的计算方法ui1ui2uo1uo2R1RPR2R7RP1R8R3R4R6uoR5∞+-+N1IR∞-++N2∞-++N3图3.三运放放大电路电路的有关参数如下：IR=(uo2–ui2)/R2=(ui1–uo1)/R1=(u

7、i2–ui1)/Rp;uo1=ui1(1+R1/Rp)–ui2R1/Rp;uo2=ui2(1+R2/Rp)–ui1R2/Rp;uo=(uo2–uo1)R5/R3;这种电路的优点在于：a,高共模抑制比；b,三运放结构；c,双端差分输入，单端输出；d,通常改变电阻R1，可改变增益。采用Rp可调电阻可以改变增益，使之符合我们的设计。2.3心率的计算方法方案二，采用LM386的典型电路，标准放大200倍的电路。可以得到我们想要的信号，如图4所示：因为我们材料有限，仅有一个LM324。另外我们对这个电路不是很熟悉。因此放弃此方案电路。我们采用方案一。2.3心率的计算方法2.

8、5滤波电路