基于51单片机的脉搏测量仪设计
基于51单片机脉搏测量仪答辩课件
基于51单片机脉搏测量仪答辩课件一、引言随着现代生活节奏的加快，人们的身体健康问题日益凸显，特别是心血管疾病的发病率逐年上升。
因此，快速、准确地测量脉搏成为保持健康的重要手段。
本课题基于51单片机设计了一款脉搏测量仪，使脉搏的测量变得更加简便、快捷。
本次答辩主要介绍脉搏测量仪的设计原理、硬件实现、软件设计以及实验验证等内容。
二、设计原理脉搏测量仪主要通过红外线反射原理来测量脉搏。
当心脏跳动时，人体的血液流动会导致手指末梢的颜色发生变化。
脉搏测量仪通过红外线发射二极管和接收二极管实现红外光的发射和接收。
当手指按压在传感器上时，发射二极管的红外光被皮肤吸收，通过接收二极管接收到的红外光信号变化来测量脉搏。
三、硬件实现本设计的硬件主要包括传感器模块、信号处理模块和显示模块。
传感器模块包括红外线发射二极管、接收二极管和运算放大器。
红外线发射二极管和接收二极管通过导线连接到51单片机的I/O口。
信号处理模块包括运算放大器以及带通滤波器，用来放大和滤波信号。
显示模块通过数码管显示测量得到的脉搏数值。
四、软件设计本设计的软件主要由嵌入式C程序编写。
通过定时中断采集传感器模块输出的模拟信号，再经过A/D转换得到数字信号。
通过带通滤波器对数字信号进行滤波处理，消除噪声干扰。
然后利用数字信号的变化来计算心率，并通过串口通信将数据传输到上位机进行显示和存储。
五、实验验证在实验室环境下，通过将脉搏测量仪与医用脉搏测量设备进行对比实验，验证了脉搏测量仪的准确性和实用性。
实验结果表明，基于51单片机的脉搏测量仪能够准确测量人体脉搏，并且与医用设备测量结果具有较高的一致性。
六、创新点及应用前景与传统的脉搏测量仪相比，基于51单片机脉搏测量仪具有体积小、使用方便等优点。
它可以广泛应用于医院、家庭等场景，为人们提供及时、准确的脉搏测量服务。
同时，该设计提供了一个切实可行的思路，可以借鉴和推广到其他医疗设备的设计中。
七、总结本次课题基于51单片机设计了一款脉搏测量仪，通过红外线反射原理实现了脉搏的快速、准确测量。
基于单片机的脉搏测量仪设计
基于单片机的脉搏测量仪设计作者：肖勤彭森来源：《卷宗》2017年第11期摘要：脉搏测量仪在我们的日常生活中已经得到了非常广泛的应用，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。
为了提高脉搏测量仪的简便性和精确度，本课题设计了一种基于51单片机的脉搏测量仪。
系统以STC89C52单片机为核心，以光电传感器利用单片机系统内部定时器来计算时间，由光电传感器感应产生信号，单片机通过对信号累加得到脉搏跳动次数，时间由定时器定时而得。
系统运行中可以通过观察指示灯闪烁，若均匀闪烁说明测量值准确。
系统停止运行时，能够显示总的脉搏次数和时间。
经测试，系统工作正常，达到设计要求。
本设计利用红外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。
系统可以供用户测量当时的脉搏次数，同时还可以设定上限次数和下限次数，当测量的范围超过设定的范围则驱动蜂鸣器报警提醒，除此外用户还可以设定每天闹钟提醒测量，时间可以自行设定，结果最终可以把采集到的脉搏信号显示在LCD1602上。
关键词：STC89C52；脉搏测量仪；LCD显示器；光电传感器1 引言脉搏测量在有脉搏时遮挡光线，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。
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。
系统可以供用户测量当时的脉搏次数，同时还可以设定上限次数和下限次数，当测量的范围超过设定的范围则驱动蜂鸣器报警提醒，除此外用户还可以设定每天闹钟提醒测量，时间可以自行设定。
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。
系统以STC89C52单片机为核心，以光电传感器利用单片机系统内部定时器来计算时间，由光电传感器感应产生信号，单片机通过对信号累加得到脉搏跳动次数，时间由定时器定时而得。
系统运行中可以通过观察指示灯闪烁，若均匀闪烁说明测量值准确。
(完整版)基于C51单片机的脉搏测量仪毕业设计论文
摘要脉搏传感器采样脉搏信号，采用STC89C51单片机作为控制器，脉搏传感器输出方波传入单片机，单片机每接收一个脉冲波形，数码管就计数一次。
脉搏次数超限时用蜂鸣器报警。
三极管加大功率，驱动器件工作。
单片机软件设计，设置中断向量，编程执行。
