便携式脉搏测试仪毕业设计 陈元瀚
便携式脉搏测试仪毕业设计(改)
重申明本人呈交的毕业实习报告（设计），是在导师的指导下，独立进行实习和研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。
尽我所知，除文中已经注明引用的容外，本毕业实习报告（设计）的成果不包含他人享有著作权的容。
对本毕业实习报告（设计）所涉及的实习和研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。
本毕业实习报告（设计）的知识产权归属于作者与培养单位。
学生签名日期2012.12摘要本作品根据题目要求指示，以精准脉搏测量电路为核心，以TI公司提供的LaunchPad MSP430（G2553）单片机开发板为核心控制。
应用单片机部集成的10位8通道多路ADC做模数转换，与外部电路构成测试系统。
本作品根据题目要求使用+3.6V电源供电，测试仪在测量状态时，能在光电探头达到合适测试部位时自动启动测量，1分钟完成测量后自动待机，直至撤离探头并再次达到测试部位时自动启动下一次测量。
同时具有脉搏上下门限警报、监护状态和回放状态，并可在128×64点阵屏幕上动态显示光电脉搏信号波形等功能。
本题目来自“2012年全国大学生电子设计大赛TI杯赛区”关键词：自动测量；上下限报警；回放；监测；光电探头目录1 选题意义 (1)2 系统方案2.1方案比较 (2)2.2系统描述 (2)2.2.1芯片基本工作原理 (3)2.2.2整体描述 (3)3 脉搏测量原理 (4)4 电路分析4.1 CPU控制电路 (5)4.2信号采集和信号处理电路 (6)4.3键盘电路 (7)4.4显示电路 (8)4.5报警电路 (8)5 程序分析5.1 程序总体流程图 (9)5.2 核心程序流程图 (10)5.3 开发环境介绍 (10)5.4脉搏计数算法 (11)5.5 程序节选 (12)6 系统测试6.1测试结果及分析 (14)6.2作品展示 (15)结论 (16)参考文献 (17)1选题意义从近代医学的角度来看人体循环系统承担着协调全身各组织的能量代输送氧气、营养物质运走代废物等重要的工作还承担运送抗体、激素等物质以协调整体的动态平衡。
便携式人体脉搏计数仪设计
第１ 期
Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｏ Ｏ ＹＩ Ｆ Ｒ ＴＯ ＣＥ Ｃ Ｅ ＨＮ Ｌ Ｇ Ｏ ＭＡ Ｉ Ｎ Ｎ
Ｏ本刊重稿０
＿ 科技信息
便携式人体脉搏计数仪设计
纪 林 海 田 锦 明 （ 淮海 工学 院电子 工程学 院 江 苏 连云港【 摘来自２２０ ） ２ ０ ５
要１ 人体脉搏计数仅用来对人体 的脉搏跳动进行检测 。 脉搏计数仪 由压 电感应器、 电荷放 大电路、 滤波电路 、 迟滞 比较器、 字显示部 数
多 ， 望 能 实 时 了解 自身 的 健 康 状态 。 搏 是 人 类 重 要 的 生命 体 征 ， 的抖 动 产 生 的干 扰 频 率 和 热 噪 声频 率 等 ， 会 对 我 们 提 取 有 用 脉 搏 信 希 脉 中 都 医 对 脉搏 的 重视 由来 已 久 ， 搏 波 所 呈 现 出来 的强 度 、 率 和 节 律 等 号 产 生 极 大 的 干扰 ， 致 输 出 不 准 确 ， 至 会 导 致 无 法 提 取 脉 搏 信 号 ， 脉 速 导 甚 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 所 以选 择 下 限截 止 频 率 为 ０５＿．Ｈ 。采 用 非 标 称 电 阻 Ｒｌ ｌｏ ＣＩ ． ０１ ｚ － ＋ ＝ ０ Ｇ， ＝
由于脉 搏 信 号 频 率 很 低 ， 是微 弱 信 号 ， 干 扰 信 号 较 多 ， 扰 信 号 且 干 主 要 来 自市 电干 扰 、 间 电 磁信 号 干 扰 、 体 体 温变 化 干 扰 等 。 了避 空 人 为 免 干 扰 信 号对 脉 搏 信 号 的 干 扰 ， 须引 入 滤 波 器 对 这 些 干 扰 信 号 进 行 必
分 组 成 。 计 了一 种 新 的 电 荷放 大 器 ， 对 其 传 输 函数 进 行 分 析 。设 计 了低 通 滤波 器 、 通 滤 波 器 、 阻滤 波 器 等 滤 波 器对 干 扰 信 号 进行 抑 制。 设 并 高 带 迟 滞 比较 器 用来 把 经放 大 、 滤波 后 的 模 拟 脉搏 信 号 转 化 为 需要 的数 字 电平 信 号 。数 字显 示 部 分 的 功 能是 显 示 每 分 钟 脉搏 跳 动 的 次数 。
便携式脉搏测试仪报告
