心率测试仪
课程设计报告本课程设计名称：心率测试仪
指导教师：
学生：
学号：
年级：
专业：电子科学与技术
学院：
完成时间：2012年6月22日
重庆大学教务处制
指导教师评定成绩
项目分
值
优秀
(100>x≥90)
良好
(90>x≥80)
中等
(80>x≥
70)
及格
(70>x≥60)
不及格
(x<60)
评
分参考标准参考标准参考标准参考标准参考标准
学习态度15
学习态度认
真，科学作风
严谨，严格保
证设计时间并
按任务书中规
定的进度开展
各项工作
学习态度比较
认真，科学作
风良好，能按
期圆满完成任
务书规定的任
务
学习态度
尚好，遵守
组织纪律，
基本保证
设计时间，
按期完成
各项工作
学习态度尚
可，能遵守组
织纪律，能按
期完成任务
学习马虎，
纪律涣散，
工作作风
不严谨,不
能保证设
计时间和
进度
技术水平
与实际能力25
设计合理、理
论分析与计算
正确，实验数
据准确，有很
强的实际动手
能力、经济分
析能力和计算
机应用能力，
文献查阅能力
强、引用合理、
调查调研非常
合理、可信
设计合理、理
论分析与计算
正确，实验数
据比较准确，
有较强的实际
动手能力、经
济分析能力和
计算机应用能
力，文献引用、
调查调研比较
合理、可信
设计合理，
理论分析
与计算基
本正确，实
验数据比
较准确，有
一定的实
际动手能
力，主要文
献引用、调
查调研比
较可信
设计基本合
理，理论分析
与计算无大
错，实验数据
无大错
设计不合
理，理论分
析与计算
有原则错
误，实验数
据不可靠，
实际动手
能力差，文
献引用、调
查调研有
较大的问
题
创新10 有重大改进或
独特见解，有
一定实用价值
有较大改进或
新颖的见解，
实用性尚可
有一定改
进或新的
见解
有一定见解观念陈旧
论文(计算
书、图纸)撰写质量50
结构严谨，逻
辑性强，层次
清晰，语言准
确，文字流畅，
完全符合规范
化要求，书写
工整或用计算
机打印成文；
图纸非常工
整、清晰
结构合理，符
合逻辑，文章
层次分明，语
言准确，文字
流畅，符合规
范化要求，书
写工整或用计
算机打印成
文；图纸工整、
清晰
结构合理，
层次较为
分明，文理
通顺，基本
达到规范
化要求，书
写比较工
整；图纸比
较工整、清
晰
结构基本合
理，逻辑基本
清楚，文字尚
通顺，勉强达
到规范化要
求；图纸比较
工整
内容空泛，
结构混乱，
文字表达
不清，错别
字较多，达
不到规范
化要求；图
纸不工整
或不清晰
指导教师评定成绩：
指导教师签名：年
重庆大学本科学生课程设计任务书
课程设计题目心率测试仪
学院光电工程学院专业电子科学与技术年级2009级
已知参数和设计要求：
测心率跳动次数的传感器输出信号为0.2V，干扰信号幅值为0.01 V。且干扰信号的频率KHZ
。（只考虑传感器输出之后的部分）。
f1
要求：1. 显示一分钟跳动的次数，每分钟刷新一次。
2.报警：设跳动次数为N（≥150或≤60时报警）。
学生应完成的工作：
1．应查阅大量的资料，进行单元电路的考虑和分析。
2．进行整体电路的设计，报告应该有完整的电路图，系统框图，及其各单元电路的计算及说明。
3．每个元件、器件、型号、引脚等都应标明值。
4. 目录和参考资料清单。
5．最后完成设计报告和心得体会。
目前资料收集情况（含指定参考资料）：
[1] 阎石《数字电子技术基础》高等教育出版社 2006
[2] 杨素行《模拟电子技术基础简明教程》高等教育出版社 2006
[3] 李海《74系列芯片手册》重庆大学出版社 1999
[6] 王秀艳《PZT/ PVdF 压电复合材料的制备和性能研究[D]》中国科学院长
春应用化学研究所硕士论文 2001
[7] 彭军《传感器与检测技术[M]》西安电子科技大学出版社 2003
课程设计的工作计划：
十七周的前三天查阅大量的资料，后两天根据资料整理和设计各单元电路，并反复研究电路的可行性。
十八周的星期一、二选择各单元电路的元器件，查手册并整合电路。星期三、四完成电路图和系统框图。星期五、六完成心率测试报告。
任务下达日期 2012 年 6 月 11日完成日期 2012 年 6 月 22日指导教师（签名）学生（签名）说明：1、学院、专业、年级均填全称，如：光电工程学院、测控技术、2003。
摘要
该设计采用压电传感器进行人体心率实时采集，通过放大、滤波、整形，实现对输出0.2V 信号的处理。用555定时器产生60s方波，由单稳态电路依次产生两路无交叠信号，分别用作锁存器锁存信号和定时器清零信号。采用高集成度、高性能、低功耗、高频高速的集成芯片实现计数译码模块，实现对心率的测量与显示。
方案讨论了放大电路，滤波电路，比较电路，计数、译码、显示电路的各项指标及参数选取的合理性，从而实现心率测量仪的高稳定性，强抗干扰力，并可实现心率的显示及实时跟踪，同时对于过高及过低的心率均实现自动报警，具有极强的实用性。
关键字：心率测量压电传感器信号分析自动报警
第一章引言
心率（HR）是指单位时间内心脏搏动的次数。正常成年人安静时的心率也有显著的个体差异，平均在75次/分左右(60—150次/分之间)。心率可因年龄、性别及其他生理情况而不同。初生儿的心率很快，可达130次/分以上。在成年人中，女性的心率一般比男性稍快。
心率作为血液循环机能的重要生理指标而在运动中被广泛地应用。运动中，心率随机体代谢需要而增加，在一定范围内可反映运动强度、机体的代谢水平，在有氧运动中常用心率作为控制运动强度的指标。运动后，心率的恢复又可作为评定运动负荷适宜与否以及心脏机能状态的指标和依据。安静状态时基础心率的测定，在医务监督中则可作为判断某一阶段机体是否有过度疲劳和评定运动员训练程度的指标。
它实现的主要功能有：（1）可以测每分钟脉搏跳动的次数；（2）心率测试仪有数据锁存和显示的功能；（3）一分钟自动清零，清零控制端稍加延时，使一分钟的脉搏跳动次数能够正确的显示；（4）超出设定的正常脉搏跳动范围N（≥150或≤60），驱动蜂鸣器进行报警。
1.1心率测试的意义
现代的医学电子仪器已不仅仅是单纯的医学电子测量仪器硬件系统，而应该是基于电子技术、计算机技术、数字信号处理技术的生理量检测和分析系统，本课题把生理量的测量和生物信号处理技术融为一体。本课题所设计的心率测试仪属于一种集轻型化、一体化、可视化等优点的便携式测试仪。
心率是指人体心脏每分钟搏动的次数．它是反映心脏是否正常工作的一个重要参数。同时心率值也是衡量体力劳动强度和脑力劳动强度的重要指标。因此，设计一种可随身携带、可长时间记录、显示和存贮心率值，可与微机通讯并具有较强抗干扰能力，能对超出正常范围的心率进行报警的心率测试仪是十分必要的。
第二章方法综述
2.1心率测试的方法
测量心率最简单的方法是记录一分钟脉搏的次数。根据人体脉搏信号特征，设计了一种测量脉搏每分钟跳动次数的系统。本系统通过脉搏传感器采集脉搏信息，输出电荷信号，然后转化为电压信号，经信号放大电路对其进行放大，再经过滤波器，去掉干扰信号，再将所得信号进行电压比较，波形整形，形成脉冲作为计数器的计数脉冲，然后送入显示电路，把记录的结果进行比较，不在正常范围内就进行报警，由定时器控制复位端，一分钟清零一次，
再进行下一次测量计数。
2.2系统框图
图2-1
第三章压电传感器
3.1压电传感器
PVdF (聚偏二氟乙烯) 压电薄膜具有压电常数大( d33 = 20 pC/ N) ,变力响应灵敏度高，的优点。同时不易去极化,单位体积输出功率高；膜轻柔韧，易于制备；机械品质因素低,阻尼小,密度低,具有宽带特性,能满足脉搏信号的频率特性。
图 3-1
如图3-1所示，压电薄膜换能输出电荷与所受压力关系：Q ( t) = d33 F( t )
其中，d 33 为压电常数,单位为C/N ，表示其电荷灵敏度, F ( t ) 为周期变化的脉搏压力。通过图3-2所示电荷放大器，即可对检测到的微弱脉搏电信号进行处理，把电荷信号转化为电压信号。
U sc ( t ) ≈ - Q/C f= -d 33 F ( t )/C
f
图 3-2
第四章 信号放大
4.1 OP07单级放大
图 4-1
OP07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。由于OP07具有非常低的输入失调电压（对于OP07A 最大为25μV ），所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。OP07同时具有输入偏置电流低（OP07A 为±2nA）和开环增益高（对于OP07A 为300V/mV ）的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放 大传感器的微弱信号等方面。