关键词：STC89C51单片机、脉搏测量仪、软件设计Abstract:Pulse sensor sampling pulse signal, using STC89C51 MCU as controller, pulse sensor output square wave into single chip microcomputer chip, each receiving a pulse waveform, digital tube counting time. Pulse frequency overrun with buzzer alarm. The three transistor to increase power, driving device. MCU software design, set the interrupt vector, programming executive.Key words: STC89C51 monolithic integrated circuit. pulse measuring instrument. Software design.目录引言 (1)1 系统方案选择与论证 (1)1.1 任务 (1)1.2 要求 (1)1.3 系统基本方案 (1)1.3.1各个部分电路的方案选择及论证 (1)1.3.2系统各模块的最终方案 (2)2.系统硬件设计 (3)2.1单片机处理电路 (3)2.1.1STC89C51系列单片机的主要性能特点 (3)2.1.2C51系列单片机的基本组成 (4)2.2 复位电路 (6)2.2.1单片机复位电路 (6)2.2.2测试复位电路 (7)2.3 振荡电路 (7)2.4 脉搏传感器部分 (8)2.4.1HK-2000A 集成化脉搏传感器 (8)2.4.2脉搏传感器接收电路 (9)2.4.3电源电路 (10)2.5显示报警部分 (10)2.5.1数码管显示电路 (10)2.5.2报警电路 (11)3 软件设计 (11)3.1 程序设计 (11)3.2 程序调试 (13)4结论 (18)谢辞 (19)参考文献 (20)附录 (21)引言脉搏波所呈现出来的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息，能反映出人体心血管系统中许多生理疾病的血流特征。
基于51单片机脉搏测量仪
基于51单片机脉搏测量仪
本文介绍一种用单片机制作的脉搏测量仪，只要把手指放在传感器内，很快就可以精确测出每分钟脉搏数，测量的结果用三位数字显示出来。
一、电路工作原理
电路原理见附图。
电路由传感器电路、信号放大和整形电路、单片机电路、数码显示电路等四部分组成。
传感器由红外线发射二极管和接收二极管组成，测量原理如下：将手指
放在红外线发射二极管和接收二极管之间，血管中血液的流量随着心脏的跳动
变化，由于手指放在光的传递路径中，血管中血液饱和度的变化将引起光的传
递强度变化，此变化和心跳的节拍相对应，因此红外接收二极管的电流也跟着
心跳的节拍改变，使得红外接收二极管输出与心跳节拍相对应的脉冲信号。
该
脉冲信号经F1~F3、R3~R5。
C1、C2等组成的低通放大器放大，
F4、R6、R7、C3组成的放大器进一步放大后，送给由F5、F6、RP1、R8等组成的施密特触发器整形后输出，作为单片机的外部中断信号。
电路中的可变电
阻RP1用来调整施密特触发器的阈值压。
IC2、X1、R10、C5等组成单片机电路。
单片机对由P3.2输入的脉冲信号进行计算处理后，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，VD3点亮一次。
三只数码管VT1~VT3、R12-R21等组成数码显示电路。
本机采用动态扫描显示方式，使用共阳数码管，P3.3~P3.5口作三只数码管的动态扫描位驱动码输出，通过三极管VT1-VT3驱动数码管。
P1.0-P1.6口作数码管段码输出。
二、软件设计。
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；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。
基于单片机的人体脉搏检测系统设计
基于单片机的人体脉搏检测系统设计摘要脉搏波所呈现出来的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息，能反映出人体心血管系统中许多生理疾病的血流特征。
本课题是人体脉搏测量仪的设计。
由于脉搏信号的特殊性，在设计时必须要注意实现测量的准确。
该系统的重点就在于要求实现测量的简便化和精确化。
系统测量出人体一分钟的脉搏，并且保证误差在2次以内。
本系统以89S51单片机作为中心，通过使用单片机来实现系统最核心的计算脉搏功能。
在信号的前端处理上，使用压电陶瓷片采集人体脉搏信号，然后经过AD620放大，施密特触发器整形，低通滤波器滤波等一系列操作，将脉搏信号转换为同频率的脉冲信号输入到单片机内，并利用单片机对其进行计数。
