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................................................................................................................................... ３1.1 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..................................................................................................................... ５2.1 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................................................................................................................. １１3.1 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............................................................................................................. １７4.1 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王晨（东南大学信息科学与工程学院11级南京 211189）摘要本设计方案的主要内容是设计一个由信号采集电路、滤波整形电路、计数显示电路组成的实时心率采集系统。

本系统MSP430F149单片机为核心控制芯片，SC0073微型压电式脉搏波传感器采集信号，经信号处理电路后将脉冲信号送入单片机，并在12864液晶显示器上进行实时数据显示。

同时，本设计采用MSP430F149 作为下位机，PC机作为上位机——于.net Framework4.0框架下利用C#语言开发的的心率测试仪控制系统，通过RS-232串口通信协议将数据传输到PC 机上，我们可以方便地监测测量参数。

本文设计的心率测试仪使用方便，只需将传感器轻靠动脉处，即可实时显示出心率。

该系统运行稳定，实时性强，安全可靠，系统通用性好，移植、扩展方便，同时具有低成本、低功耗、操作简单等优点，对心血管疾病的早期诊断具有重要的意义。

【关键词】传感器滤波整形电路串口通信上位机设计AbstractThe main contents of this design is to design a circuit from the signal acquisition, filtering shaping circuit, counting acquisition system displays real-time heart rate circuit composed. This system MSP430F149 microcontroller as the core control chip, SC0073 Micro Piezo pulse wave sensor signal acquisition by the pulse signal after signal processing circuit into the microcontroller and LCD display on the 12864 real-time data display. Meanwhile, the design uses MSP430F149 as the next crew, PC machine as a PC——under. Net Framework4.0 framework using C # language developed heart rate tester control system, via RS-232 serial communication protocol to transfer data to a PC, we can easily monitor the measured parameter. This design of the heart rate tester easy to use, simply by a light sensor artery, heart rate can be displayed in real time. The system is stable, real-time, secure, system versatility, easy to transplant, expansion, and low cost, low power consumption, easy operation, etc., has important significance for the early diagnosis of cardiovascular diseases.【Keywords】Sensor filter shape circuit design of serial communication between PC第一章绪论1.1医学常识心率(Heart Rate)：用来描述心动周期的专业术语，是指心脏每分钟跳动的次数,以第一声音为准。

心电信号是一种非常弱且频率较低的信号，一般幅值在0.05～5mV，频率在0.05～100Hz。

结构特征：心脏是一厚壁的肌性器官，由左右2心房和左右2心室4个心腔组成。

心脏的自动节律性收缩，推动血液在循环系统的各种血管中环流，使机体各组织、器官能不断地吐故纳新、新陈代谢。

正常成年人安静时的心率有显著的个体差异，平均在75次/分左右(60—100次/分之间)。

心率可因年龄、性别及其它生理情况而不同。

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。

同一个人，在安静或睡眠时心率减慢，运动时或情绪激动时心率加快，在某些药物或神经体液因素的影响下，会使心率发生加快或减慢。

经常进行体力劳动和体育锻炼的人，平时心率较慢。

健康成人的心率为60～100次/分，大多数为60～80次/分，女性稍快；3岁以下的小儿常在100次/分以上；老年人偏慢。

成人每分钟心率超过100次（一般不超过160次/分）或婴幼儿超过150次/分者，称为窦性心动过速。

常见于正常人运动、兴奋、激动、吸烟、饮酒和喝浓茶后。

也可见于发热、休克、贫血、甲亢、心力衰竭及应用阿托品、肾上腺素、麻黄素等。

如果成人的心率在160～220次/分，则称为阵发性心动过速。

心率低于60次/分者（一般在40次/分以上），称为窦性心动过缓[5]。

可见于长期从事重体力劳动和运动员；病理性的见于甲状腺机能低下、颅内压增高、阻塞性黄疸、以及洋地黄、奎尼丁或心得安类药物过量或中毒。

如心率低于40次/分，应考虑有房室传导阻滞。

心率过快超过160次/分，或低于40次/分，大多见于心脏病病人，病人常有心悸、胸闷、心前区不适，应及早进行详细检查，以便针对病因进行治疗。

心电图如图1-1所示。

图1-1 心电图脉搏波：人体心室周期性的收缩和舒张导致主动脉的收缩和舒张,使血流压力以波的形式从主动脉根部开始沿着整个动脉系统传播,这种波称为脉搏波。

脉搏波所呈现出的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息,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。

正常人脉搏数为60～80次/分钟，婴儿为90～100次/分钟，老人为100～150次/分钟。

脉搏波如图1-2所示。

图1-2 脉搏波心率与脉搏的联系：心率与脉搏在身体正常的时候是相等的，只有在心脏出现疾病的时候出现。

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特点，在实际应用中得到广泛运用。

本监测系统的有效测量范围为60次－199次/分钟。

检测的基本原理是：随着心脏的搏动，波动压力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沖并进行整形、计数和显示，即可实时地测出脉搏的次数。

1.2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。

1.3心率测试仪的组成框图系统框图如图1-3。

图1-3 心率测试仪的系统框图1.4心率测试的基本过程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，本文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，将脉搏压力信号转化为电压信号，经信号放大电路对其进行放大，再经过滤波器，滤去干扰信号，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，同时利用串口通信将数据传送至上位机系统，在上位机中进行数据分析，得出健康报告。