U3
OP07AH
3
2
4
7
6
8
1
传感器出来的电压信号，约等于0.2v 送到放大电路。对放大电路的要求有(1)输入阻抗高， 输出阻抗低；(2)放大倍数要合适，考虑到芯片的工作范围，放大到3-5V 左右比较合适；(3)低频响应好；(4)温度漂移小；(5)抗干扰能力强。
对于要求（1），可以通过前后加两个缓冲器实现隔离，从而实现输入阻抗很高，输出阻抗低的要求。我们选用OP07低噪声放大器，其具有如下优点：（1）最大150uV 超低偏移；（2）低失调电压漂移；（3）高电压工作范围。对于0.2V 输入信号，对其放大25倍，以实现后级比较输出。
图 4-2
A1=-R3/R1=25k/1k=-25(倍)
4.2 低通滤波器
传感器输出信号存在很大的高频干扰，因此提高系统稳定性，我们在网络中添加
1kHz 低通滤波器，将频率KHZ f 1 的信号消除。
VCC -12V
VDD
12V
U3
OP07AH
3
2
4
76
8
1R1
1kΩ
R21kΩR325kΩVin
Vout
Vin
Vout
VCC -12V
VDD
12V
U2
BUF601AP
8
4
1
5
C1160nF
R41kΩ
图4-3
1/RC=2лf 取R=1k，f=1000
则有C=160n
幅频特性：
图 4-4
相频特性：
图 4-5 4.3 buffer隔离缓冲
无论对于放大器的高输入阻抗、低输出阻抗要求，还是对于滤波网络的隔离，我们都必须考虑电路级连时阻抗匹配问题。因此，在放大器前级以及滤波器后级，我们放置缓冲器buf601，其具有高输入阻抗，低输出阻抗特性，同时驱动能力增强。
图 4-6
第五章 脉冲整形
5.1 LM311电压比较器
5.1.1电路设计
图 5-1
LM311是一款具有低输入漂移电压的电压比较器，其设计运行在更宽的电源电压：从标准的±15V 运算放大器到单5V 电源用于逻辑集成电路。其输出兼容RTL,DTL 和TTL 以MOS 电路。可以驱动继电器，开关电压高达50V ，电流高达50mA 。响应时间:200ns 。
经放大滤波后的信号为峰值5V 的模拟信号，同时叠加250mV 的噪声信号，为了便于后级计数器对脉冲计数，需要将模拟脉冲整形成方波信号。
U1
BUF601AP 8
4
1
5
VCC -12V
VDD
12V Vin
Vout
U5
LM311H
B/STB
VS+GND BAL
VS-23
4
87
1
56
电路图如下图所示：
图 5-2
5.1.2 仿真验证
图 5-3
U5
LM311H
B/STB
VS+
GND BAL
VS-23
4
87
1
56VEE
5V
R910kΩ
R1010kΩ
R111kΩ
VSS -5V
Vout
第六章定时信号
6.1 60s定时
6.1.1 555定时60s
555 定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。555 定时器的内部电路框图和外引脚排列图如图6-1所示。它内部包括两个电压比较器，三个等值串联电阻，一个RS 触发器，一个放电管T 及功率输出级。它提供两个基准电压VCC /3 和2VCC /3 。
图6-1
555 定时器的功能主要由两个比较器决定。两个比较器的输出电压控制 RS 触发器和放电管的状态。在电源与地之间加上电压，当 5 脚悬空时，则电压比较器 C1 的同相输入端的电压为 2VCC /3，C2 的反相输入端的电压为VCC /3。若触发输入端 TR 的电压小于VCC /3，则比较器 C2 的输出为 0，可使 RS 触发器置 1，使输出端 OUT=1。如果阈值输入端 TH 的电压大于 2VCC/3，同时 TR 端的电压大于VCC /3，则 C1 的输出为 0，C2 的输出为 1，可将 RS 触发器置 0，使输出为 0 电平。
6.1.2 参数计算及仿真验证
实现60s 定时的电路如图6-2所示。
图6-2
定时器定时总时间为（R5+2R6）C2ln2 选取
R5=51k ，R6=47k ，C2=580uF ，
则定时总时间约等于60s 。
6.2 锁存信号
图 6-3
锁存信号触发信号由555定时器输出获得。由于555定时器输出高电平过宽，导致锁存脉冲过长而产生错误。
VDD
12V GND
C4
160nF
R71kΩ
R85.1kΩ
C5100nF
U23A 4001BD_10V
U23B 4001BD_10V
Vin
Vout
U4
LM555CM GND 1
DIS
7
OUT
3
RST 4VCC
8THR 6CON
5
TRI 2VDD
12V
R551kΩ
R647kΩ
C2
300nF C3910nF
GND
Vout
为此，在555定时器输出端加一单稳态出发电路，单稳态脉冲宽度为ln2RC 。 选取R=5.1k ，C=100nF ，Tw=4.14ms ，足以满足锁存要求。
6.3 清零信号
电路设计的要求是60s 刷新锁存器一次，同时对计数器清零，从而开始下一分钟的计时。为此，我们对清零信号的要求是：低电平时间非常短，并且清零信号低电平时间与锁存信号高电平时间无交叉。
为此我们采取与产生锁存信号完全相同的办法，即通过一单稳态电路实现清零信号的产生，从而保证信号低电平时间的瞬时性。用锁存信号作为清零信号的触发信号，从而保证锁存信号高电平与清零信号低电平无交叉。
其间部分逻辑关系需要借助反相器实现。 电路图如图 6-4 所示
图 6-4
为节省仿真时间，我们通过修改定时器参数，缩短定时时间，从而得到仿真结果如图 6-5 所示：
其中三角标记的曲线为清零信号，另一条为锁存信号
VCC
-12V
VCC
-12V
VDD
12V
VDD
12V VDD
12V
VDD
12V VDD
12V GND
GND
GND
U4
LM555CM GND 1DIS
7
OUT
3
RST 4VCC
8THR 6CON
5
TRI 2R551kΩ
R647kΩ
C2580μF C3
910nF
C4
160nF
R71kΩ
R8
5.1kΩ
C5100nF
U23A 4001BD_10V
U23B 4001BD_10V
U24
BUF601AP 8
4
1
5
U26B
4001BD_10V
U25B 4001BD_10V
C6
160nF
R121kΩ
R135.1kΩ
C7100nF
U27A 4001BD_10V
U27B 4001BD_10V
U28
BUF601AP 8
4
1
5
U29B
4001BD_10V
清零信号
锁存信号
60s 定时
U8
74LS160D
QA 14QB 13QC 12QD 11RCO 15A
3
B 4
C 5
D 6ENP 7ENT
10~LOAD 9~CLR 1CLK 2GND 8VCC
16
图6-5
第七章 计数电路
7.1 芯片介绍
图 7-1
TC 进位输出端 CEP 计数控制端 Q0－Q3 输出端 CET 计数控制端
CP 时钟输入端（上升沿有效）
/MR 异步清除输入端（低电平有效） /PE 同步并行置入控制端（低电平有效）
160 为可预置的十进制同步计数器。
（1）其清除端是异步的。当清除端/MR 为低电平时，不管时钟端CP 状态如何，即可完成清除功能。
（2）160 的预置是同步的。当置入控制器/PE 为低电平时，在CP 上升沿作用下，输出端Q0－Q3 与数据输入端P0－P3 一致。
（3）160 的计数是同步的，靠CP 同时加在四个触发器上而实现的。当CEP 、CET 为高电平时，在CP 上升沿作用下Q0－Q3 同时变化，从而消除了异步计数器中出现的计数尖峰。
（4）160 有超前进位功能。当计数溢出时，进位输出端（TC ）输出一个高电平脉冲，其宽度为Q0 的高电平部分。在不外加门电路的情况下，可级联成N 位同步计数器
7.2 计数电路及工作原理
图 7-2
由74LS160构成的三位十进制计数器电路图如图所示。其低位的进位信号接高位的ENT 、ENP ，清零信号接/CLR 、/LOAD 。
第八章 锁存译码显示模块
8.1芯片介绍
8.1.1锁存芯片74LS373
U8
74LS160D
Q A
14
Q B 13Q C 12Q D 11R C O 15
A
3