计数的方法是利用单片机的计时器，然后由该周期计算出频率，继而就可以求出一分钟的脉搏数。
计数结果将最终送至液晶屏1602来进行显示。
虽然压电陶瓷片的性能并非很好，在信号的采集上不能实现非常精确的采集，但是它的价格低廉，并且在经过系统的信号调理电路后，也能比较满意的实现我们所要实现的目标。
系统运行中能显示脉搏次数和时间，系统停止运行时，能够显示总的脉搏次数和时间。
本文首先描述本设计的整体思路，然后介绍各个部分设计中的细节问题，最后提出一些完善本设计的改进意见。
关键字：脉搏测量；压电陶瓷片；液晶显示屏；单片机THE DESIGN OF HUMAN PLUSE DETECTION SYSTEMBASED ON MCUABSTRACTThe shape, intensity, speed, and rhythm of pulse signals mostly reflect the physical and pathological characters of heart-blood system in human bodies. This topic is a design of body pulse measuring instrument. Because of the specificity of the pulse signal, the design must pay attention to achieve an accurate measurement.The point of this design is the simple and precise of the measurement.We need to measure the pulse of the human body in one minute,and to ensure that the error in less than 2 times..The whole system is center on single-chip microcomputer 89s51,using the signle-chip to achieve the system core function of counting pulse.In the front-end of the signal, we use piezoelectric ceramics to collect the signal of the human body pulse.And then,after after amplification of the AD620, shaping of the 555, filtering of the low-pass filter and other operations,the signal will be converted to the pulse signal with the same frequency,and this signal will be input to the single-ship.The single-ship will count to this.The method of counting is using the timer of the single-ship,and then use the cycle,get the frequency,by the frequency,we can get the number of the one-minute pulse. The final result of the count will display in the 1602 LCD screen.Although the performance of the piezoelectric ceramics is not very good,in the signal collection.it can’t do it very precise.But its price is very low,and after the signal conditioning circuit of the system,the signal can be quite satisfactory to achieve our objectives. At the beginning of the paper, the integral notion of the device design is brought out. Afterwards, the detail information of each part is narrated. At last part, some suggestions