数字式人体脉搏仪的设计-毕业设计

数字式人体脉搏仪的设计-毕业设计
数字式人体脉搏仪的设计-毕业设计

数字式人体脉搏仪的设计

学生:XXX 指导老师:XXX

内容摘要: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。本文介绍一种用单片机制作的脉搏测量仪,只要人把手指放在传感器内2秒钟就可以精确测量出每分钟脉搏数,测量结果用三位数字显示。

关键词:AT98C2051单片机脉搏测量仪光电图

Design for digital dermic measuring instrument Abstract: Nurse Hospital wants to give in hospital every day the patient takes the pulse to record the patient each minute pulse number, the method is with the hand according to on the patient wrist's department artery, carries on the counting according to pulse's beat. For the saving of time, will not make 1 minute survey generally, usually will be surveys in 10 seconds time palpitation's number, will be multiplied by again the result 6 namely obtains each minute palpitation number, even if will do this is quite time-consuming, moreover the precision will not be high. This article introduced that one kind the pulse measuring instrument which manufactures with the monolithic integrated circuit, so long as the human places the finger in the sensor 2 seconds to be possible the precision measuring each minute pulse number, the measurement result showed with three digits.

Keywords: AT89C2051 monolithic integrated circuit photo electricity

目录

前言 (1)

1 硬件电路设计 (2)

1.1 AT89C2051主要性能 (2)

1.2 AT89C2051的结构框图 (3)

1.3 AT89C2051的引脚说明 (4)

1.4 复位电路 (5)

1.5 振荡电路 (5)

2 基本结构模块 (6)

2.1 脉搏波检测电路 (6)

2.2 脉搏信号拾取电路 (7)

2.3 信号放大 (8)

2.4 波形整形部分 (9)

3 整体电路分析 (10)

3.1 光发射电路 (10)

3.2 光电转换电路 (10)

3.3 信号采集及处理系统 (11)

3.4 过采样技术的应用 (11)

3.5 整体硬件电路设计 (12)

4 软件设计 (13)

4.1 程序设计 (13)

4.2 程序源代码 (14)

5 结束语 (16)

参考文献 (18)

数字式人体脉搏仪设计

前言

脉搏测量属于检测有无脉博的测量,有脉搏时遮挡光线,无脉搏时透光强,所采用的传感器是红外接收二极管和红外发射二极管。用于体育测量用的脉搏测量大致有指脉和耳脉二种方式。这二种测量方式各有优缺点,指脉测量比较方便、简单,但因为手指上的汗腺较多,指夹常年使用,污染可能会使测量灵敏度下降;耳脉测量比较干净,传感器使用环境污染少,容易维护。但因耳脉较弱,尤其是当季节变化时,所测信号受环境温度影响明显,造成测量结果不准确。

从脉搏波中提取人体的生理病理信息作为临床诊断和治疗的依据,历来都受到中外医学界的重视。几乎世界上所有的民族都用过“摸脉”作为诊断疾病的手段。脉搏波所呈现出的形态(波形)、强度(波幅)、速率(波速)和节律(周期)等方面的综合信息,在很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征,因此对脉搏波采集和。

处理具有很高的医学价值和应用前景。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, 必需经过放大和后级滤波以满足采集的要求。

1 硬件电路设计

1.1 AT89C2051主要性能

AT89C2051是ATMEL公司生产的带2K字节闪速可编程可擦除只读存储器(EEPROM)的8位单片机,它具有如下主要特性:

●和MCS-51产品的兼容。

●2K字节可重编程闪速存储器。

●耐久性:1,000写/擦除周期。

● 2.7V~6V的操作范围。

●全静态。

图1.1-1 AT89C2051的结构框图

操作:0Hz~24MHz两级加密程序存储器128×8位内部RAM15根可编程I/O引线两个16位定时器/计数器六个,中断源可编程串行UART通道直接LED驱动输出片内模拟比较器低功耗空载和掉电方式和MCS-51产品的兼容,2K字节可重编程闪速存储器耐久性:1,000写/擦除周期,2.7V~6V的操作范围全静态操作:0Hz~24MHz两级加密程序,存储器128×8位内部RAM15根,可编程I/O引线两个16位定时器/计数器六个中断源,可编程串行UART通道直接LED驱动输出片内模拟比较器,低功耗空载和掉电方式和MCS-51产品的兼容2K字节可重编程闪速存储器耐久性:1,000写/擦除周期,2.7V~6V的操作范围全静态操作:0Hz~24MHz两级加密程序存储器128×8位内部RAM15根可编程I/O引线两个16位定时器/计数器六个中断源,可编程串行UART通道直接LED驱动输出片内模拟比较器低功耗空载和掉电方式。

1.2 AT89C2051的结构框图

AT89C2051是一带有2K字节闪速可编程可擦除只读存储体(EEPROM)的低电压,高性能8位CMOS微型计算机。如图1.2-1所示。它采用ATMEL的高密非易失存储技术制造并和工业标准MCS—51指令集和引脚结构兼容。通过在单块芯片上组合通用的CPL1和闪速存储器,ATMEL AT89C2051是一强劲的微型计算机,它对许多嵌入式控制应用提供一高度灵活和成本低的解决办法。

图1.2-1 AT89C2051内部结构图

此外,从AT89C2051内部结构图也可看出,其内部结构与8051内部结构基本一致(除模拟比较器外),引脚RST、XTAL1、XTAL2的特性和外部连接电路也完全与51系列单片机相应引脚一致,但P1口、P3口有其独特之处。

1.3 AT89C2051的引脚说明

AT89C2051是一个有20个引脚的芯片,引脚如图10.1所示,与8051内部结构进行对比可发现,AT89C2051减少了两个对外端口(即P0、P2口),使它最大可能地减少了对外引脚,因而芯片尺寸有所减少。

AT89C2051芯片的20个引脚功能为:

●Vcc:电源电压。

●GND:地。

●3P1口:P1口是一8位双向I/O口。口引脚P1.2~P1.7提供内部上拉电阻。

P1.0和P1.1要求外部上拉电阻。P1.0和P1.1还分别作为片内精密模拟比

较器的同相输入(AIN0)和反相输入(AIN1)。P1口输出缓冲器可吸收20mA

电流并能直接驱动LED显示。当P1口引脚写入“1”时,其可用作输入端。

当引脚P1.2~P1.7用作输入并被外部拉低时,它们将因内部的上拉电阻而

流出电流(IIL)。 P1口还在闪速编程和程序校验期间接收代码数据。

●P3口:P3口的P3.0~P3.5、P3.7是带有内部上拉电阻的七个双向I/0引脚。

P3.6用于固定输入片内比较器的输出信号并且它作为一通用I/O引脚而不

可访问。P3口缓冲器可吸收20mA电流。当P3口引脚写入“1”时,它们被

内部上拉电阻拉高并可用作输入端。用作输入时,被外部拉低的P3口引脚将

用上拉电阻而流出电流(IIL)。P3口还用于实现AT89C2051的各种功能,如

下表10-1所示。P3口还接收一些用于闪速存储器编程和程序校验的控制信

号。

●RST:复位输入。RST一旦变成高电平,所有的I/O引脚就复位到“1”。当振

荡器正在运行时,持续给出RST引脚两个机器周期的高电平便可完成复位。

每一个机器周期需12个振荡器或时钟周期。

●XTAL1:作为振荡器反相放大器的输入和内部时钟发生器的输入。

●XTAL2:作为振荡器反相放大器的输出。

表1.3-1P3口的功能

P3口引脚功能

P3.0 RXD(串行输入端口)

P3.1 TXD(串行输出端口)

P3.2 INT0(外中断0)

P3.3 INT1(外中断1)

P3.4 TO(定时器0外部输入)

P3.5 T1(定时器1外部输入)

从上述引脚说明可看出,AT89C2051没有提供外部扩展存储器与I/O设备所需的地

址、数据、控制信号,因此利用AT89C2051构成的单片机应用系统不能在AT89C2051之外扩展存储器或I/O设备,也即AT89C2051本身即构成了最小单片机系统。