B 4
C 5
D 6
E N P
7E N T 10~L O A D
9
~C L R 1C L K
2
G N D 8V C C
16VEE
5V
VEE
5V
VEE
5V
GND
GND
GND U6
74LS160D
Q A
14
Q B 13Q C 12Q D 11R C O
15
A
3
B 4
C 5
D 6
E N P
7
E N T 10~L O A D
9
~C L R 1C L K
2
G N D 8V C C
16
U12
74LS160D
Q A
14
Q B 13Q C 12Q D 11R C O
15
A
3
B 4
C 5
D 6
E N P
7
E N T 10~L O A D
9
~C L R 1C L K
2
G N D 8V C C
16
clock input clear
U2
74LS373DW 1D 32D 43D 74D 85D 136D 147D 178D 18~OC 1ENG 111Q 22Q 53Q 64Q 95Q 126Q 157Q 168Q
19
GND
10
VCC 20 图 8-1
图中OE ——使能端，接地。当G=“1”时，74LS373输出端1Q —8Q 与输入端1D —8D 相同；当G 为下降沿时，将输入数据锁存。锁存端LE 由高变低时，输出端8 位信息被锁存，直到LE 端再次有效。 当三态门使能信号OE 为低电平时，三态门导通，允许Q0~Q7输出，OE 为高电平时，输出悬空。当74LS373用作地址锁存器时，应使OE 为低电平，此时锁存使能端C 为高电平时，输出Q0~Q7 状态与输入端D1~D7状态相同；当C 发生负的跳变时，输入端D0~D7 数据锁入Q0~Q7。51单片机的ALE 信号可以直接与74LS373的C 连接。
8.1.2译码芯片74LS48
U1
74LS48D
A
7
B 1
C 2
D 6OA 13OD 10O
E 9O
F 15OC 11OB 12O
G 14~LT
3~RBI 5~BI/RBO
4GND 8VCC
16
图8-2
74LS48为BCD-7段译码器，74LS48用来驱动共阴极的发光二极管显示器。74LS48的内部有升压电阻，因此无需外接电阻（可以直接与显示器相连接）。74LS48的功能表如表2-3所示，其中0123A A A A 为8421BCD 码输入端，a~g7段译码输出端。
74LS48功能表
功能或数字
输入
输出
显示字形
LT RBI 3A 2A 1A 0A
RBO
BI
a b c d e f g
灭灯试灯动态灭零 x x 0 x 1 0 x x x x x x x x 0 0 0 0 0(输入) 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 灭灯 8 灭灯 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
1 1 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x 1 x
0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1
0 0 1 1 0 0 1
0 1 0 0 0 1 1
1 0 0 1 0 1 1
0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
? ? ? ? － ∈
注：RBO BI /是一个特殊端，有时用作输入，有时用作输出。
各使能端功能简介如下：
LT ：灯测试输入使能端。当LT =0时，译码器各段输出均为高电平，显示器各段全亮，
因此，LT =0可用来检查74LS48和显示器的好坏。
RBI ：动态灭零输入使能端。在LT =1的前提下，当RBI =0且输入0123A A A A =0000时，
译码器各段输出全为低电平，显示器各段全灭，而当输入数据为非零数码时，译码器和显示器正常译码和显示。利用此功能可以实现对无意义位的零进行消隐。
BI ：静态灭灯输入使能端，只要BI =0，不论输入0123A A A A 为何种电平，译码器各段输
出全为低电平，显示器灭灯（此时RBO BI /为输入使能）。
RBO ：动态灭零输出端。在不使用BI 功能时，RBO BI /为输出使能（其功能是只有在译码器实现动态灭零时RBO=0，其它时候RBO=1）。该端主要用于多个译码器级联时，实现对无意义的零进行消隐。实现整数位的零消隐是将高位的RBO 接到相邻低位的RBI ，实现小数位的零消隐是将低位的RBO 接到相邻高位的RBI 。
8.2 工作电路
图8-3
由计数器输出信号送锁存器输入，锁存器LS373在60s 一次的锁存信号作用下，周期性获取计数结果，并输出至译码驱动电路74LS48，继而通过共阴极数码管显示结果。工作电路如图8-3所示。
第九章 数值比较
9.1 芯片选择
图 9-1
集成数值比较器74LS85是４位数值比较器，该比较器的比较原理和两位比较器的比较原理相同。两个４位数的比较是从Ａ的最高位A3和Ｂ的最高位B3进行比较，如果
U15
74LS373DW
1D 32D 43D 74D 85D 136D 147D 178D 18
~OC 1ENG 111Q 22Q 53Q 64Q 95Q 126Q 157Q 168Q
19
GND
10
VCC 20U16
74LS373DW 1D 32D 43D 74D 85D 136D 147D 178D 18~OC 1ENG 111Q 22Q 53Q 64Q 95Q 126Q 157Q 168Q
19
GND
10
VCC 20GND
GND
GND
GND
GND
GND
GND
GND
VEE
5V
VEE
5V
VEE
5V
VEE
5V
VEE
5V
U17
74LS48D
A
7
B 1
C 2
D 6O A 13O D 10O
E 9O
F 15O C 11O B 12O
G 14~L T
3
~R B I 5~B I /R B O 4G N D 8V C C
16
U18
A B C D E F G
CK
U19
74LS48D
A
7
B 1
C 2
D 6O A 13O D 10O
E 9O
F 15O C 11O B 12O
G 14~L T
3
~R B I 5~B I /R B O 4G N D 8V C C
16
U20
A B C D E F G
CK
U21
74LS48D
A
7
B 1
C 2
D 6O A 13O D 10O
E 9O
F 15O C 11O B 12O
G 14~L T
3
~R B I 5~B I /R B O 4G N D 8V C C
16
U22
A B C D E F G
CK
锁存信号
计数器输入
锁存输出
U34
74LS85D A213B214A112B111OAGTB 5A010B09A315B31OAEQB 6OALTB
7
AEQB 3ALTB
2
AGTB 4
它们不相等，则该位的比较结果可以作为两数的比较结果。若最高位A3＝B3，则再比较次高位A2和B2，余类推。显然，如果两数相等，那么，比较步骤必须进行到最低位才能得到结果。
真值表中的输入变量包括A3与B3、A2与B2、A1与B1、A0与B0和Ａ与Ｂ的比较结果。其中Ａ和Ｂ是另外两个低位数，IA>B 、IA
9.2 工作原理
图9-2
如图所示，由锁存器输出的低四位信号接入比较器B3至B0，将比较的结果顺序送入高位比较器的AGTB 、AEQB 、ALTB ，由此级联为12位数值比较器。
计数初始时，锁存器锁存的数值为0（<60）,会引起蜂鸣器报警。因此我们考虑将计数器输出12路信号相或，再与报警信号相与输出，即可消除由锁存初始为零引起的误报警。
U1
74LS373DW
1D 32D 43D 74D 85D 136D 147D 178D 18~OC 1ENG 111Q 22Q 53Q 64Q 95Q 126Q 157Q 168Q
19
GND
10
VCC 20U2
74LS373DW 1D 32D 43D 74D 85D 136D 147D 178D 18~OC 1ENG 111Q 22Q 53Q 64Q 95Q 126Q 157Q 168Q
19
GND
10
VCC 20GND
GND
VEE
5V
VEE
5V
VEE
5V
VEE
5V
VEE
5V
U9
74LS85D
A213B214A112B111OAGTB 5A010B09A315B31OAEQB 6OALTB