for improving the device are provided.Key words:Pulse measurement; piezoelectric ceramics; LCD; single-ship目录1 绪论 (1)1.1课题背景及目的 (1)1.2国内外研究状况及发展趋势 (2)1.3课题研究难点 (3)1.3.1 抗干扰 (3)1.3.2 低噪声、低漂移 (3)1.4课题主要研究内容 (4)2 系统总体设计 (5)2.1系统硬件电路设计方案 (6)2.1.1传感器的选择 (6)2.1.2 单片机的选择 (8)2.1.3 信号调理电路的选择 (9)2.2系统软件设计方案 (10)2.2.1 脉搏波动频率测量方案的选择 (10)2.2.2 单片机工作方式的选择 (10)2.2.3 显示电路方案的选择 (11)3 系统硬件设计 (11)3.1一级放大电路的设计 (12)3.2二阶滤波器电路的设计 (14)3.3第二级放大电路的设计 (17)3.4整形电路 (18)3.5定时计数电路的设计 (21)3.6显示电路的设计 (22)4 系统软件设计 (25)4.1主程序流程的设计 (25)4.2定时器/计数器中断程序流程的设计 (26)4.3显示程序流程的设计 (27)5 总结与展望 (28)参考文献 (29)致谢 (31)附录 (32)附录A原理图 (32)附录B主程序 (33)附录C显示程序 (37)附件附件A开题报告附件B译文及原文影印件1 绪论1.1课题背景及目的脉搏是临床检查和生理研究中常见的生理现象[1]，包含了反映心脏和血管状态的重要生理信息。
基于单片机的远程监控脉搏测量仪设计共3篇
基于单片机的远程监控脉搏测量仪设计共3篇基于单片机的远程监控脉搏测量仪设计1基于单片机的远程监控脉搏测量仪设计近年来，随着科技的发展，智能医疗设备成为了研究的热点之一。
远程监控脉搏测量仪作为智能医疗设备的一种，它的出现为医疗行业带来了很大的便利和改善。
本文将介绍基于单片机的远程监控脉搏测量仪的设计思路。
一、前期准备在实际设计前，需要进行前期准备工作，包括了解脉搏测量原理、单片机的基本原理和网络通信原理。
在此基础上，我们还需要对脉搏测量仪进行分析和测试，以确定脉搏信号的特征参数和采样周期等重要参数。
二、硬件设计1.传感器模块脉搏测量仪的核心部分是传感器模块。
传感器模块的设计需要兼顾数据精度和实现难度。
在本设计中，我们采用了压力传感器模块，它是一种成本较低、测量精度较高的传感器。
在使用时，压力传感器模块根据脉搏的频率产生相应的压力波形，传感器模块通过变换电路将压力信号转换为电信号，然后输入到单片机系统中进行处理。
2.单片机系统本设计采用的是AT89S51单片机，它是一种高性价比的通用单片机。
单片机系统由单片机、AD转换器、RAM、ROM、EEPROM 等部分组成。
单片机通过AD转换器将模拟信号转换为数字信号，存储在RAM中，并通过通讯模块与用户终端进行交互和传输。
3.通讯模块在远程监控中，通讯模块是非常重要的组成部分。
通讯模块用于将单片机系统采集到的脉搏信号通过网络传输到用户终端。
在本设计中，我们采用的是ESP8266 Wi-Fi模块，它是一种高集成度的Wi-Fi芯片，具有低功耗、可靠性高等优点。
三、软件设计1.程序框图在单片机程序设计过程中，程序框图十分重要。
本设计中采用的是基于C语言的程序框图。
程序框图包括了采集、处理、存储、通讯等部分，并设置了失效检测和暴力破解功能。
2.程序设计本设计的程序设计采用了汇编语言和C语言相结合的方式进行开发。
通过汇编语言实现底层驱动，用C语言进行上层应用程序开发，并通过电脑端串口调试工具进行调试。
基于AT89C51单片机的脉搏测量仪
论文以单片机数字脉搏检测仪研究对象，对脉搏频率进行实时检测同时也进行显示，当检测到的脉搏频率不在设定的健康范围内的时候，就可以进行实时报警，可以实时为我们健康进行保护，让我们自己时刻掌握自己的监控信息；同时通过本设计的初步设计到最后调试过程，体验了一个任务完成的过程。也学习到了不少新的理论知识和完成设计的耐心和毅力。经过一个学期的毕业设计实习和实践，整理了大学期间所学的基础课程和理论知识。
[9]［日］.西山一郎,兆十编著.耿連发,潘维林译.自律型机器人制作[J].科学出版社OHM社2002.3.8-102.
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[3]姜元恩，邢武；基于脉搏波速度测量的动脉硬化检测系统的设计与实现[J].自动化与仪器仪表，2007.8.12(5).
[4]姜元恩，邢武：半导体应变片式脉搏传感器在动躲硬纯检测系统中酶应用[Z].安徽省传感器技术与产业化发展论坛，2007.10.
[5]朱彤、李婉媚．脉搏波传导速度测定的新认识[J].医疗保健器具，2006．(8).