1.4 复位电路

C3 0.47uf R1

1k

GND

VCC

S

sw-PB

图1.4-1 复位电路图

时钟电路工作后,在REST管脚上加两个机器周期的高电平,芯片内部开始进行初始复位(如图1.4-1)。

1.5 振荡电路

C1

30pF C2 30pF

XTAL

XTAL

2

1

XLAL1

XTAL2

图1.5-1 振荡电路图

本设计晶振选择频率为12MHz,电容选择30pF如图(1.5-1)。经计算得单片机工作

胡机器周期为:1us。

2 基本结构模块

2.1 脉搏波检测电路

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。用光电法提取指尖脉搏光信息受到了从事生物医学仪器工作的专家和学者的重视。本系统设计了指套式的透射型光电传感器, 实现了光电隔离,减少了对后级模拟电路的干扰,结构如图2.1-1所示

图2.1-1 透射式光电传感器图

传感器由发光二级管和光敏二极管组成, 其工作原理是: 发光二极管发出的光透射过手指,经过手指组织的血液吸收和衰减,由光敏二极管接收。由于手指动脉血在血液循环过程中呈周期性的脉动变化,所以它对光的吸收和衰减也是周期性脉动的, 于是光敏二极管输出信号的变化也就反映了动脉血的脉动变化。

2.2 脉搏信号拾取电路

如图2.2-1所示,IClA为单位增益缓冲器,用于产生2.5V的基准电压。

345Title

Number

Size

B

Date:

22-Apr-2006

File:

D:\DESIGN EXPLO

VCC

R333K

R233K

R4150K

R5

470K R0

100

C147uF C2

0.01uF

IC1A TLC2262

IC2B TLC2262

VCC

IMD IR333IRD PBW83

Vi

图2.2-1 信号拾取器图

红外接收二极管在红外光的照射下能产生电能,单个二极管能产生O.4 V 电压,0.5 mA 电流。BPW83型红外接收二极管和IR333型红外发射二极管工作波长都是940 nm ,在指夹中,红外接收二极管和红外发射二极管相对摆放以获得最佳的指向特性。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。在图l 中,RO 选100 Ω是基于红外接收二极管感应红外光灵敏度考虑的。R0过大,通过红外发射二极管的电流偏小,BPW83型红外接收二极管无法区别有脉搏和无脉搏时的信号。反之,R0过小,通过的电流偏大,红外接收二极管也不能准确地辨别有脉搏和无脉搏时的信号。当红外发射二极管发射的红外光直接照射到红外接收二极管上时,IC1B 的反相输入端电位大于同相输入端电位,Vi 为“O”。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,由于红外接收二极管中存在暗电流,仍有l μA 的暗电流会造成Vi 电位略低于2.5 V 。二是有脉期。当有跳动的脉搏时,血脉使手指透光性变差,红外接收二极管中的暗电流减小,Vi 电位上升。

由此看来,所谓脉搏信号的拾取实际上是通过红外接收二极管,在有脉和无脉时暗电流的微弱变化,再经过IClB 的放大而得到的。所拾取的信号为2μV 左右的电压信号。 2.3 信号放大

按人体脉搏在运动后最高跳动次数达240次/分计算来设计低通放大器,它由IC2A

和C04等组成,如图2.3-1所示。转折频率由R07、C04、R08和C05决定,放大倍数由R08和R06的比值决定。

R6 10k

R7

10k

R9

300k

R8

220k

C5

0.47uF

C4

0.1uF

IC2A

TLC2264 C3

4.7uF

2.5V

Vi

Vo1

Vs

图2.3-1 低通滤波器图

根据二阶低通滤波器的传递函数,可得

放大倍数为-22

取0.707倍零频增益计算高频转折频率,即7.7Hz

按人的脉搏最高为4 Hz考虑,低频特性是令人满意的。

需要说明的是,以上分析是在忽略C03的条件下做出的,如果考虑C03的话,那么:由此可见,C03没有影响频率特性的分析,它的作用只是隔直。

二级放大器兼比较器如图所2.3-2示。Roll用以调整系统的放大倍数,C06用以防止放大器自激。采用二级放大,零点漂移不很明显,在O.1 V左右。所以将比较器的阈值电压设计成O.25 V,以确保滤除干扰信号。采用比较器的好处是能有效地克服零点漂移所造成的影响,提高测量的准确性。

R16 10k

R16

10k

R12

39k

R4

39k

C6

0.1uF

3

2

1

4

1

1

IC2B3

2

1

4

1

1

IC2C

TLC2264

VCC

RP11

500k

RP12

10k

2.5v

Vo1

A

B 图2.3-2 二级放大器和比较器图

2.4 波形整形部分

波形整形电路,IC3A是CD4528型单稳态多谐振荡器,有效脉宽为0.05 s.其宽度由R22和C20决定。IC3B也组成一个单稳态多谐振荡器,脉宽为240ms。D2、Dl和T3等组成一个或非门,只有C,E两点均为低电平时,信号放大器整机输出才是高电平。设计这个电路的目的是为了在输出端输出一个窄脉冲,并且要在由R13和C07决定的时间内任何信号都不会干扰输出。R23和C21充电时间的长短决定了计数脉冲的宽度,一般不希望它太宽。波形整形时序如图2.4-1所示:

图2.4-1 波形整形线路图

3 整体电路分析

3.1 光发射电路

经实验可知,采用GaAs红外发光二极管作为光源时,可基本抑制由呼吸运动造成的脉搏波曲线的漂移。脉搏波检测以光电检测技术为基础,因此受周围杂散光、暗电流等各种干扰影响较大。为了克服这一问题本系统采用脉冲振幅光调制技术。脉冲调制传送的是调制信号的采样值,只要采样频率奈奎斯特采样频率,则可由采样脉冲来恢复原信号,而不会导致失真。系统对红外二极管的驱动脉冲信号的频率选定为工频整数倍400Hz 以降低工频干扰。脉冲载波由ADuC841内部16位数模转换器产生。为了保证红外发光

二极管的光源稳定,本文采用运放op495和NPN 型三极管作为恒流源电路向发光二极管提供稳定的工作电流,光源驱动电路如图3.2-1所示。 3.2 光电转换电路

光敏二极管的特性是将光信号转换为电流,而随后的A/D 转换电路是以电压为检测对象。因此,接收电路中应采用电流电压变换电路,将电流信号转换为电压信号。运算放大器与电阻R 形成电流电压变换电路,如图3.2-2所示。(图中S_GND 为信号地,运算放大器工作正负电源为5V 、0V ,为避免信号丢失,将信号抬高至VS_GND=1V 。)电路输出电压R I Aout ?=。

AVDD

DAC0

OP495

R

图3.2-1 发光二极管驱动电路图

图3.2-2 光敏二极管的电流电压转换电路图

3.3 信号采集及处理系统

由于光电脉搏波属于缓慢变化的微弱生理信号,信噪比低,极易受到环境噪声和肢体运动的干扰。传统的光电脉搏波信号检测电路都采用高增益放大器,以获得较高的检测灵敏度,这种设计思路导致了检测信号动态范围缩小,在受到运动干扰时,将导致由

于干扰信号而带来的光电脉搏波信号检测的饱和失真。本系统采用过采样技术,通过对信号的高速采样来提高采样精度,相当于用高分辨率的ADC对信号进行模数转换,达到了提高信噪比并改善动态范围的效果。因此本系统对经过光电转换后的信号进行模数转换而不需要任何信号调理(放大和滤波)电路。

3.4 过采样技术的应用

所谓过采样技术是指以远远高于奈奎斯特(Nyquist)采样频率的频率对模拟信号进行采样的方法。由信号采样量化理论可知,若输入信号的最小幅度大于量化器的量化电平△,并且输入信号的幅度随机分布,则量化噪声的总功率是一个常数,在0~fs/2的频带范围内均匀分布[8]。因此量化噪声电平与采样频率成反比,如果提高采样频率,则可以降低量化噪声电平,而由于基带是固定不变的,因而减少了基带范围内的噪声功率,提高了信噪比,从而提高分辨率,并且采样频率每提高4倍,则信噪比提高4倍,相当于A/DC的分辨率提高1位。