7
AEQB 3ALTB
2
AGTB 4U10
74LS85D
A213B214A112B111OAGTB 5A010B09A315B31OAEQB 6OALTB
7
AEQB 3ALTB
2
AGTB 4U11
74LS85D
A213B214A112B111OAGTB 5A010B09
A315B31OAEQB 6OALTB
7
AEQB 3ALTB
2
AGTB 4U12
74LS85D
A213B214A112B111OAGTB 5A010B09
A315B31OAEQB 6OALTB
7
AEQB 3ALTB
2
AGTB 4U13
74LS85D
A213B214A112B111OAGTB 5A010B09
A315B31OAEQB 6OALTB
7
AEQB 3ALTB
2
AGTB 4U14
74LS85D
A213B214A112B111OAGTB 5A010B09
A315B31OAEQB 6OALTB
7
AEQB 3ALTB
2
AGTB 4U23A
4072BD_10V
U25A
4072BD_10V
U26A
4072BD_10V
U27A
4072BD_10V
U28A
4072BD_10V
U29A 74LS08D
数字人体心率检测仪的设计
数字人体心率检测仪的设计 1.设计思路 本课题研究的是数字人体心率监测仪的设计，我所设计的检测仪，它使用方便，只需将手指端轻轻放在传感器上，即可实时显示出你的每分钟脉搏次数，特别适合体育训练和外出旅游等场合使用。采用红外光学检测法，摒弃了不便于运动状态下测量脉搏的听诊器和吸附在人体上的电极等老式测量方法。检测的基本原理是：随着心脏的搏动，人体组织半透明度随之改变：当血液送到人体组织时，组织的半透明度减小：当血液流回心脏，组织则半透明度增大。这种现象在人体组织较薄的手指尖，耳垂等部位最为明显。因此，本心率检测仪将红外发光二极管产生的红外线照射到人体的上述部位，并用装在该部位的另一侧或旁边的红外光电管来检测机体组织的透明程度并把它转换成电信号。由于此信号的频率与人体每分钟的脉搏次数成正比，故只要把它转换成脉冲并进行整形，计数和显示，即可实时的测出脉搏的次数。 心率与脉搏的联系：心率与脉搏在身体正常的时候是相等的。在房颤等心脏疾病时候可出现不等。因此心率测量问题可以转化为脉搏的测量，而脉搏的测量有更容易实现的特点，在实际应用中得到更广泛的运用。 本检测仪的有效测量范围为50次—199次/分钟。 2 方案设计 2.1 心率采集处理电路 心率采集处理电路如图1-1所示。该部分电路主要由脉搏次数红外检测采集电路模块、信号抗干扰电路模块、信号整形电路模块等三个主要的电路模块组成。其中，红外线发射管D1和红外线接收管Q1组成了红外检测采集电路：R2与C1、C2与C3、R4与C4和ICA共同工程了信号抗干扰电路组，他们分别承担了对信号的低通滤波、干扰光
线的光电隔离、参与高频干扰的滤除等任务。另外，I CB、C5与R10、ICC则共同组成了信号整形电路模块。 图1 光电式脉搏波传感器的原理 其原理是利用光电信号来测量脉搏容量的变化。当血管内容量变化时，组织对光的吸收程度相对发生变化，利用光电传感器可测出这种变化，该变化反映出血液动脉的基本参数情况。根据朗伯特—比尔（lambert—beer）定律，物质在一定波长处的吸光度和他的浓度成正比，当恒定波长的光照射到人体组织上时，通过人体组织吸收、反射衰减后测量到的光强在一定程度上反映了被照射部位组织的结构特征。 光源和光敏元件分别处于被测部位的两侧，光源发出的光线可以经指尖部组织投射到光敏元件所在的窗口，从而有光敏元件检测出脉搏的波动信号，这样纪录的波也有将其作为指尖容积波处理，通常称这种传感器为透射型光电式脉搏波传感器。 本次设计原用的透射型光电式脉搏波传感器，其电路如图2 所示。
心率测试仪设计方案SRTP结题
心率测试仪设计方案SRTP结题
SRTP结题论文 论文题目心率测试仪设计方案学院信息科学与工程学院专业信息工程 年级班级040113 姓名王晨 指导教师高翔
目录 论文题目心率测试仪设计方案 (1) 摘要、关键词........................................................................................................................................ ２第一章绪论................................................................................................................................... ３ 1.1 医学常识 1.2 心率测试的意义 1.3 心率测试仪的组成框图 1.4 心率测试的基本过程 第二章基础知识介绍..................................................................................................................... ５ 2.1 SC0073微型动态脉搏微压传感器 2.2单片机介绍 2.3 RS232协议串口通信 第三章电路设计方案................................................................................................................. １１ 3.1 传感器模块方案选择 3.2 滤波放大电路设计 3.3 比较整形电路设计 3.4 匹配电路设计 3.5 下位机的设计 第四章上位机设计方案............................................................................................................. １７ 4.1 上位机设计目的 4.2 功能及要求 4.3 系统框图 4.4 系统主界面设计 4.5 图表分析功能 4.6 数据库存储功能 4.7 健康报告提示 第五章参考文献......................................................................................................................... ２４第六章附录................................................................................................................................. ２５
心率测试仪设计方案SRTP结题论文
SRTP结题论文 论文题目心率测试仪设计方案学院信息科学与工程学院专业信息工程 年级班级040113 姓名王晨 指导教师高翔
目录 论文题目心率测试仪设计方案 (1) 摘要、关键词........................................................................................................................................ ２ 第一章绪论................................................................................................................................... ３ 1.1 医学常识 1.2 心率测试的意义 1.3 心率测试仪的组成框图 1.4 心率测试的基本过程 第二章基础知识介绍..................................................................................................................... ５ 2.1 SC0073微型动态脉搏微压传感器 2.2单片机介绍 2.3 RS232协议串口通信 