1、LOGO指指导教教师：张秀秀丽基于单片机的心率计设计基于单片机的心率计设计n班级：班级：09 09电工电工3 3班班n学生：学生：李李 平平n学号：学号：2009401020325 2009401020325n 背景：进入背景：进入21世纪以来，科技不断的发展，世纪以来，科技不断的发展，电子产品越来越多，系统的价格越来越便宜；电子产品越来越多，系统的价格越来越便宜；产品的科技含量比例也越来越大，性能越来越产品的科技含量比例也越来越大，性能越来越可靠。人们日常的生产、生活都在慢慢走向高可靠。人们日常的生产、生活都在慢慢走向高度自动化和智能化。而我们的心率计却不是那度自动化和智能化。而我们的心率计
2、却不是那么理想。么理想。n意义：为了提高心率测量的精确性与速度，多意义：为了提高心率测量的精确性与速度，多种心率监测仪被运用到医学上来，从而开辟了种心率监测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一条全新的医学诊断方法。所以研究这款心率。所以研究这款心率计。计。系统的背景及意义系统的背景及意义部分模块的选择部分模块的选择u1方案的对比与选择方案的对比与选择 传感器的选择传感器的选择 压电式和光电式压电式和光电式 压电式：压电式的检测方法是利用压力传感器或压电式：压电式的检测方法是利用压力传感器或振动传感器将人体脉搏振动转换成电信号。振动传感器将人体脉搏振动转换成电信号。光电式：光电
3、式检测方法是利用光电传感器检测光电式：光电式检测方法是利用光电传感器检测人体内血液流动时对光的透过率或反射率不同而将人体内血液流动时对光的透过率或反射率不同而将其转换成电信号的方法。其转换成电信号的方法。由于振动容易受到干扰且误差较大，而光电式传由于振动容易受到干扰且误差较大，而光电式传感器感应效果灵敏且抗干扰能力较强。从成本方面感器感应效果灵敏且抗干扰能力较强。从成本方面两者之间也没有太大差别，制作成本都比较低廉。两者之间也没有太大差别，制作成本都比较低廉。因此我选择光电式传感器因此我选择光电式传感器u电源的选择电源的选择 刚开始我是想直接外加刚开始我是想直接外加AC220V电源，然后经电源
4、然后经过心率计内部变压器降压为过心率计内部变压器降压为AC12V，在通过整流桥，在通过整流桥变为变为DC12V，最后通过，最后通过IC芯片，滤波电容以及分压芯片，滤波电容以及分压电阻将输出电压降为稳定的电阻将输出电压降为稳定的DC5V,给单片机和给单片机和LED显显示供电。示供电。但是后来想着这样的设计大大违背了我的设计初但是后来想着这样的设计大大违背了我的设计初衷，我想要的是一个使用简单，轻便，精确，续航能衷，我想要的是一个使用简单，轻便，精确，续航能力强且易于携带的。那么我的手机给了我灵感，我可力强且易于携带的。那么我的手机给了我灵感，我可以直接选择以直接选择DC12V可充电锂电池，然后
5、就可以直接可充电锂电池，然后就可以直接通过通过IC芯片等输出芯片等输出DC5V给单片机供电。放弃了变压给单片机供电。放弃了变压器之后我的心率计就会轻便很多，且易于携带而且续器之后我的心率计就会轻便很多，且易于携带而且续航能力并没有被削弱。反而在停电时，依然可以使用。航能力并没有被削弱。反而在停电时，依然可以使用。只是需要及时进行充电。只是需要及时进行充电。u主要测量原理主要测量原理 本设计将红外发光二极管产生的红外线照射本设计将红外发光二极管产生的红外线照射到人体手指部位，经过手指组织的反射和衰减由到人体手指部位，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转装在该部位旁