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基于51单片机的心率体温检测系统设计
目录摘要 (I)Abstract (II)引言 (1)1 控制系统设计 (2)1.1 主控系统方案设计 (2)1.2 脉搏传感器方案设计 (3)1.3 系统工作原理 (5)2 硬件设计 (6)2.1 主电路 (6)2.1.1 单片机的选择 (6)2.1.2 STC89C51的主要功能及性能参数 (6)2.1.3 STC89C51单片机引脚说明 (6)2.2 驱动电路 (8)2.2.1 比较器的介绍 (8)2.3放大电路 (8)2.4最小系统 (11)3 软件设计 (13)3.1编程语言的选择 (13)3.2 Keil程序开发环境 (13)3.3 STC-ISP程序烧录软件介绍 (14)3.4 CH340串口程序烧写模块介绍 (14)4 系统调试 (16)4.1 系统硬件调试 (16)4.2 系统软件调试 (16)结论 (17)参考文献 (18)附录1 总体原理图设计 (20)附录2 源程序清单 (21)致谢 (25)摘要随着日新月异科技发展，在心率体温测量方面，我们取得了迅速的发展，就近日而言，脉搏测量仪已经在多个领域大展身手，除了在医学领域有所建树，在人们的日常生活方面的应用也不断拓展，如检疫中心的额温枪都用到了技术先进的脉搏测量仪。
在今年的疫情爆发的同时，我们可以积极应对，利用所学的知识，方便高效地检测出人体有无异常体温，在上学签到时，我们可以利用此来检测温度，预防集体性感染事件。
为了在心率测量仪的精准性和便携性方面做出重大改变，我计划设计一种以51单片机为核心的心率体温测量仪。
我们的心率体温检测系统以STC89C51单片机为核心，借用单片机系统的内部计时器计算时间。
其大致的步骤为通过ST188光电传感器感应生成脉冲，心跳次数由单片机累计所得，其对应的时间根据定时器获取。
本设计使用的时候可以展现脉搏心率次数以及时间长短，当其终止使用的时候可以展示总的脉搏心率次数以及时间长短。
经过我的个人测试，系统成功运行，符合设计要求。
基于51系列单片机的穿戴式脉搏仪的设计
电子科技基于51系列单片机的穿戴式脉搏仪的设计作者/陈德勇、胡鸿志，桂林电子科技大学电子工程与自动化学院摘要：随着社会的不断发展，各种科研技术的不断创新，在使用常用型的电荷放大器对脉搏信号进行检测的过程中，往往会由于工作情况 的不稳定，从而导致在工作进展中出现很大的噪音，而这些高频率噪音产生的同时也附带了诸多涉及到测量精准程度等诸多问题。
因此基 于51系列的单片机一种具备高精准程度的脉搏测量仪运用而生。
该种设备的产生建立了在进行脉搏信号检测的过程中去除高频率噪音的模 型，该仿真模型可以在仿真的条件下，完成最佳理想状态的脉搏波形运行人工加噪从而用来模拟实际的脉搏波。
整个基于51系列单片机的 穿戴式脉搏仪的设计具有了相对更为稳定，测量更加精准以及抗干扰性能强的诸多优点，因此本文对此设计进行简要分析。
关键词：基于51系列单片机；穿戴式；脉搏仪引言我国当前在市面上的电子脉搏仪，绝大多数采用的都是 压电式的传感器进行人体信息的采集，而该种电子脉搏仪的 制作方式过于简单，且结构也相对较为简化操作较为方便，但是在诸多优点的同时也存在一定的不足，就是该脉搏仪很 容易受到空气的波动或者温度的变化等诸多不可控因素[2]，导致脉搏仪出现检测精准程度降低等缺点。
而高精准程度的 电子脉搏仪由必须要加大成本投入，因此设计一款噪音较 小、测量精准程度较高且方便携带的一种脉搏测量仪是必然 的[3]。
本文所研究的基于51系列的单片机穿戴式脉搏仪的 设计，是通过借助手指对红外光线进行照射，从而能够有效 的控制外界诸多干扰因素，通过人体脉搏的跳动从而对血流 量完成检测。
1.穿戴式脉搏仪电路设计■ 1.1脉搏仪系统电路该脉搏仪的主要系统中所依据的主要电路包括了对电 路的获取、对滤波进行放大的电路以及整形电路等组件构 成，如图1所示。
当人体的脉搏在不停的跳动时就会造成 体内的血液流通，引发产生透光性的变化，当指尖在红外光 的照射情况下，就会使得由于透光性的不断改变[4]。
基于AT89C51单片机的脉搏测量仪设计
基于AT89C51单片机的脉搏测量仪设计
李宏恩;周晋阳
【期刊名称】《山西电子技术》
【年(卷),期】2015(000)002
【摘要】脉搏测量是临床诊断中常用的方法.为了提高脉搏测量的简便性和精确度,本课题设计了一种基于51单片机的脉搏测量仪.系统以AT89C51单片机为核心,由发光二极管和光敏三极管共同构成光电传感器采集人体脉搏信号,将采集到信号经由放大整形电路处理后送入到单片机,利用单片机系统内部定时器来计算时间,对脉冲次数累加,从而计算出每分钟脉搏跳动的次数.