便携式脉搏测试仪报告学院：信息科学与工程学院专业：电子信息工程年级：10级组员：陈均、洪浩、陈帅任务及要求一、 任务设计并制作一个便携式人体脉搏测试仪，该测试仪采用红光或红外光发射接收技术，从人体手指或耳垂处采样获取脉搏信息，并能实时显示被测者每分钟的脉搏数。
其系统框图如图1所示，其中A 、B 为2处信号观测点用于作品评测。
光电脉搏探头光电传感放大滤波 信息处理 显示信号调理 A B图1 脉搏测试仪系统方框图二、 要求1. 基本要求（1） 设计制作光电脉搏探头，发射红外光或红光作为探测信号，照射到指尖等人体组织后，接收其透射或反射信号。
（2） 设计制作脉搏信号调理电路与信息处理电路，测量并显示被测人每分钟脉搏次数，以医学仪器产品同时测量值为对照，测量误差不大于±3次。
（3） 测试仪必须采用3.6V 电池供电，并尽量降低待机电流与工作电流。
作品应留有电池供电电流测试点以便评测时测量功耗。
（4）测试仪能在白天室内日常亮度环境下正常工作。
（5）测试仪在测量状态时，能在光电探头达到合适测试部位时自动启动测量，1分钟完成测量后自动待机，直至撤离探头并再次达到测试部位时自动启动下一次测量。
2.发挥部分（1）可预置脉搏次数上下告警门限，当脉搏次数测量值超出告警限时，测试仪告警。
（2）可将测试仪设置为监护状态或回放状态。
在监护状态，测试仪进行定时、连续长时间测量并保存测量数据，在回放状态，回放所保存测量数据。
记录数据时应包括其测量时间。
（3）可在不小于128×64点阵的屏幕上实现光电脉搏信号波形动态显示。
（4）其它。
内容摘要脉搏主要由人体动脉舒张和收缩产生的，在人体指尖，组织中的动脉成分含量高，而且指尖厚度相对其他人体组织而言比较薄，透过手指后检测到的光强相对较大，因此光电式脉搏传感器的测量部位通常在人体指尖。
手指组织可以分成皮肤、肌肉、骨骼等非血液组织和血液组织，其中非血液组织的光吸收量是恒定的，而在血液中，静脉血的搏动相对于动脉血是十分微弱的，可以忽略，因此可以认为光透过手指后的变化仅由动脉血的充盈而引起的，那么在恒定波长的光源的照射下，通过检测透过手指的光强将可以间接测量到人体的脉搏信号。
便携式脉搏测试仪设计报告
五邑大学电子系统设计报告题目：便携式脉搏检测仪院系信息工程学院专业电子信息工程学号AP0905112学生姓名黄莞杰指导教师张京玲一、题目的要求和意义 (3)1、目的 (3)2、意义 (3)3、要求 (3)二、方案论证 (3)1、全部用模拟电路实现。
(3)2、用数字电路实现。
(3)3、用单片机实现。
(3)三、设计 (3)1、系统组成框图如下： (3)2、放大整形的总电路： (4)3、放大的单元电路： (4)1）、信号采集 (4)2）、一级放大电路： (5)3）、二阶低通滤波： (6)4)、二级放大： (6)5)、后级放大： (7)4、整形电路： (8)5、单片机和液晶显示电路： (8)四、程序 (9)五、噪声处理及注意事项 (10)六、电路性能测试与结果分析 (10)1、整个放大电路的传递函数为： (10)2、采集到的信号经过滤波放大后的波形图： (11)七、调试过程遇到的问题与解决的方法 (11)八、课程设计体会 (12)九、参考文献 (12)便携式脉搏检测仪一、题目的要求和意义1、目的1）、通过对电子技术的综合运用，使和学到的理论知识相互融泄贯通，在认识上产生一个飞跃。
2）、初步掌握一般电子电路设计的方法，使学生得到一些工程设计的初步训练，并为以后的毕业设计奠定良好基础。
3）、培养同学自学能力，独立分析问题、解决问题的能力。
对设计中遇到的问题，通过独立思考、查找工具书、参考文献、寻求正确答案；对实验中碰到的一些问题，能通过观察、分析、判断、改正、再实验、再分析等基本方法去解决。
2、意义通过观测到的脉搏的次数、跳动的波形为临床提供部分诊断价值的信息，为人体某些器脏结构和功能的变换趋势提供生理参考信号。
3、要求1）、心率信号由传感器(例如光电传感器) 模块进行采集。
2）、采集后的信号经过放大和滤波（特别滤除50HZ信号的干扰），进行整形后，得到幅值在0~5v的脉冲信号。
3）、可选用单片机进行心率测定，在液晶上显示出被测者心率。
基于单片机的便携式心率测试仪的设计
本科学生毕业设计基于单片机的便携式心率测试仪的设计院部名称：专业班级：学生姓名：指导教师：职称：讲师黑龙江工程学院二○一二年六月The Graduation Design for Bachelor's DegreePortable Heart Rate Measuring InstrumentBased on MCUCandidate：Specialty：Class：Supervisor：Lecturer Li JingHeilongjiang Institute of Technology2012-06·Harbin摘要随着生物医学工程技术的发展, 医学信号测量仪器日新月异。