本文设计的脉搏检测系统正是利用了这一原理,在A/DC过采样之后进行数字滤波,大部分噪声被数字滤波器滤掉,这样量化噪声就降低了,即提高了系统信噪比。系统采用FIR结构的滑动平均滤波器,在过采样之后对数据进行数字抽取滤波。滑动平均滤波

器系统传递函数为

∑-

=

-

=

1

1

)

(

N

N

N

z

N

z

H

该滤波器的作用是滤波、抽取和抗混叠。滤波器为一个数字低通滤波器,主要是滤除采样信号频带以外的高频量化噪声,并维持信号频带以内的信号基本不变,相当于增加了数字信号的有效分辨率;抽取是将采样得到的高速低分辨率的数字信号的抽样频率降至奈奎斯特采样频率,进而完成高分辨率数字信号的重构;抗混叠主要是滤除降低取样频率后可能出现的混叠噪声。

本文利用ADμC841单片机内部的12位ADC对光电转换后的0~2.5V 的电信号进行采样,由于本身具有一定的分辨率,要求的过采样倍数不会太高,ADC的速度可以满足应用。而数字滤波和抽取均通过软件来实现,配置灵活。

3.5 整体硬件电路设计

电路的原理图见图3.5-1。电路由传感器电路、信号放大和整形电路、单片机电路、数码显示电路等部分组成

R1 100R2

22k

R3

10k

R5

1M

R4

10k

C1

1uF

C6

30pF

VD1 PH303

VD3

LED

VD2

PH302

X1

12M

C1

47uF

C5

1uF

VT1

9012

VT2

9012

VT3

9012 12

F2

12

F2

12

F4

12

F6

12

F5

12

F3

DS1

DS2

DS3

DC

5V C2

2.2uF

R6

22k

R7

470k

RP1

47k R8

100k

C7

30pF

R10

10k

C4

100uF

VSS

VDD

ICI

R9

100

R11

220

C8

100uF

R15

R16

R17

R18

R19

R20

R21S1

R12

2k

R13

2k

R14

2k

XTAL2

4

RST

1

P1.0

12

P1.1

13

P1.2

14

P1.3

15

P1.4

16

P1.5

17

P1.6

18

P1.7

19

P3.2/INT0

6

P3.3/INT1

7

P3.4/T0

8

P3.5/T1

9

P3.0/RXD

2

P3.1/TXD

3

P3.7

11

XTAL1

5

IC2

AT89C2051

220*7

图3.5-1 电路的原理图

传感器主要由红外线发射二极管和接收二极管组成,测量的原理如下:将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化。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。脉冲信号由F1~F3、R3~R5、C1、C2等组成的低通放大器进行放大,再经由F4、R6、R7、C3组成的放大器进一步放大,其输出信号送给由F5、F6、RP1、R8等组成的施密特触发器进行整形后输出,输出的脉冲信号作为单片机的外部中断信号。可变电阻RP1用来调整施密特触发器的阀值电压,从而调整电路的灵敏度。

AT89C2051、X1、R10、C5等组成单片机电路。单片机电路对P3.2输入的脉冲信号进行计算处理后把结果送到数码管显示。发光二极管VD3作脉搏测量状态显示,脉搏每跳动一次发光二极管就点亮一次。

数码管DS1~DS3、VT1~VT3、R12~R21等组成数码显示电路。本机采用动态扫描显示的方式,使用共阳数码管, P3.3-P3.5口作三个数码管的动态扫描位驱动码输出,通过三极管驱动数码管。P1.0-P1.6口作数码显示七段笔划字形码的输出,用以驱动数码管的各字段。

4 软件设计

4.1 程序设计

本系统的硬件平台的核心为ADuC841,其片内微控制器是一个优化的单指令周期8052 闪存MCU,它的指令系统保持与8051指令系统兼容。ADuC内程序主要功能为:

●系统初始化;

●改变DAC0电平状态,驱动红外光二极管;

●管理ADC进行数据采集;

●数字滤波处理;

●与中央监测系统或计算机进行实时数据传输。

本文选用ADI公司的单片机ADC841,其内部集成了速度可达400k的12位逐次逼近型ADC,模拟输入范围是0-2.5v,则分辨率为0.6mv/LSB。从软件需求和单片机速度出发,将ADC采样率fs定为102.4kHz,为便于计算,将过采样倍数k定为64,则下抽取后采样率为f为:fs/k=1600Hz,是频率为400Hz载波的四倍,满足奈奎斯特采样定理。由于过采样倍数k为64,按每提高4倍采样率就能提高一位分辨率来计算,获得的ADC 有效分辨率能提高3位,最后能达到约15位精度,其分辨率可达到0.0763mv/LSB。

过采样和数字滤波的实现都是在AD中断服务程序中实现的。集成于单片机上的ADC 由定时器2产生用于A/D转换的重复触发信号,因此需要通过设置T2寄存器重新装载的值来获得102.4kHz的采样率,参考信号取自片上自带的2.5V基准电压,设置ADCCON1=#0B2H,ADCCON2=#00H。定时器2是一个具有16位自动重装载功能的定时器,作定时器用时,TH2和TL2计的是机器周期数,TH2和TL2内容的自动重装载通过寄存器RCAP2H和RCAP2L来实现。对这四个寄存器都进行初始化,自动装载值为#0FFCAH。

在数据采集中, 为了保证采集数据的不失真和适当的精确度, 必须选择合适的采样频率。人体脉搏正常跳动约为60次/ 分左右,即跳动频率在1Hz 左右,本系统为了更好的消除50Hz工频干扰,系统以50Hz的数据输出率对数据进行下抽取,抽样比为2048。中断程序中的数字处理包括如下步骤:将脉冲载波的高电平时段内的数据累加2048/(2*64)=16次,将脉冲载波低电平时段内的数据累加2048/(2*64)=16次,用步骤中的数据减去步骤中的数据,便得到了解调后以50Hz的数据输出率输出的一个数据点。经过上述对信号的解调,有效去除背景光、杂散光的干扰。程序同时实现了过采样算法中的滤波和下抽取。

脉率计算程序包括如下步骤:将得到的数据以双字节存入ADC841的XRAM中(2304字节)。从0000H 开始,在60个样本数据中寻找最大值, 并确定其位置即波峰位置, 之

后寻找紧挨着它的第二个波峰,采用软件计数器计算两者间的距离即其点数,然后按照脉率计算公式:脉率=采样频率/ 相邻两波峰×60 =50×60/ 相邻两波峰,计算出脉率, 并将其存储。

当脉搏检测系统与中央监测系统或计算机进行实时数据传输时,通过设置定时器T3的控制寄存器T3CON为#86H,T3FD为 08H,得到9600的串口波特率。ADuC841发送握手信号与系统机建立通信,当握手成功后,系统开中断并将转换处理后的数据送交系统应用程序进行处理。所得到的光电脉搏波波形如图4.1-1所示。

图4.1-1 光电脉搏波波形显示图

4.2 程序源代码

#include

unsigned char i,j,t,m,DelayTime,DispBuf[3];

unsigned int n,mb;

unsigned char code

BitTab[3]={0xf7,0xef,0xdf}; //位驱动码

unsigned char code

DispTab[10]={0x81,0xcf,0x92,0x86,0xcc,0xa4,0xa0,0x8f,0x80,0x84}; //字形

sbit P3_0=P3^0;

void delay(DelayTime);

main() //主程序

{

TMOD=0x01;//定时器T0工作于方式1

TH0=0xec;

TL0=0x78;//T0定时时间为5ms

IE=0X83;//开中断

IT0=1;//外部中断0为边沿触发方式

TR0=1;//开定时器T0

for( ) //脉搏指示灯控制

{

if(P3_0==0)