【总页数】3页(P3-5)
【作者】李宏恩;周晋阳
【作者单位】长治医学院生物医学工程系,山西长治046000;长治医学院生物医学工程系,山西长治046000
【正文语种】中文
【中图分类】TN353
【相关文献】
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2.基于STM32单片机的脉搏血氧测量仪的设计 [J], 卢妙婷;鄢艳红
3.基于单片机的体温脉搏测量仪设计 [J], 李亚妹;杨川
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基于51单片机的脉搏测量仪设计基于51单片机的脉搏测量仪设计延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）题目：数字心率计的设计专业：电子信息工程姓名：学号：指导教师：职称：毕业时间：数字心率计的设计摘要：本文是基于51单片机数字心率计的设计，采用了红外对管传感器和光电转换原理进一步实现对心率的检测。
心率计通过感知手指内的微弱波动来接收信号，可以避免人工听诊器所带来不必要的麻烦。
心率传感器采样脉搏信号，采用STC89C52单片机作为控制器，心率传感器输出方波传入单片机，单片机每接收10个脉冲波形，数码管就计数一次。
这样就实现了心率计数的功能，进一步达到了检测疾病的目的。
关键词：STC89C52单片机、心率计数器、LM358 Ⅰ目录摘要I AbstractII 第1章概述1 1.1 选题的背景和意义1 1.2 脉搏测量仪的发展与应用2 第2章脉搏测量仪系统结构4 2.1 光电脉搏测量仪的结构4 2.2工作原理5 2.3光电脉搏测量仪的特点5 第3章硬件系统7 3.1 控制器7 3.1.1 STC89C52 简介7 3.1.2 STC 89C52 的特点7 3.1.3 STC 89C52 的结构7 3.2脉搏信号采集9 3.2.1光电传感器的原理10 3.2.2光电传感器的结构10 3.2.3 光电传感器检测原理11 3.2.4信号采集电路11 3.3信号放大12 3.3.1放大器的介绍12 3.3.2 放大电路13 3.4 波形整形电路14 3.5单片机处理电路16 3.6 显示电路17 3.6.1 LED数码管的综述18 3.6.2 LED数码管的结构18 3.6.3 LED数码管的显示方法19 3.6.4 脉搏测量仪电路原理图20 第4章软件系统21 4.1 主程序流程：21 4.2 定时器中断程序流程：21 4.3 INT中断程序流程：22 4.4 显示程序流程：23 4.5 软件说明23 第五章抗干扰措施及使用方法24 5.1抗干扰措施24 5.1.1环境光对脉搏传感器测量的影响24 5.1.2电磁干扰对脉搏传感器的影响24 5.1.3 测量过程中运动噪声的影响25 5.2测量仪使用方法25 第6章系统调试26 6.1 系统调试26 6.2 系统检验27 6.3 误差分析28 第七章总结与展望29 参考文献31 附录33 致谢39 第1章概述 1.1 选题的背景和意义脉搏携带有丰富的人体健康状况的信息，自公元三世纪我国最早的脉学专著《脉经》问世以来，脉学理论得到不断的发展和提高。
在中医四诊（望、闻、问、切）中，脉诊占有非常重要的位置。
脉诊是我国传统医学中最具特色的一项诊断方法，其历史悠久，内容丰富，是中医“整体观念”、“辨证论证”的基本精神的体现与应用。
脉诊作为“绿色无创”诊断的手段和方法，得到了中外人士的关注。
但由于中医是靠手指获取脉搏信息，虽然脉诊具有简便、无创、无痛的特点易为患者接受，然而在长期的医疗实践中也暴露出一些缺陷。
首先，切脉单凭医生手指感觉辨别脉象的特征，受到感觉、经验和表述的限制，并且难免存在许多主观臆断因素，影响了对脉象判断的规范化；其次，这种用手指切脉的技巧很难掌握；再则，感知的脉象无法记录和保存影响了对脉象机理的研究。
脉诊的这种定性化和主观性，大大影响了其精度与可行性，成为中医脉诊应用、发展和交流中的制约因素。
为了将传统的中医药学发扬光大，促进脉诊的应用和发展，必须与现代科技相结合，实现更科学、客观的诊断[1]。
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。
早在1860年Vierordt 创建了第一台杠杆式脉搏描记仪，国内20世纪50年代初朱颜将脉搏仪引用到中医脉诊的客观化研究方面。
此后随着机械及电子技术的发展，国内外在研制中医脉象仪方面进展很快，尤其是70年代中期，国内天津、上海、江西等地相继成立了跨学科的脉象研究协作组，多学科共同合作促使中医脉象研究工作进入了一个新的境界。
脉象探头式样很多，有单部、三部、单点、多点、刚性接触式、软性接触式、气压式、硅杯式、液态汞、液态水、子母式等组成,脉象探头的主要原件有应变片、压电晶体、单晶硅、光敏元件、PVDF压电薄膜等，其中以单部单点应变片式为最广泛，不过近年来正在向三部多点式方向设计[2]。