第三章电路设计方案................................................................................................................. １１ 3.1 传感器模块方案选择 3.2 滤波放大电路设计 3.3 比较整形电路设计 3.4 匹配电路设计 3.5 下位机的设计 第四章上位机设计方案............................................................................................................. １８ 4.1 上位机设计目的 4.2 功能及要求 4.3 系统框图 4.4 系统主界面设计 4.5 图表分析功能 4.6 数据库存储功能 4.7 健康报告提示 第五章参考文献......................................................................................................................... ２６第六章附录................................................................................................................................. ２６
便携式心率测试仪(开题报告)
五邑大学 电子系统设计开题报告题目：便携式心率测试仪 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 开题报告日期
一、课题来源、国内外研究现状与水平及研究意义、目的。 1．课题来源 便携式心率测试仪 2．国内外研究现状与水平 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。现在外国的先进运动手表甚至能够无线记录用户的心率。未来，还将有众多能显著改善医疗实施及其效果的创新型医疗应用产品。 满足便携式医疗领域的微处理器需求给半导体企业带来了挑战。虽然工程设计无外乎是在相对立的功能、规范以及空间限制条件之间进行取舍，但是这种平衡取舍在便携式医疗领域往往非常棘手。医疗市场的相关需求往往很难协调，如小尺寸与高功能性、低功耗与高性能模拟，以及超长电池使用寿命与高处理能力等。这些产品需要模数转换器 (ADC)、可调节增益、电源管理以及液晶显示屏 (LCD) 等。这些都将是需要我们更多的去研究和发展。 3．研究意义和目的 以往专门测量心率值的仪器较少，人们为了知道自己的运动或者劳动强度是否超负荷，尤其是老年人或运动员等，他们都得赶到医院而不能实时测量和预知。为了观测“预防为主”的方针，为了实现人人能享受基本医疗保健的目标，把过去的以医院为轴心的医疗服务体系过度到以家庭为基础的社区卫生服务体系已成为必 然趋势。所以便携式医疗仪器已相继问世。便携式心率测试仪属于一种集轻型化、一体化、可视化等优点的测试仪；同时它适合在家庭和社区条件下使用。心电诊断仪、心率计的应用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。该心率仪可用于临床心率监护；并为体力劳动者劳动强度测定、运动员及士兵训练强度测定等提供确凿的和必不可少的生理指标。 二、研究内容，拟采取的研究方法、实验过程、预期成果。（附主要参考文献）1．研究内容 将脉搏通过传感器转为电压信号，再通过不同的集成芯片将电压信号完成放大、滤波、整流等一系列工作，然后利用单片机进行处理计算。实现在任何地点任何时间都能快速检测出人体的心率，达到集轻型化、一体化、可视化等优点于一身的系统。 2．拟采取的研究方法 了解课题所需知识点，然后翻阅相关资料和教材，通过网页搜索查找相关资料，计算各参数，了解各元器件的功能作用，设计电路图，用相关的仿真软件进行仿真，最后进行实物调试。
便携式心率监测仪文献综述
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，可与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。20世纪中晚期，动态心电图（Holter）、床旁心电监护仪先后发明并在临床得到应用。同期，使用远程通信技术、全息影像技术、新电子技术和计算机多媒体技术、网络技术的远程医疗（TeleMedicine）日益兴起和成熟，心电远程监护获得了长久发展和广泛应用。20世纪60~80年代，基于传输的心电监护技术（TTM）在国外得到应用和普及，并取得了良好的效果。TTM技术的原理是将实时采集的心电信息转变为声音，通过传至医院接收机，再将声音谐调为心电信号，用心电图机描记，医生通过给予患者诊断和治疗国内的医用心电监测仪虽然相比国外起步较晚，但经过多年的研究发展也取得了相当可观的成果。某大学电气工程学院的陈颖昭、高跃明等人设计了一种一种基于STM32 的便携式家用心电检测仪。心电电极采集体表单导联心电信号，经预处理电路对心电信号进行放大、滤波和电平抬升后，送至STM32 中进行模/数转换和数字处理，在液晶屏上实时显示心电波形、心率和分析结果。实验表明，该心电
便携式脉搏测试仪毕业设计(改)
重申明 本人呈交的毕业实习报告（设计），是在导师的指导下，独立进行实习和研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的容外，本毕业实习报告（设计）的成果不包含他人享有著作权的容。对本毕业实习报告（设计）所涉及的实习和研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本毕业实习报告（设计）的知识产权归属于作者与培养单位。 学生签名 日期2012.12
摘要 本作品根据题目要求指示，以精准脉搏测量电路为核心，以TI公司提供的LaunchPad MSP430（G2553）单片机开发板为核心控制。应用单片机部集成的10位8通道多路ADC做模数转换，与外部电路构成测试系统。本作品根据题目要求使用+3.6V电源供电，测试仪在测量状态时，能在光电探头达到合适测试部位时自动启动测量，1分钟完成测量后自动待机，直至撤离探头并再次达到测试部位时自动启动下一次测量。同时具有脉搏上下门限警报、监护状态和回放状态，并可在128×64点阵屏幕上动态显示光电脉搏信号波形等功能。 本题目来自“2012年全国大学生电子设计大赛TI杯赛区” 关键词：自动测量；上下限报警；回放；监测；光电探头
目录 1 选题意义 (1) 2 系统方案 2.1方案比较 (2) 2.2系统描述 (2) 2.2.1芯片基本工作原理 (3) 2.2.2整体描述 (3) 3 脉搏测量原理 (4) 4 电路分析 4.1 CPU控制电路 (5) 4.2信号采集和信号处理电路 (6) 4.3键盘电路 (7) 4.4显示电路 (8) 4.5报警电路 (8) 5 程序分析 5.1 程序总体流程图 (9) 5.2 核心程序流程图 (10) 5.3 开发环境介绍 (10) 5.4脉搏计数算法 (11) 5.5 程序节选 (12) 6 系统测试 6.1测试结果及分析 (14) 6.2作品展示 (15) 结论 (16) 参考文献 (17)
便携式心率测试仪电子系统设计报告
五邑大学 电子系统设计结题报告题目：便携式心率测试仪 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 报告日期2012.12.18
目录 1、摘要 (2) 2、课题研究意义 (2) 2.1.背景 (2) 2.2 设计任务与要求 (2) 3、方案设计说明 (2) 3.1硬件电路原理分析说明 (2) 3.1.1信号放大电路 (2) 3.1.2滤波电路 (3) 3.1.3整形电路 (4) 3.1.4单片机信号处理电路 (4) 3.1.5数码管显示电路 (5) 3.2软件设计 (6) 3.2.1编程环境与开发工具 (6) 3.2.2源程序及注解 (7) 4、调试过程遇到的问题与解决的方法 (9) 5、5、设计总结及体会 (9) 6、参考文献 (9) 7、附录 (10)