{

delay(200);

P3_0=1;

}

}

}

external0() interrupt 0//外部中断服务程序{

P3_0=0; //点亮指示灯

if(n==0)

mb=0;

else

mb=12000/n; //计算每分钟脉搏数

DispBuf[2]=mb%10; //取个位数

mb=mb/10;

DispBuf[1]=mb%10; //取十位数

DispBuf[0]=mb/10; //取百位数

n=0;

}

Timer0() interrupt 1 //定时中断服务程序{

TH0=0xec;

TL0=0x78;

t=BitTab[j]; //取位值

P3=P3|0x38; //P3.3-P3.5送1

P3=P3&t; //P3.3-P3.5输出取出的位值

基于单片机的电子脉搏计的设计

基于单片机的电子脉搏计的设计

毕业设计论文 基于单片机的电子脉搏计的设计

人们在日常生活或是医学上常常是通过测量脉搏跳动的力度和频率来检测身体的健康状况,而普通的方法是用手按在人腕部的动脉上,根据脉搏的跳动进行计数,这样不仅测量时间长而且精度不高,为了节省测量时间,一般不采用长时间测量,而是几秒钟之内测出脉搏数。本文介绍一种基于STC89C52单片机的电子脉搏计,通过测量腕部动脉的压力,把压力转变为电信号,送入单片机,可以在3秒钟之内精确测量出每分钟脉搏数,测量结果用三位LED数码管显示,并且脉搏波形通过串口送入PC机,实时显示脉搏波形。 脉搏计是最常用的医疗检查设备之一,实时准确的脉搏测量在日常生活、患者监控、临床治疗及体育运动等方面都有着广泛的应用。脉搏测量包括瞬时脉搏测量和平均脉搏测量。瞬时脉搏可以反映心率的快慢,同时能反映心率是否匀齐;平均脉搏测量虽然只能反映心率的快慢,但记录方便。本文设计的电子脉搏计可以把这两个参数在测量时都记录下来并且显示,瞬时测量结果通过PC机实时显示,平均脉搏测量结果通过LED七段数码管显示。 关键词:STC89C52 单片机脉搏串口 Based on SCM electronic pulse plan design

People in daily life or medicine is often measured by the pulse frequency and strength to detect the health status of body by hand, and ordinary people by the arteries in the wrist, according to a pulse count, thus not only beat measuring time long and accuracy is not high, in order to save the measuring time, generally does not use the long time measurement, but a few seconds pulse count. Measured This paper introduces a STC89C52 MCU based on the electronic pulse plan, by measuring the pressure, the wrist artery pressure into electrical signals, into a single-chip microcomputer, can accurate measurement in three seconds per minute, a pulse with measurement results number three LED digital display, and pulse tube through a serial port into PCS, real-time display pulse waveform. Pulse meter is one of the most commonly used in the medical examination device, real-time accurate measurement of the pulse of daily life, patient monitoring, clinical treatment and other aspects of sports have a wide range of applications. Pulse measurements include transient pulse measurement and the average pulse measurement. Instantaneous heart rate may reflect the speed of the pulse, while heart rate can reflect whether the uniform homogeneous; average heart rate, pulse measurement can only reflect the speed though, but the record of convenience. This design of elec- tronic pulse meter to measure these two parameters are recorded and displayed the time, instantaneous measurements in real time through the PC, shows that the average pulse measurements by seven segment LED digital display. Keywords: STC89C52; microcontroller; pulse; the serial interface

数字脉搏计_实验报告

【设计任务与要求】 1、要求用十进制数显示被测人体脉搏每分钟跳动的次数,测量范围30~160次/min; 2、要求在短时间内(5s、15s)测出脉搏数/每分钟; 3、测量范围要求在±4次/min以内; 4、要求锁定每分钟脉搏数,将测量结果通过数码管出来,共分为显示计数过程,不显示技术过程两种方案; 5、要求采用手动清零、自动清零(自启动)两种方式。 【课程方案原理框图】 【课程方案】 1、信号发生与采集将脉搏跳动信号传感器转换为与此相对应的电脉冲信号; 2、放大电路把传感器的微弱电流放大,微弱电压放大,采用高输入阻抗的非门进行放大; 3、低通滤波滤除空气中的高频,只让低频脉冲信号通过。对脉搏信号进行采集的时候,空气中交流工频干扰最大,根据有源滤波原理将其滤除。 4、整形电路可用两个非门组成的施密特触发器对放大后的信号进行整形; 5、定时电路用555定时器组成多谐振荡器,达到5s、15s的精确计时; 6、通过计数、译码、显示读出脉搏数,并以十进制数的形式由数码管显示出来。数码管采用共阴数码管。 【单元电路设计与参数计算】 1、信号发生与采集: 通过陶瓷压电传感器对脉搏进行采样收集。 2、放大与滤波电路: 将5mV的正弦信号放大为5V的正弦信号,即差模电压增益为1000。

图示为用LM324设计的同相放大器,其输出信号,Vi 为幅值为5mV 的输入信号。则另: 倍。,即正弦信号放大了可得10001000,321,33≈= Ω==Ω=Vi Vo Av K R R M R Vi R R Vo )1 3 1(+=左图为二阶低通滤波器电压增益随频率变化曲线,在f=f o 之后随f 增加,增益急剧下降,从而达到低于f 频率通过的效果

数显脉搏测试仪课程设计 精品

目录 摘要 (3) 第一章绪论 (4) 1.1 心率测试的意 义 (4) 1.2 心率测试仪的组成框 图 (4) 1.3 心率测试的基本过 程 (5) 第二章基础知识介绍 (6) 2.1PVdF传感 器 (6) 2.1.1敏感部分 (6) 2.1.2电荷放大器 (7) 2.2555定时器 (7) 2.2.1 555定时器的基本功能 (7) 2.2.2 555组成的基本电路及应用 (9) 2.3 十进制加法计数器 74160 (10) 2.4 锁存器 74LS373 (10) 2.5 显示译码器 74LS48 (11) 2.5.1 译码驱动 器 (11) 2.5.2 发光二极管显示 器 (13)

2.6 数值比较器 74LS85 (13) 2.6.1 74LS85的逻辑功能图和引脚图 (13) 2.6.2 74LS85实现的逻辑功能 (14) 第三章电路设计 (15) 3.1 传感器模块 (15) 3.1.1 传感器的选择 (15) 3.2 放大模块 (15) 3.2.1 放大电路 (15) 3.3 整形模块 (16) 3.3.1 电路图 (16) 3.3.2 电压比较器 (17) 3.3.3 单稳态触发器 (17) 3.4 计数模块 (17) 3.4.1 计数电路 (17) 3.4.2 设计说明 (17) 3.5 定时模块 (17) 3.5.1 电路设计 (17) 3.5.2 计算说

明 (17) 3.6 译码显示模块 (18) 3.6.1 设计电路图 (18) 3.7 数值比较模块 (1) 3.7.1 设计电路图 (19) 3.7.2 比较原理说明 (19) 3.8 报警模块 (20) 3.8.1 报警电路........................................................20. 3.8.2 工作原理 (20) 第四章电路综合 (21) 4.1 整体电路介绍 (21) 4.2 整个电路工作过程 (21) 第五章总结 (22) 参考文献 (23) 附图............................................................................ (24)

数电课设报告电子脉搏计设计说明

数字电子技术课程设计报告题目:电子脉搏计设计 班级: 姓名: 指导老师: 组号: 2

目录 第一章设计设计任务及要求 (1) 第二章方案设计与论证 (1) 2.1方案一 (1) 2.2方案二 (2) 2.3总结方案 (2) 2.4设计原理及方框图 (3) 第三章各单元电路电路设计与分析 (3) 3.1四倍频电路 (3) 3.2脉搏计数电路 (4) 3.3计时控制电路 (5) 3.4时钟信号产生电路 (6) 3.5译码显示电路 (7) 第四章总体电路原理图及元件清单 (7) 第五章电路仿真及仿真结果分析 (9) 第六章作品照片图 (10) 第七章心得体会 (11)