6、边的光敏三管来接收其透射光并转换成电信号。由于手指动脉血在血液循环过程中换成电信号。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也是周期性脉动,于是红外接收三极管输出信号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。只要把此的变化也就反映了动脉血的脉动变化。只要把此电信号转换成脉冲并进行整形、计数和显示，即电信号转换成脉冲并进行整形、计数和显示，即可实时的测出心脏跳动的次数。可实时的测出心脏跳动的次数。系统总体硬件结构系统总体硬件结构系统系统结构框图结构框图1 信号采集电路信号采集电路系统硬件电路
7、系统硬件电路2 2 信号放大电路信号放大电路荆楚理工荆楚理工荆楚理工荆楚理工3013301330133013届届届届本科本科本科本科生生生生学位论文学位论文学位论文学位论文答辩答辩答辩答辩3 3 单片机处理电路单片机处理电路系统软件设计系统软件设计1 1 主程序流程主程序流程主程序流程主程序流程2 2 中断程序流程中断程序流程中断程序流程中断程序流程系系统统干干扰扰分析及分析及处处理措施理措施 1 系系统外界干外界干扰 为了提高了提高该监测系系统的精确度，系的精确度，系统首先要解决的是首先要解决的是硬件方面的干硬件方面的干扰问题。在光。在光电式心率式心率监测系系统的的测量量过程程中，前端中，前
8、端测量到的心率信号十分微弱，容易受到外界量到的心率信号十分微弱，容易受到外界环境境干干扰，其中主要的干，其中主要的干扰源有源有测量量环境光干境光干扰、电磁干磁干扰、测量运量运动等。等。2 解决措施解决措施 （1）在指套式）在指套式传感器的内感器的内层表面涂一表面涂一层吸光材料，能有吸光材料，能有效减少二次反射光的干效减少二次反射光的干扰。（2）通）通过低通低通滤波器可以有效波器可以有效滤除工除工频干干扰。（3）改善指套式）改善指套式传感器的机械抗运感器的机械抗运动性，比如性，比如说使指套使指套能能够更更紧的套在手指上，不易松的套在手指上，不易松动 设计检测设计检测测量量结果与果与实际值进行比行
9、比较标准的心跳次数是以型号标准的心跳次数是以型号T006T006的富林多功能听诊器测出的心跳的富林多功能听诊器测出的心跳次数，结果如下。次数，结果如下。表表6.1 6.1 测量结果测量结果标准第一次测量第二次测量第三次测量第四次测量第五次测量686467666763727071696970767675757473828080798180858383858284我们看到测量结果与实际结果在误差允许范围内，故设计比较成功我们看到测量结果与实际结果在误差允许范围内，故设计比较成功我们看到测量结果与实际结果在误差允许范围内，故设计比较成功我们看到测量结果与实际结果在误差允许范围内，故设计比较成功致谢致
10、谢 四年大学生活即将四年大学生活即将结束，束，这四年中，我收四年中，我收获了知了知识，收，收获了友了友谊，更收，更收获了了为人人处事的道理。事的道理。感感谢学校学校为我提供我提供这个自我个自我发挥的舞台，的舞台，让我在我在这里尽情展里尽情展现了自己的才能。在了自己的才能。在这个大家庭里，个大家庭里，我和同学我和同学们共同生活，共同学共同生活，共同学习。感感谢学院各学院各级领导，为我我们创造的良好的学造的良好的学习氛氛围，感，感谢各位老各位老师和我的朋友，以及和我的朋友，以及09电工工3班的各位同学班的各位同学们，你，你们的关心与帮助使我能的关心与帮助使我能够更好地成更好地成长。同。同时也感也感谢毕业设计指指导老老师张秀秀丽老老师，您的指，您的指导和教和教诲将我将我领进了了单片机片机这一一扇大扇大门。您耐心的教学。您耐心的教学态度、度、乐观的生活的生活态度深度深深地影响着我，是您深地影响着我，是您细心心认真地指真地指导我的我的毕业设计，指出我的不足之，指出我的不足之处，以使我及，以使我及时修改更正修改更正。结束结束 谢 谢答辩人：李平答辩人：李平答辩人：李平答辩人：李平 20132013年年年年6 6月月月月1 1日日日日