目前脉搏测量仪在多个领域被广泛应用，除了应用于医学领域，如无创心血管功能检测、妊高症检测、中医脉象、脉率检测等等，商业应用也不断拓展，如运动、健身器材中的心率测试都用到了技术先进的脉搏测量仪。
1.2 脉搏测量仪的发展与应用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。
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[3]。
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。
近年来国内外致力于开发无创非接触式的传感器，这类传感器的重要特征是测量的探测部分不侵入机体，不造成机体创伤，能够自动消除仪表自身系统的误差，测量精度高，通常在体外，尤其是在体表间接测量人体的生理和生化参数。
其中光电式脉搏传感器是根据光电容积法制成的脉搏传感器，通过对手指末端透光度的监测，间接检测出脉搏信号。
具有结构简单、无损伤、精度高、可重复使用等优点。
通过光电式脉搏传感器所研制的脉搏测量仪已经应用到临床医学等各个方面并收到了理想效果。
人体心室周期性的收缩和舒张导致主动脉的收缩和舒张，是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，这种波成为脉搏波[4]。
从脉搏波中提取人体的心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。
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[5]。
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。
第2章脉搏测量仪系统结构脉搏测量仪的设计，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，有了这个系统的设计思路，本课题就此开始实施。
2.1 光电脉搏测量仪的结构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。
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AT89C51、外部晶振、外部中断等）。
4．液晶显示即把单片机计算得出的结果用液晶来显示，便于直接准确无误的读出数据。
5. 电源即向光电传感器、信号处理、单片机提供的电源，用的是12V直流的稳压电源。
2.2工作原理本设计采用单片机STC89C52为控制核心，实现脉搏测量仪的基本测量功能。
脉搏测量仪硬件框图如下图2.1 所示：外部中断信号光电传感器低通滤波放大电路单片机STC89C52 数码显示电路外部晶振图 2.1 脉搏测量仪的工作原理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。
该信号经滤波、放大、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。
2.3光电脉搏测量仪的特点与传统的脉搏测量仪相比，光电式脉搏测量仪具有以下特点：1. 测量的探测部分不侵入机体，不造成机体创伤，通常在体外。
2. 传感器可重复使用且速度快，精度高。
3. 测试的适用电压为5V-12V的直流电压。
4. 稳定性好、磨损小、寿命长、维修方便。
5. 由于结构简单，因此体积小、重量轻、性价比优越。
6. 测量的有效范围为50次-199次/分钟。
第3章硬件系统3.1 控制器本系统基于51系列单片机来实现，因为系统没有其它高标准的要求，我们最终选择了STC89C52通用的比较普通单片机来实现系统设计。
3.1.1 STC89C52 简介STC89C52l是国内STC公司生产的低电压、高性能的CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用STC公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，功能强大AT89CSl单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。
3.1.2 STC89C52 的特点·与MCS-51产品指令系统完全兼容·4k字节可重擦写Flash闪速存储器·1000次擦写周期·全静态操作：OHz--24MHz ·三级加密程序存储器·128*8字节内部RAM ·32个可编程I／O口线·2个16位定时／计数器·6个中断源·可编程串行UART通道·低功耗空闲和掉电模式3.1.3 STC89C52 的结构此次设计所使用的AT89C51 的封装形式是DIP40。