1、摘要 本文设计了一种基于STC89C51单片机实现的便携式心率测试仪.接受心率测试检测模块发送的信号并对信号进行检测分析并显示，从而实现心率测试功能。该系统的硬件单元包括信号放大电路、滤波电路、整形电路、单片机控制电路和数码管显示电路。采用了放大电路后，使得采集的脉搏信号放大到整形电路要求的电压幅度。滤波电路消除了干扰，得到特定频率的低频信号。整形电路把模拟信号转换成单片机能够处理的数字信号。单片机内的处理程序将接收到的信号进行监测分析，得出心率值，经单片机I/O口发送给由数码管组成的显示模块显示。 2、课题研究意义 2.1背景 1）健康的重要性不言而喻，越来越多的研究表明心率是健康极其重要的指标。一般人们为了知道 自己的运动或者劳动强度是否超负荷，尤其是老年人、运动员等，他们都得赶到医院而不能实时 测量和预知。为了贯彻党和国家“预防为主”的医疗方针，满足人们能享受基本医疗保健的愿望， 便携式心率测试仪应运而生，也极具市场潜力。 2）心脏病人往往需要经常去医院定期心脏检测，此仪器可以随时将病人的心脏情况记录和保存， 并发送给医生，从而给病人带来便捷也有助于治疗；当心脏类疾病突发时，也可以提前将心脏情 况发送给医生，从而缩短救援时间，提高救援成功率。 2.2设计任务与要求 2.2.1设计任务：设计基于C51单片机的便携式心率测试仪。 2.2.2要求：（1）设计脉搏波放大、滤波、整形电路，实现所采集的脉搏信号的放大、滤波、 整形。 （2）设计单片机电路及处理程序与数码管显示电路，实现心率信号的处理与正 确显示。 3、方案设计说明 3.1硬件电路原理分析说明 3.1.1信号放大电路 作用：将采集的幅度值过小的心率信号放大到足够大的幅值。 原理：电路如图所示:利用运算放大器实现反向比例放大电路。运算放大器在深度负反馈的条件下 工作于线性区，根据“虚短”和“虚断”的概念对以上电路进行分析，可得： 放大器增益Ua=-R17/R16=20 电路采用LM324双极型线性集成放大器，有直流电压增益高(约
心率测试仪的设计
江西工业贸易职业技术学院毕业设计 摘要 随着生物医学工程技术的发展, 医学信号测量仪器日新月异。生物医学测量与临床医学和保健医疗的联系日益紧密。通过对人体各种生理信号的检测，能更好的认识人体的生命现象。脉象包含丰富的人体健康状况信息, 脉诊技术应客观化、定量化。本设计利用光电式传感器, 设计脉搏信号获取的方法。本设计主要是基于单片机的便携式脉搏测试仪的具体实现方法，利用光电传感器产生脉冲信号，经过放大整形后，输入单片机内进行相应的控制，从而测量出一分钟内的脉搏跳动次数，快捷方便。通过观测脉搏信号，可以对人体的健康进行检查，通常被用于保健中心和医院。本设计所设计的基于单片机的便携式心率测试仪对推进脉诊技术客观化的实现具有积极的促进作用。 脉搏；单片机；光电传感器；脉冲信号；便携式关键词： I 江西工业贸易职业技术学院毕业设计 目录 摘要I........................................................................................................................................ .第1章引言....................................................................................................................... 11.1概述. (1)
1.2基于单片机的心率测试仪的发展与应用 (2) 1.3本设计的主要内容 (3) 第2章整体方案分析.................................................................................................... 4. 2.1任务 (4) 2.2要求 (4) 2.3系统的整体方案 (4) 2.4 方案的对比和论证 (4) 2.4.1脉搏检测传感器的选择 (4) 2.4.2单片机的选择 (6) 2.4.3显示部分的选择 (6) 2.5设计时要考虑的问题 (7) 2.5.1环境光对脉搏传感器测量的影响 (7) 2.5.2电磁干扰对脉搏传感器的影响 (7) 2.5.3测量过程中运动噪声的影响 (8) 2.6本章小结 (8) 第3章硬件电路设计分析........................................................................................... 93.1控制 器 (9) 3.1.1AT89S52 (9) 3.1.2AT89S52的特点 (9) 3.1.3AT89S52的结构 (9) 3.2脉搏信号采集....................................................................................................... 12 3.2.1光电传感器的结构及原理 (12) 3.2.2信号采集电路 (13) 3.3信号放大电路....................................................................................................... 13
基于单片机的家用心率检测仪设计 (1)
统工作正常,达到设计要求,具有一定的使用价值。 关键词:STC89C52;心率检测;光电传感器 Design of Home Heart Rate Detector Based on MCU Author Tutor Abstract Heart rate detector is widely used in daily life.In order to meet the needs of speci al groups to be able to accurately detect at home.In this paper,a home heart rate detector based on 52MCU is designed.The system takes STC89C52RC single chip microcomputer as the core.A photoelectric sensor is used to generate a pulse signal.The internal timer of the MCU system ca n calculate the time.The number of heart rate is obtained by accumulating the signals.The syste m can judge whether the measurement is normal by observing the flashing state of the indicator light.Then,the total number of pulses can be displayed,and the upper and lower heart rates can b e set.When the measured value exceeds the set range alarm.Tests show that the system is work ing properly,meet the design requirements.It has certain use value. Keywords: STC89C52;Heart Rate Detector;Photoelectric sensor 目录 引言1 1 家用心率检测仪设计概述2 1.1 心率检测仪总体设计要求2 1.2 元器件选择及其功能介绍2 1.3 心率检测仪总体设计方案4
基于51单片机的脉搏心率测量仪-参考论文
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：
脉搏测试仪设计报告
脉搏测试仪设计报告 摘要：本系统以ST12C5A60S2单片机为核心，利用红外线发射二极管和接收二极管作为信号检测传感器，通过LM324信号放大电路，最终使用四位一体数码管作为显示器件。系统利用红外对管将人体心脏跳动使血管中血液饱和程度的变化将引起光的强度发生的变化，红外接收二极管的电流也跟着改变，导致红外发射管输出脉冲信号，经过由LM324构成的放大电路将脉冲信号放大整形，传送至单片机进行信号计算处理，最后将数据结果送到数码管进行显示。由此来对人体心率的数据进行测量。 关键词：ST12C5A60S2、红外线发射二极管、接收二极管、LM324、MY3641AH