第八章参考文献 (12) 第九章附页 (13)

电子脉搏计 一、设计设计任务及要求 用中小规模集成块模拟世贤电子脉搏计逻辑控制电路的具体要求如下: (1)实现在15s内测量1min的脉搏数。 (2)用数码管将测得的脉搏数用数字的形式显示。 (3)正常人的脉搏数为60~80次/min,婴儿的为90~100次/min,老人为100~150次/min,可通过与上述正常脉搏数比较,给出测脉搏人的脉搏数高出或低出正常范围的数值。 二、方案设计与论证 方案一 1.传感器将脉搏跳动信号转换为与此相对应的电脉冲信号。 2.放大整形电路把传感器的微弱电流放大,微弱电压放大。 3.四倍频器将整形后所得到的脉冲信号的频率提高。如将15s内传感器所获得的信号频率4倍频,即可得到对应一分钟的脉冲数,从而缩短测量时间。 4.控制电路用555定时器以保证在基准时间控制下,使4倍频后的脉冲信号送到计数、显示电路中。 5.计数、译码、显示电路用来读出脉搏数,并以十进制数的形式由数码管显示出。 6.电源电路按电路要求提供符合要求的直流电源。上述测量过程中,由于对脉冲进行了4倍频,计数时间也相应地缩短了4倍(15s),而数码管显示的数字却是lmin的脉搏跳动次数。用这种方案测量的误差为±4次/min,测量时间越短,误差也就越大。 方案二 与方案一相比,信号发生与采集、定时电路、计数译码显示电路不变。其他有所改变。 2)放大电路用普通运放进行发大,为达到高输入阻抗的要求,采用同相比例放大。 3)低通滤波在运放的反馈电阻上并联一个电容,达到滤波的效果。 4)整形电路通过运放组成的单限比较器进行脉冲整形。 方案二的放大电路除了在阻抗匹配方面略显弱势之外,使用更为普遍。为了探索非门再放大方面的应用,选择了方案一。

人体脉搏计--课程设计报告

人体脉搏计 (1) 设计内容及要求 设计题目:设计一个人体脉搏计。 内容简要: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。 传感器信号:传感器采用了红外光电转换器,作用是通过红外光照射人的手指 的血脉流动情况,把脉搏跳动转换为电信号。 放大电路:由于人体脉搏跳动经过传感器后的初始信号电压值很小,所以利用反相放大器将采集的电压信号放大约50倍。又因为该信号不规则,将接入有源滤波电路,对电路进行低通滤波的同时,再次将电压信号放大1.6倍左右。该电路使信号得到80倍的放大,充分的放大方便了后面的工作电路。 整形电路:本电路旨在采用滞回电压比较器对前面放大以后的信号进行整形,使信号更规则,最终输出矩形信号。 倍频电路 :倍频电路的作用是对放大整形后的脉搏信号进行4倍频处理,以便在15s 内测出1min 内的人体脉搏跳动次数,从而缩短测量时间,以提高诊断效率。 基准时间产生电路:基准时间产生电路的功能是产生一个周期为30s (即脉冲宽度为15s )的脉冲信号,以控制在15s 内完成一分钟的测量任务。具体各部分是由555定时器产生一个周期为0.5秒的脉冲信号,然后用一个D 触发器进行二分频得到周期为1s 的脉冲信号。再经过由74LS161构成的十五进制计数器,进行十五分频,再经D 触发器二分频,产生一个周期为30s 的方波,即一个脉宽为15s 的脉冲信号。 计数、译码、显示电路:计数器采用3个二进制计数器74LS161分别作个、十、百位,并将其设计成十进制计数器(逢十进位),再由7448译码器译码后接到七段数码管LTS547R (共阴极)上完成三位数十进制数的显示。 控制电路:控制电路的作用主要是控制脉搏信号经放大、整形、倍频后进行计数的时间,另外还具有启动电路及为各部分电路清零等功能 设计要求:最终仪器要能够实现在15s 内测量1min 的脉搏数,并且显示其十进制数字。参考值:正常人的脉搏数为60~80次/min ,婴儿为90~100次/min ,老人为100~150次/min 。所以需要三个显示数码管才能完成显示功能。 (2) 系统框图介绍及方案选择 结合以上各部分电路内容及设计要求分析,以控制电路为枢纽,将经传感器、放大整形电路、倍频电路的脉搏信号和时间信号通过控制电路实现对计数器的控制,使其能够准确的显示脉搏数。脉搏计的原理结构图如下: 根据此框图,各部分电路有如下几种设计方案:放大电路可以在同相放大器和反相放大器之间选择,二者几乎没有区别,在此选择使用反相比较器;整形电路可以用555构成的施密特触发器或者由运放组成的迟滞电压比较器,考虑到运放的使用较555简单方便,图1 脉搏计结构框图 控 制 电 路 基准时间产生电路 计数 译 码 显示 传感器 放大与整形 倍频器

(最新版)基于单片机的脉搏测量仪的设计开题报告毕业论文

本科毕业设计 ( 论文) 开题报告 题目: 基于单片机的脉搏测量仪 的设计 课 题 类 型:设计丁实验研究□论文口 学 生 姓 名: 学 号: 专 业 班 级: 学 院: 信息工程学院 指 导 教 师: 开 题 时 间 年月日 开题报告内容与要求 一、毕业设计(论文)内容及研究意义(价值) 随着科技发展的不断提高, 生命科学和信息科学的结合越来越紧密, 出现了各种新 颖 的脉搏测量仪器,特别是电子脉搏仪的出现,使脉搏测量变得非常方便。 脉诊在我 国已具有

2600 多年临床实践,是我国传统中医的精髓,但祖国传统医学采用“望、闻、问、切”的手段进行病情诊断,受人为的影响因素较大,测量精度不高。科技的创新,脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法,脉搏测量可利用电子仪器测量出精度更就的数据。人体脉搏信号中包含丰富的生理信息,也逐渐引起了临床医生的很大兴趣,达到了方便、快捷、准确的测量脉搏的目的。随着电子测量技术的迅速发展,现代电子测量仪器以极快的速度向数字化、自动化的方向发展。制成的脉搏测量仪器性能良好,结构简单,有较好的应用和推广价值。 脉搏测量仪的设计,必须是通过采集人体脉搏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变化,最后要得出每分钟的脉搏次数,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次数。在硬件设计中一般的物理信号就是电压变化。本系统的组成包括传感器、信号处理、单片机电路、显示电路、键盘输入等部分。 二、毕业设计(论文)研究现状和发展趋势(文献综述) 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,脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法,脉搏测量可利用电子仪器测量出精度更就的数据。人体脉搏信号中包含丰富的生理信息,也逐渐引起了临床医生的很大兴趣,达到了方便、快捷、准确在测量脉搏的目的。随着电子测量技术的迅速发展,现代电子测量仪器以极快的速度向数字化、自动化的方向发展。制成的脉搏测量仪器性能良好,结构简单,有较好的应用和推广价值。而其中关键是对脉搏传感器的研究。起初用于体育测量的脉搏测试集中在对接触式传感器的研究,利用此类传感器所研制的指脉、耳脉等测量仪各有其优缺点。指脉测量比较方便、简单,但因为手指上的汗腺较多,指夹常年使用,污染可能会使测量灵敏度下降:耳脉测量比较干净,传感器使用环境污染少,容易维护。但因耳脉较弱,尤其是当季节变化时,所测信号受环境温度影响明显,造成测量结果不准确。过去在医院临床监护和日常中老年保健中出现的日常监护仪器,如便携式电子血压计,可以完成脉搏的测量,但是这种便携式电子血压计利用微型气泵加压橡胶气囊,每次测量都需要一个加压和减压的过程,存在体积庞大、加减压过程会有不适、脉搏检测的精确度低等缺点。 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。目前很多脉搏测量仪都具有检测

