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- 概要
- 一、研究的主要内容
- 光电传感器检测原理
- 二、硬件设计说明
- 3.1 总设计方案
- 三、电路原理图
- 四、结论
概要
在我们现在的日常生活中脉搏心率测量仪器的使用已经越来越广泛了。为了使脉搏心率测量仪在简便性和精度方面有所提高，本课题的目的是设计一种基于52单片机的脉搏心率测量仪。系统以STC89C52单片机中央处理单元，以红外反射式传感器ST188为检测原件，并利用单片机系统内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；STC89C52单片机；红外反射式传感器
一、研究的主要内容
本次的计划是基于51单片机的心率体温采集计的制作。STC89C52是这次我使用的51单片机，心率采集设备是用ST188作为红外传感器。通过ST188对脉搏的信号进行采集，并且经过滤波电路，陷波电路，对前期的波形进行处理，继而进行滤波整形，去除获得心率脉冲中的杂波数据，并通过比较器传输方波信号，传输给单片机进行处理，达到心率脉冲以和温度的提取。单片机把采集的脉搏信号进行相应处理，最终传送出相应的心跳值，并传输给LCD1602显示屏进行准确显示，达到能够读取的效果。
在心电提取的时候，此次的计划也设计了正常的数字式时钟功能，经过键盘来判定有没有能够测量或者是体现时间，数字式时钟功能通过使用51单片机内部的定时器进行准确的时间定计算，同时在LCD1602上显示当时的设定时间，当测试键按下时，单片机会主动对脉搏信号进行提取，将触发蜂鸣器就会报警，高低限制可以通过按键输入进行设置，而且断电后主动存放在单片机里面的EEPROM存储设备里。
这次的设计将包含相关文献资料的查询和阅读，原理图的制作，程序的编程，运行，以及后面的实物设计，通过设计研究基于51单片机的心率测试系统的可靠性，并在设计中提升自己的硬件设计和编程水平，达到学习知识的目的。
光电传感器检测原理
检测原理是: 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，组织半透明度则增大；这种现象在人体组织较薄的手指尖、耳垂等部位最为明显[5]。因此本设计将红外发光二极管产生的红外线照射到人体的手指部位，经过手指组织的反射和衰减由装在该部位旁边的光敏三管来接收其透射光并把它转换成电信号。由于手指动脉血在血液循环过程中呈周期性的脉动变化，所以它对光的反射和衰减也是周期性脉动的, 于是红外接收三极管输出信号的变化也就反映了动脉血的脉动变化。故只要把此电信号转换成脉冲并进行整形、计数和显示[9]，即可实时的测出脉搏心率的次数。
二、硬件设计说明
3.1 总设计方案
前面对心电信号额特点做出了详细的分析，此次设计主要通过脉搏对心电信号进行采集，脉搏产生的信号同样十分微弱，为了去除电路中存在的杂质，以及周围存在的工频干扰，我查阅了相关的资料，了解了小信号放的相关设计，这里我选取了一款整形放大芯片，来设计此次的心率采集装置，在这里我使用的中央处理单元是STC89C52，它的作用是对信号进行处理并且将心率的大小在显示屏幕上显示，为了方便设计，我对各模块电路进行了分步设计，设计的总模块框图见(3.1)
图3.1 总设计框图本次设计的单片机以及他的外围电路图
图3.9 单片机外围电路图
三、电路原理图
四、结论
本设计在研究了很多相关资料的基础上，分析了心电检测仪器的工作原理，设计了相关的放大，滤波电路，并用STC89C52对心电信号进行处理。 软件部分采用C语言设计了QRS波参数检测的模块。系统达到了预期的目的，在模拟信号中采用双T容阻有源陷波器，大大减小了50HZ的工频干扰。
尽管在做本设计的过程中在应用滤波器对心电信号进行采集方面得到了一些认知，但是设计方面还存在一些问题，电路还是会受到工频干扰的影响，所以必须进一步的改进硬件电路或采用功能更全面的芯片对心电信号进行处理，从而更好的对心电信号进行分析。
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