Abstract：The system is based on the ST12C5A60S2 single-chip microcomputer as the core, with the infrared emitting diode and receive diode as sensor, signal amplifier circuit with LM324 as the core device, with 2MY3641AH four in one as a digital control display device. Through infrared to control the human beating heart vascular blood saturation degree of change will cause the light intensity changes, the infrared receiving diode current also change, resulting in the infrared emission tube output pulse signal, after which is composed of LM3243stage amplifying circuit amplifies the pulse signal is transmitted to the single chip microcomputer, signal processing, finally the data sent to the digital tube display. According to the data measured on human heart rate. Key words: ST12C5A60S2, infrared emitting diode, receiving diode, LM324, MY3641AH 目录
数显式脉搏测试仪
****大学 电子课程设计 ———数显式脉搏测试仪 学院： 专业、班级： 姓名： 学号： 指导老师： 2014年12月
电子实习目录 一实习设计目的.................................................................................................... .. (3) 二设计引言以及设计概述 (3) 1引言 2概述 3目的 4意义 5要求 6内容 7要解决的主要问题 三设计方案的论证（理论依据和多种方案的分析比较） (4) 四设计画出总的原理框图，简述工作原理 (7) 五设计各单元模块，阐述工作原理 (8) （参数计算选择、元件功能、芯片引脚功能、线路连接、工作原理、验证过程） 1 传感器 (8) 2 放大与整形 (9) 3 倍频电路 (10) 4 定时电路 (10) 5 计数译码显示 (12) 六调试各单元模块（调试原理和调试方法） (15) 1放大电路测试 (15) 2倍频电路测试 (16) 3.定时电路测试 (17)
4.电路整体性能测试 (18) 七绘制总原理图，详细阐述工作原理 (18) 八心得体会 (22) 九参考文献 (22) 一、实习设计目的 实习是对学生运用所学专业理论知识和实践操作技能的一次检验，使学生得到一次全面、系统的实践训练，以巩固所学的理论知识，加强实际操作、独立工作和解决实际问题的能力。同时，培养严谨求实、团结协作、吃苦耐劳、遵守纪律的良好作风，通过设计实习可达到以下目的： （1）加深对所学理论知识的理解，更熟练掌握基本理论，且将理论与实际相结合。 （2）学会基本的设计方法，能灵活运用所学理论知识进行设计，为今后的毕业设计打下良好的基础。 （3）对所设计的电路进行实际电路验证，学会基本的调试电路的方法， 二设计引言以及设计概述 （1）引言 人体脉搏计的设计是基于传感器，放大电路，显示电路等基础电路的基础上，实现对人体脉搏的精确测量。其设计初衷是适用于各年龄阶段的人群，方便快捷的测量脉搏次数，并用十进制数显示出来。具体的各部分电路接下来将介绍。随着时代的发展，人类进入了信息化电子时代，传感器技术作为现代技术的主要内
便携式心率测试仪(开题报告)
便携式心率测试仪(开题报告) 五邑大学 电子系统设计开题报告 题目：便携式心率测试仪 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开题报告日期 一、课题、国内外研究现状与水平及研究意义、目的。 1．课题 便携式心率测试仪 2．国内外研究现状与水平 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。现在外国的先进运动手表甚至能够无线记录用户的心率。未来，还将有众多能显著改善医疗实施及其效果的创新型医疗应用产品。 满足便携式医疗领域的微处理器需求给半导体企业带来了挑战。虽然工程设计无外乎是在相对立的功能、规范以及空间限制条件之间进行取舍，但是这种平衡取舍在便携式医疗领域往往非常棘手。医疗市场的相关需求往往很难协调，如小尺寸与高功能性、低功耗与高性能模拟，以及超长电池使用寿命与高处理能力等。这些产品需要模数转换器
(ADC)、可调节增益、电源管理以及液晶显示屏 (LCD) 等。这些都将是需要我们更多的去研究和发展。 3．研究意义和目的 以往专门测量心率值的仪器较少，人们为了知道自己的运动或者劳动强度是否超负荷，尤其是老年人或运动员等，他们都得赶到医院而不能实时测量和预知。为了观测“预防为主”的方针，为了实现人人能享受基本医疗保健的目标，把过去的以医院为轴心的医疗服务体系过度到以家庭为基础的社区卫生服务体系已成为必然趋势。所以便携式医疗仪器已相继问世。便携式心率测试仪属于一种集轻型化、一体化、可视化等优点的测试仪；同时它适合在家庭和社区条件下使用。心电诊断仪、心率计的应用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。该心率仪可用于临床心率监护；并为体力劳动者劳动强度测定、运动员及士兵训练强度测定等提供确凿的和必不可少的生理指标。 二、研究内容，拟采取的研究方法、实验过程、预期成果。（附主要
光电脉搏测量仪
光电脉搏测量仪设计报告 一、设计意义 从脉搏波中提取人体的生理病理信息作为临Array床诊断和治疗的依据，历来都受到中外医学界的 重视。目前医院的护士每天都要给住院的病人把 脉记录病人每分钟脉搏数，方法是用手按在病人 腕部的动脉上，根据脉搏的跳动进行计数。为了 节省时间，一般不会作1分钟的测量，通常是测 量10秒钟时间内心跳的数，再把结果乘以6即得 到每分钟的心跳数，即使这样做还是比较费时， 而且精度也不高，因此，需要有使用更加方便， 测量精度更高的设备。 二、关键技术 脉搏检测中关键技术是传感器的设计与传感 器输出的微弱信号提取问题, 本文设计的脉搏波 检测系统以光电检测技术为基础，并采用了脉冲振幅光调制技术消除周围杂散光、暗电流等各种干扰的影响。并利用过采样技术和数字滤波等数字信号处理方法，代替实现模拟电路中的放大滤波电路的功能。本系统模拟电路简单，由ADC841芯片实现脉搏信号采集，信号处理和脉搏次数的计算等功能，因此体积小，功耗低，系统稳定性高。本系统可实现脉搏波的实时存储并可实现与上位机(PC 机)的实时通讯, 因此可作为多参数病人中心监护系统的一个模块完成心率检测和脉搏波形显示。 三、硬件设计 3.1 设计框图 光电脉搏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、 数码显示、电源等部分。脉搏测量仪硬件框图如图1所示。 当手指放在红外线发射二极管和接收三极管中间，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，红外接收三极管的电流也跟着改变，这就导致红外接收三极管输出脉冲信号。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数码管显示。 3.2脉搏信号采集与放大整形 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,具有结构简