脉搏计课程设计报告

报告成绩 电子电路综合实验报告 学生:贺杰 学号:1410404006 专业年级:2014级通信工程4班 指导教师:周妮讲师 起止日期:2016年3月—2016年6月 电气与信息工程学院 2016年6月3日

目录 1目的与意义 (1) 3 方案设计 (1) 4 系统硬件设计 (3) 5仿真调试与分析 (10) 6结论与体会 (10) 参考文献 (10) 附录 (11) 附录A 系统实物图 (11)

摘要:电于脉搏计可以连续台动地测量手术或重危病人的脉搏,也可以用于健康管理,运动员的训练等方面,为提高运用电子技术基本知识进行理论设计、实践创新以及独立工作、团队合作的能力,通过实践制作一个数字频率计,学会合理的利用集成电子器件制作基于数字电路和模拟电路的课程设计与制作。电子脉搏计是用来测量一个人心脏跳动次数的电子仪器,也是心电图的主要组成部分,它是用来测量频率较低的小信号。 1目的与意义 一、目的: 1、掌握组合逻辑电路的工作原理及设计方法。 2、学会安装和调试分立元件与集成电路组成的电子电路小系统。 二、意义 对于医院的危重病人,或者在其他一些特殊场合,需对人的脉搏进行连续检测,本课题即针对这一需求,设计一台简易的电子脉搏计。 1、制作要求 实现在15S测量1min的脉搏数,并且显示其数字。正常人脉搏数为60~80次/min 婴儿为90~100次/min,老人为100~150次/min。(只考虑数字部分,即输入波形视为矩形波) 2、制作步骤 (1)拟定测试方案和设计步骤,填写真值表; (2)根据性能指标,计算元件参数,选好元件,设计电路并画出电路图; (3)进行相应的仿真测试; (4)设计、调试和安装电路并测试; (5)撰写设计报告。 2 方案设计 电子脉搏计是由脉搏计数器和控制时间的定时电路所组成,并且还要在15S测量出1min的脉搏数。所以,我们先按要求,分开设计各个功能的电路图,然后再组合连接成一个完整的按要求的电子脉搏计。 方案一:

人体脉搏计

电子课程设计目录 第一部分电子课程设计题目及要求 1.题目 (1) 2.设计目的 (1) 3.设计内容及要求 (1) 4.脉搏计的基本原理 (1) 第二部分设计方案 1. 提出方案 (2) 2. 方案比较 (3) 第三部分电路设计与分析 (4) 1. 信号发生与采集 (4) 2. 放大电路 (4) 3.有源滤波电路 (5) 4.整形电路 (7) 5.倍频器 (9) 6.基准时间产生电路 (10) 6.1 NE555定时器 (10) 6.2 用555定时器构造施密特触发器 (11) 6.3 用施密特触发器构造多谐振荡器 (12) 7.计数译码器 (13) 7.1 计数电路 (13) 7.2 译码显示 (14) 8.控制电路 (17) 第四部分所用元件及实验心得 (18) 1.元件列表 (18) 2.实验心得 (18) 3.参考文献 (18) 附:总原理图 (19)

第一部分电子课程设计题目及要求 1. 题目人体脉搏计 2.设计目的 2.1熟悉脉搏计电路的组成、工作原理和设计方法。 2.2掌握多谐振荡器、倍频器、计数器、译码器等的工作原理、使用方法、特点、用途及主要参数的计算方法。 2.3熟悉集成电路74LS00、74LS161、CC4518、CC4511、晶闸管、有源滤波电路的特点、用途及主要参数的选择方法。 3.设计内容及要求 3.1设计题目:设计一个脉搏计。 3.2要求:实现在15s内测量1min的脉搏数,并且显示其数字。正常人的脉搏数为60~80次/min,婴儿为90~100次/min,老人为100~150次/min。 3.3放大与整形电路 放大电路:电压放大倍数u A 约为11倍,选R 4 =100 KΩ,C 1 =100μF。试选择其它元 件参数。有源滤波电路:电压放大倍数选用1.6倍左右。运放可均采用LM324,也可选其它型号运放。 整形电路:选用滞回电压比较器,集成运放采用LM339,其电路参数如下:R 10 =5.1KΩ, R 11=100 KΩ,R 12 =5.1 KΩ。 倍频电路:异或门选用可采用CC系列、也可采用TTL系列。基准时间产生电路:试选择电路其它未知参数。 计数、译码、显示电路:试选择电路其它未知参数。 控制电路:试选择电路其它未知参数。 4.脉搏计的基本原理 分析设计题目要求脉搏计是用来测量一个人心脏跳动次数的电子仪器,也是心电图的主要组成部分。由给出的设计技术指标可知,脉搏计是用来测量频率较低的小信号(传感器输出电压一般为几个毫安),它的基本功能应该是 ①用传感器将脉搏的跳动转换为电压信号,并加以放大整形和滤波。 ②在短时间内(15s内)测出每分钟的脉搏数。 简单脉搏计的框图如图1所示。 图1.1 脉搏计原理框图

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

电子脉搏计课程设计

电子脉搏计 课 程 设 计 报 告 组长:蔡新源 组员:史志华、张重彬、李海磊、杨威力、刘世洋、孙景伟、冀鹏辉、杨冠军、李峰 朝

目录 摘要 (3) 第一章绪论 (4) 第二章各种元器件及其应用 (5) 1、集成同步计数器及其应用张重彬 (5) 2、BCD-七段共阴数码管史志华 (7) 3、74LS161 计数器的应用杨威力 (10) 4、五进制的自循环冀鹏辉 (12) 5、集成同步计数器及其应用刘世洋 (13) 6、用 74LS161构成一个十进制计数器李海磊 (14) 7、四进制的自循环杨冠军 (15) 8、用 74LS290设置七进制计数器李峰朝 (17) 9、七进制的自循环孙景伟 .. 19 第三章数字脉搏计时器的方案比较 (21) 3.1方案论证 (21) 3.2提出方案 (21) 3.3方案比较 (23) 第四章单元电路的设计 (23) 4.1电路总体框图 (23) 4.2采集、放大与整形电路 (23) 4.2.1传感器 (24) 4.2.2放大电路 (24) 4.2.3整形电路 (25) 4.3倍频电路 (26) 4.4基准时间产生电路 (28) 4.5 计数、译码、显示电路 (28) 4.6 控制电路 (31)

总结 (32) 摘要 人体脉象中富含有关心脏、内外循环和神经等系统的动态信息。而脉搏的病理生理性改变常引发各种心血管事件,脉搏生理性能的改变可以先于疾病临床症状出现,通过对脉搏的检测可以对如高血压和糖尿病等引起的血管病变进行评估。同时脉搏测量还为血压测量,血流测量及其他某些生理检测技术提供了一种生理参考信号。 本文主要介绍了数字式脉搏计的具体实现方法,利用压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。 关键词脉搏计;脉冲信号;压电传感器

数显脉搏测试仪课程设计报告样本

电子电路课程设计报告 院、系:信息工程系 专业:电子信息工程 学号: 姓名: 同组人: 指引教师: 二0一一年一月七日

目录 一、课程设计实验目………………………………………………3二、 课程实验设计方案…………………………………………………3三、 设计规定及技术指标 (3) 四、课程设计实验器材 (3) 五、课程设计实验原理 (4) (1)集成运放放大电路 (4) (2)555定期器原理及应用简介 (4) (3)计数器 (6) (4)译码器 (7) (5)七段数码管 (9) (6)压电陶瓷片 (10) 六、仿真调试与分析 (11) 七、元件安装与焊接 (11) 八、课程设计实验心得 (12)