数显式脉搏测试仪
*＊＊＊大学 电子课程设计 ———数显式脉搏测 试仪 学院： 专业、班级: 姓名： 学号: 指导老师： 2014年1２月 电子实习目录 一实习设计目得、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、3 二设计引言以及设计概述………………………………………………………… ３ 1引言2概述3目得4意义５要求6内容7要解决得主要问题 三设计方案得论证（理论依据与多种方案得分析比较) (4) 四设计画出总得原理框图,简述工作原理 (7) 五设计各单元模块，阐述工作原理 (8) （参数计算选择、元件功能、芯片引脚功能、线路连接、工作原理、验证过程) 1 传感器…………………………………………………………………………８ ２放大与整形……………………………………………………………………９ 3 倍频电路………………………………………………………………………１
4 定时电路 (1) ０ 5 计数译码显示…………………………………………………………………１2 六调试各单元模块（调试原理与调试方法) (15) 1放大电路测试 (1) ５ 2倍频电路测试 (16) 3、定时电路测试…………………………………………………………………１7 4、电路整体性能测试 (18) 七绘制总原理图，详细阐述工作原理 (18) 八心得体会…………………………………………………………………………２2 九参考文献 (22) 一、实习设计目得 实习就是对学生运用所学专业理论知识与实践操作技能得一次检验,使学生得到一次全面、系统得实践训练,以巩固所学得理论知识,加强实际操作、独立工作与解决实际问题得能力.同时,培养严谨求实、团结协作、吃苦耐劳、遵守纪律得良好作风，通过设计实习可达到以下目得: （１)加深对所学理论知识得理解，更熟练掌握基本理论,且将理论与实际相结合。 （2)学会基本得设计方法，能灵活运用所学理论知识进行设计,为今后得毕业设计打下良好得基础。 (3）对所设计得电路进行实际电路验证，学会基本得调试电路得方法, 二设计引言以及设计概述 (1）引言 人体脉搏计得设计就是基于传感器,放大电路，显示电路等基础电路得基础上，实现对人体脉搏得精确测量。其设计初衷就是适用于各年龄阶段得人群，方便快捷得测量脉搏次数,并用十进制数显示出来。具体得各部分电路接下来将介绍。随着时代得发展，人类进入了信息化电子时代,传感器技术作为现代技术得主要内容将有较大得发展。信息技术包括技术、通信技术与传感器技术。现代人类社
便携式心率监测仪文献综述
文献综述 一、目的和意义未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。多年来，还将有众多能显著改善医疗效果的创新型医疗应用产品。来，它们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，目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。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。价格昂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，如果心率监测的仪贵，即便用于心率信号采集的传感器也价格不菲。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，显示和存储心率值，可长时间记录，设计一种成本低廉，可随身携带，基可与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。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。国内外现状二、1903可以追溯到上世纪初。（心电监护ECG Telemonitor）的历史，米的电缆线，记录了“心电图之父”荷兰教授年，Einthoven 通过1500这在后来被广泛认为是心电监护的雏世界上第一份完整人体心电图，形。其后数十年间，伴随冠心病等心血管疾病的大肆流行，心电采集的监测和需求，是最早，医务人员对和监测技术得以迅猛发展。ECG首次进行实验动物心脏复苏，Hooker年1933从危重病人抢救开始的。．
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。的监测和临ECG首次在手术室内实施1943年Claude Beek电除颤，开始首次推出心脏起搏术，通过对心脏功能未完全恢Zoll床应用。1952年年体外除颤仪问世，1956复的病人进行起搏、监护，使病人得以康复。报道胸外心脏按1960提高了危重病人抢救的存活率。年Kauwenhoven监测仪，年研发的持续床边摩有效，心脏复苏技术日渐成熟。1960ECG使得心脏病人及危重病人得以能够适时不断地监护病人的ECG状况，同时帮助医务人员能对病人的心电情况做出连密切和连续的被观察，、床旁心电监）20世纪中晚期，动态心电图（Holter 续的分析和判断。护仪先后发明并在临床得到应用。同期，使用远程通信技术、全息影像技术、新电子技术和计算机多媒体技术、网络技术的远程医疗）日益兴起和成熟，心电远程监护获得了长久发展和（TeleMedicine）年代，TTM基于电话传输的心电监护技术（20广泛应用。世纪60~80技术的原理是将在国外得到应用和普及，并取得了良好的效果。TTM再将声实时采集的心电信息转变为声音，通过电话传至医院接收机，医生通过电话给予患者诊断和用心电图机描记，音谐调为心电信号，治疗 国内的医用心电监测仪虽然相比国外起步较晚，但经过多年的研究发展也取得了相当可观的成果。福州大学电气工程学院的陈颖昭、高跃明等人设计了一种一种基于STM32 的便携式家用心电检测仪。心电电极采集体表单导联心电信号，经预处理电路对心电信号进数转换和数字处/中进行模STM32 行放大、滤波和电平抬升后，送至．
压电传感器SC0073脉搏测量仪设计讲解
大连民族学院机电信息工程学院 自动化系 单片机系统课程设计报告 题目：脉搏测量仪设计 专业：自动化 班级：自动化103 学生姓名：王宏刚，勾延伟，金文杰 指导教师：陈晓云，张秀春 设计完成日期：2012年11月28日
目录 1任务分析和性能指标 (1) 1.1任务分析 (1) 1.2性能指标 (1) 2总体方案设计 (2) 2.1硬件方案 (2) 2.1.1传感器 (2) 2.1.2 信号处理 (2) 2.1.3 单片机 (2) 2.1.4 电源 (2) 2.2软件方案 (2) 3硬件设计与实现 (4) 3.1前置放大电路 (4) 3.2二阶有源滤波电路 (4) 3.3波形整形电路 (5) 3.4单片机接口电路 (6) 4软件设计与实现 (7) 4.1主程序 (7) 5 调试及性能分析 (8) 5.1调试分析 (8) 总结 (9) 参考文献 (10) 附录1 元器件清单 (11) 附录2 调试系统照片 (12) 附录3源代码 (13)
1任务分析和性能指标 1.1任务分析 医院的护士每天都要给住院的病人把脉记录病人每分钟脉搏数，方法是用手按在病人腕部的动脉上，根据脉搏的跳动进行计数。为了节省时间，一般不会作1分钟的测量，通常是测量10秒钟时间内心跳的数，再把结果乘以6即得到每分钟的心跳数，即使这样做还是比较费时，而且精度也不高。为了提高脉搏测量的精确与速度，多种脉搏测量仪被运用到医学上来，从而开辟了一条全新的医学诊断方法。 随着科学技术的发展，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，国内外先后研制了不同类型的脉搏测量仪，而其中关键是对脉搏传感器的研究。 动态微压传感器是一种高性能、低成本的压电式小型压力传感器，产品采用压电薄膜作为换能材料，动态压力信号通过薄膜变成电荷量，在经传感器内部放大电路转换成电压输出。该传感器具有灵敏度高，抗过载及冲击波能力强，抗干扰性好、操作简便、体积小、重量轻、成本低等特点，广泛应用于医疗、工业控制、交通、安全防卫等领域。但人体的生物信号多属于强噪声背景下的低频的弱信号, 脉搏波信号更是低频微弱的非电生理信号,因此必需经过放大和后级滤波以满足采集的要求。 1.2性能指标 系统能准确测量人的脉搏次数，一分钟误差不超过1次，有直观的显示系统。系统要求有自己设计电路部分。