电子电路课程设计报告 脉搏测试仪是用来测量一种人心脏跳动次数电子仪器,也是心电图重要构成某些。它是用来测量频率较低小信号(传感器输出电压普通为几种毫伏)。咱们组选取本课题设计项目,重要是感觉做一种难度相对比较高课题既能锻炼自己设计和动手能力,并且成品又具备现实运用价值,一举两得。 一、课程设计实验目: 1.通过对电子技术综合运用,使学到理论知识互相融泄贯通,在结识上产生一种奔腾。 2.初步掌握普通电子电路设计办法,使学生得到某些工程设计初步训练,并为后来毕业设计奠定良好基本。 3.培养同窗自学能力,独立分析问题、解决问题能力。对设计中遇到问题,通过独立思考、查找工具书、参照文献、谋求对的答案;对实验中遇到某些问题,能通过观测、分析、判断、改正、再实验、再分析等基本办法去解决。 4.通过课程设计这一教学环节,树立严肃认真,文明仔细,实事求是科学作用,树立生产观点,经济观点和全局观点。 为更好运用所学知识,加深对电子电路掌握,达到创新目。通过实践制作一种数字频率计,学会合理运用集成电子器件制作电路 二、课程实验设计方案: 把转换为电信号脉搏信号,在单位时间内进行记数,并用数字显示其记数值,从而直接得到每分钟脉搏数。 三、设计规定及技术指标 它基本功能是:用传感器将脉搏跳动转换为电信号,并加以放大,整形和滤波。在短时间内(15s)测出每分钟脉搏数。它作用可以再15S内测量1min脉搏数,并且显示其数字。正常人脉搏为60-80次每分钟,婴儿为90-100次每分钟,老

简易电子脉搏计设计

简易电子脉搏计的设计 标签: 脉搏计电子设计2009-11-09 11:35 电子脉搏计设计 一、设计任务与要求 为提高运用电子技术基本知识进行理论设计、实践创新以及独立工作、团队合作的能力,通过实践制作一个数字频率计,学会合理的利用集成电子器件制作基于数字电路和模拟电路的课程设计与制作。 电子脉搏计是用来测量一个人心脏跳动次数的电子仪器,也是心电图的 主要组成部分。它是用来测量频率较低的小信号。 要求: (1)实现在1min内测量脉搏数; (2)用数码管将测得的脉搏数用数字的形式显示; (3)测量误差小于±4次/min。 二、方案设计与论证 1.设计框图 方案一 1)信号发生与采集将脉搏跳动信号传感器转换为与此相对应的电脉冲信号。

2)放大电路把传感器的微弱电流放大,微弱电压放大。可采用高输入阻抗的非门进行放大。 3)低通滤波滤除空气中的高频,只让低频脉冲信号通过。对脉搏信号进行采集的时候,空气中交流工频干扰最大,根据有源滤波的原理,在接至非门的输入与输出之间作为直流偏置电阻上并联一个电容。 4)整形电路可用两个非门组成的施密特触发器对放大后的信号进行整形。 5)定时电路用555定时器组成的单稳态触发器进行1分钟的精确定时。 6)计数、译码、显示用来读出脉搏数,并以十进制数的形式由数码管显示出来。片CD40110有计数译码功能,数码管采用共阴数码管。 方案二 与方案一相比,信号发生与采集、定时电路、计数译码显示电路不变。其他有所改变。 2)放大电路用普通运放进行发大,为达到高输入阻抗的要求,采用同相比例放大。 3)低通滤波在运放的反馈电阻上并联一个电容,达到滤波的效果。 4)整形电路通过运放组成的单限比较器进行脉冲整形。 方案二的放大电路除了在阻抗匹配方面略显弱势之外,使用更为普遍,。为了探索非门再放大方面的应用,选择了方案一。 三、单元电路设计与参数计算 1.信号发生与采集 脉搏传感器的作用是将脉搏信号转换为响应的电冲信号。脉搏传感器是脉象检测系统中重要的组成部分,其性能的好坏直接影响到后置电路的处理和结果的显示。目前典型的脉搏传感器有以下三种:光电类、压阻类和压电类。在这三种

测试技术课程设计脉搏测量仪

《机械工程测试技术》 课程设计 脉搏测量仪的设计 姓名:张峰 学院:机电工程学院 专业:机械设计制造及其自动化班级:2010级本科4班 学号:201015130457 完成日期:2012年12月28日

摘要 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。本文介绍一种用单片机制作的脉搏测量仪,只要人把手指放在传感器内2秒钟就可以精确测量出每分钟脉搏数,测量结果用三位数字显示。 关键词:AT89C2051;单片机;脉搏测量仪

目录 第一章引言 (1) 第二章基本结构模块 (2) 2.1脉搏波检测电路 (2) 2.2脉搏信号拾取电路 (2) 2.3信号放大 (3) 2.4波形整形部分 (5) 第三章整体电路分析 (7) 3.1光发射电路 (7) 3.2光电转换电路 (7) 3.3信号采集及处理系统 (8) 3.4过采样技术的应用 (8) 3.5整体硬件电路设计 (9) 参考文献 (10)

第一章引言 脉搏测量属于检测有无脉博的测量,有脉搏时遮挡光线,无脉搏时透光强,所采用的传感器是红外接收二极管和红外发射二极管。用于体育测量用的脉搏测量大致有指脉和耳脉二种方式。这二种测量方式各有优缺点,指脉测量比较方便、简单,但因为手指上的汗腺较多,指夹常年使用,污染可能会使测量灵敏度下降;耳脉测量比较干净,传感器使用环境污染少,容易维护。但因耳脉较弱,尤其是当季节变化时,所测信号受环境温度影响明显,造成测量结果不准确。 从脉搏波中提取人体的生理病理信息作为临床诊断和治疗的依据,历来都受到中外医学界的重视。几乎世界上所有的民族都用过“摸脉”作为诊断疾病的手段。脉搏波所呈现出的形态(波形)、强度(波幅)、速率(波速)和节律(周期)等方面的综合信息,在很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征,因此对脉搏波采集和。 处理具有很高的医学价值和应用前景。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, 必需经过放大和后级滤波以满足采集的要求。

课程设计————电子心率计的设计

课程设计说明书正文 1:任务分析与方案设计 心率计是用来测量一个人心脏单位时间内跳动次数的电子仪器,由于人体各部位心率一致,所以通常测量人手臂处的脉搏即可测出人体心率。任务要求测出的心率为一分钟内心跳的次数,并显示,测量结果要与标准范围作比较,不在标准范围内则报警。 设计方案为:采用传感器,量脉搏的跳动,出微弱的信号,入放大器中放大;后通过滤波器滤除干扰信号后,将形整形为方波或脉冲信号;将其作为计数控制信号,用基准时间一定的方波作为计数脉冲在一个心跳周期内计数,计数值N 与基准时间T 的乘积就是一次心跳的时间。再对“60/基准时间T ”个脉冲进行N 分频,对分频后的信号计数,其计数值则为本次心率数值。之后计数器计数值输入到显示器中显示,同时,将其输入的频率进行F/V 转换后与标准电压值作比较,若,测量值不在标准值范围内则报警,即LED 灯亮。流程图如下。 2:电路设计,元器件参数计算及选择 2.1:传感器的选择 :

红外线检测原理: 随着心脏的博动,人体组织半透度随之改变,当血液流回心脏,组织半透度增大,这种现象在人体组织较薄的指尖、耳垂等部位最明显。用红外发光二极管产生红外线照射到人体上述部位,并用装在一旁的红外光电管来检测机体组织的透明度并转换成电信号,其信号频率与脉搏频率相对应并且其为低频近似的正弦信号。 TCRT5000(L)具有紧凑的结构发光灯和检测器安排在同一方向上,利用红外光谱反射对象

电压跟随器的显著特点就是,输入阻抗高,而输出阻抗低,一般来说,输入阻抗要达到几兆欧姆是很容易做到的。输出阻抗低,通常可以到几欧姆,甚至更低。 在电路中,电压跟随器一般做缓冲级及隔离级。因为,电压放大器的输入阻抗一般比较高,通常在几千欧到几十千欧,如果后级的输出阻抗比较小,那么信号就会有相当的部分损耗在前级的输出电阻中。在这个时候,就需要电压跟随器来从中进行缓冲。起到承上启下的作用。应用电压跟随器的另外一个好处就是,提高了输入阻抗,这样,输入电容的容量可以大幅度减小,为应用高品质的电容提供了前提保证]1[。 仿真图: 黄色信号(下)为输入信号。 蓝色信号(上)为输出信号。 由图中可以看出,输入输出信号基本相等。 2.3:放大电路的设计 传感器输出为微弱信号,需进行放大后才便于后续电路的处理。考虑到后续电路中滤波器电路也具有信号放大的功能,所以放大器的放大倍数不宜过大,初 步选择为660倍。设计电路的原理如下:

电子脉搏计毕业设计

皖江学院 课程设计说明书课程名称:数字电子技术课程设计 题目:电子脉搏计毕业设计 学生XX:王军 专业:电子信息工程 班级:电子09-2 学号:0971005

指导教师:曹喜珠 日期:2010年6 月9日 皖江学院 课程设计任务书 一.设计题目:电子脉搏计设计 二.主要内容及安排 脉搏测试仪是用来测量一个人心脏跳动次数的电子仪器,也是心电图的主要组成部分。它是用来测量频率较低的小信号。 (1)实现在15S内测量1min的脉搏数; (2)用数码管将测得的脉搏数用数字的形式显示; (3)测量误差小于±4次/min。 (4)设计电路,在时间允许的情况下要安装测试,分析实验结果,写出设计说明书。 三、安排进度

6月7号:图书馆收集资料 6月7号:互联网收集资料 6月8号:资料的整理 6月8号:模拟电子电路初步完成 6月9号:设计报告初步完成 四、总评成绩 指导教师 学生签名 电子脉搏计设计 一、设计任务与要求 为更好的运用所学的知识,加深对电子电路的掌握,达到创新的目的。通过实践制作一个数字频率计,学会合理的利用集成电子器件制作电路基于数字电路和模拟电

路的课程设计与制作。 简述了在EDA平台上利用硬件描述语言VHDL结合CPLD/FPGA器件,设计了一种数显式脉搏测试仪。通过测试和实际应用表明:其性能稳定、工作可靠、升级方便。实现了对人体脉搏的电子测量,并且能通过外界扩音器实现听诊的功能。文章给出了系统的功能特点,设计原理,硬件电路及软件设计等。该系统利用脉冲干扰动平均值法滤波,在提高精度的同时也大大提高了系统的响应速度,该仪器成本低,可靠性高,操作方便。 电子脉搏计设计:由压电陶瓷片、三个2输入与或门CD4070组成四倍频器、555集成定时器、十进制集成块74160N三片、七段数码管(DCH-HEX)组成。,74160N与它配套使用可直接驱动显示。 脉搏测试仪是用来测量一个人心脏跳动次数的电子仪器,也是心电图的主要 组成部分。它是用来测量频率较低的小信号。 要求: (1)实现在15S内测量1min的脉搏数; (2)用数码管将测得的脉搏数用数字的形式显示; (3)测量误差小于±4次/min。 二、方案设计与论证 方案一 1传感器将脉搏跳动信号转换为与此相对应的电脉冲信号。 2 放大整形电路把传感器的微弱电流放大,微弱电压放大。 3倍频器将整形后所得到的脉冲信号的频率提高。如将15s内传感器所获得的信号频率4倍频,即可得到对应一分钟的脉冲数,从而缩短测量时间。 4控制电路用555定时器以保证在基准时间控制下,使4倍频后的脉冲信号送到计数、显示电路中。 5计数、译码、显示电路用来读出脉搏数,并以十进制数的形式由数码管显示出来。 6电源电路按电路要求提供符合要求的直流电源。 上述测量过程中,由于对脉冲进行了4倍频,计数时间也相应地缩短了4倍(15s),而数码管显示的数字却是lmin的脉搏跳动次数。用这种方案测量的误差为±4次/min,

电子脉搏计的设计

摘要 人体的脉象中包含有关心脏的动态信息,人体内部和外部的脉搏等循环和神经系统。脉搏的生理变化往往引起多种心血管事件,脉冲可能会改变患者的生理特征的临床症状,在同一时间脉搏,血压测量,血压测量技术的测量提供了对其它生理生理参考信号检测。 本文简要介绍了完整的,压电式传感器的数字脉冲产生脉冲,整形后放大,输入单片机控制,以便测量的次数每分钟脉搏,简单快捷。通过观察脉冲信号,可以检查身体,通常用于保健中心和医院的健康。 关键词:脉搏计;脉冲信号;压电传感器 Abstract Contains dynamic information about heart pulse in human body, internal and external pulse and other circulatory and nervous system. Physiological changes of pulse often cause a variety of cardiovascular events, pulse may change in the clinical symptoms of patients with physiological characteristics, in the measurement of the same time pulse, blood pressure measurement, blood pressure measurement techniqueprovides a physiological reference signal for otherphysiological detection. This paper simply introduces digital pulse of the complete,piezoelectric sensors have a pulse, after plastic surgery to enlarge, the input in the single chip computer and control, so as to measure the number of times a minute pulse, simple and quick. Through observing the pulse signal, can check the health of the body, usually used for health centres and hospitals. Keywords: Pulse meter; Pulse signal; Piezoelectric sensors

数显式脉搏测试仪的设计

内容摘要 脉搏是常见的生理现象,是心脏和血管状态等重要生理信息的外在反映;因此,脉搏测量不仅为血压测量、血流测量及其他生理检测提供了生理参考信息,而且脉搏波本身也能给出许多有诊断价值的信息。因此研究数显式脉搏测试仪有着非常重要的意义。 本课题要求设计的数显式脉搏测试仪,使脉搏跳动次数以十进制的数在数码管上显示出来。相对比较直观、方便。 数显式脉搏测试仪主要由传感器、放大与整形电路、控制电路、计数器、译码器和显示管构成。 数显式脉搏测试仪能够测量人在一分钟的脉搏数,并以数字形式显示,测量的脉搏数范围40-200次/m in,适用于各个年龄及性别的人。 一、概述 (1)传感器:将脉搏转换成相应的电脉冲信号; (2)放大电路:对微小电脉冲信号进行放大; (3)555单稳态电路:产生固定时间(1分钟或半分钟)的控制信号,作为计数器的门控,使计数器只有在此期间内才进行计数; (4)555施密特:使电脉冲信号变为规则的方波信号; (5)计数、译码、显示电路:在门控信号作用期间,对电脉冲信号进行计数,由译码器译码,再由数码管显示计数值。 二、方案设计与论证 数显式脉搏测试仪的功能是用十进制来显示人体在1min时间内的脉搏的跳动次数。所以,其设计部分可分为两部分:一部分为传感器将脉搏的跳动转换为电压信号,并加以放大,滤波和整形转化为数字信号;另一部分是在短时间内(30s 和60s)测出每分钟的脉搏次数,并加以数字显示。 满足上述设计思路的具体方案有以下两种: 方案一 测量脉搏跳动次数所需时间,然后换算为分钟的脉搏次数。 方案二在单位时间内对脉搏跳动次数进行计数,并数字显示器数值,从而得到每分钟的脉搏次数。 这两种方案比起来,第一种方法的测量误差比较小,但实际起来电路要复杂些。第二种方案比较直观,所需的电路结构更简单些。更简单些;为了使脉搏计轻巧而便宜,通常采用第一种方案。本文进行的设计就基于这一方案。 单元电路设计与分析 1、传感器 为了把脉搏转换成电信号,采用压电式传感器。它有两种基本类型:石英晶体和压电陶瓷。前者温度稳定性和机械强度都很高,工作温度范围宽,转换精度也高。而压电陶瓷是人工制造的压电材料。优点是压电系数大、灵敏度高、价格便宜,只是温度稳定性和强度不如石英晶体。 目前应用更多的是压电陶瓷。它在性能上能满足脉搏计的要求,而且成本低是一个重要因素。 2、放大 此电路主要由同相比例放大电路组成。其中放大倍数A v=1+R3/Rv2。 3、滤波

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