生物医学测量与临床医学和保健医疗的联系日益紧密。
通过对人体各种生理信号的检测，能更好的认识人体的生命现象。
脉象包含丰富的人体健康状况信息, 脉诊技术应客观化、定量化。
本设计利用光电式传感器, 设计脉搏信号获取的方法。
本设计主要是基于单片机的便携式脉搏测试仪的具体实现方法，利用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。
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。
本设计所设计的基于单片机的便携式心率测试仪对推进脉诊技术客观化的实现具有积极的促进作用。
关键词：脉搏；单片机；光电传感器；脉冲信号；便携式ABSTRACTWith the development of the biomedical engineering technology, the medical signal measuring instrument is changing everyday. Biomedical measurement and clinical medicine and health care increasingly close ties. We could better understand the phenomenon of human. life through various physiological signal detection of the human body. Pulse inclusions rich state of the health information, By using optical sensors, With the high development of electronics and computer nowadays, the pulse diagnosing technology should be objective and quantitive. this text access to the pulse signal design methods. This paper mainly introduces the concrete realization method for digital pulse counter, which uses photoelectric sensors to generate pulse signal. The pulse signal is amplified and regenerated to input into MCU to carry out corresponding control, as a result the pulse number per a minute is measured. The use of the pulse counter is quick and convenient. Through observing the pulse signal, human health can be inspected, it is usually used in health care centers and the hospitals. In my design, Portable heart rate measuring instrument based on MCU has a positive role in promoting the objective of the pulse technology.Key words: Pulse；MCU；Photoelectric Sensor；Pulse Signal；Portable目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................................. I I 第1章引言 .. (1)1.1概述 (1)1.2基于单片机的心率测试仪的发展与应用 (2)1.3本设计的主要内容 (3)第2章整体方案分析 (4)2.1任务 (4)2.2要求 (4)2.3系统的整体方案 (4)2.4 方案的对比和论证 (4)2.4.1脉搏检测传感器的选择 (4)2.4.2单片机的选择 (6)2.4.3显示部分的选择 (6)2.5设计时要考虑的问题 (7)2.5.1环境光对脉搏传感器测量的影响 (7)2.5.2电磁干扰对脉搏传感器的影响 (7)2.5.3测量过程中运动噪声的影响 (8)2.6本章小结 (8)第3章硬件电路设计分析 (9)3.1控制器 (9)3.1.1AT89S52 (9)3.1.2AT89S52的特点 (9)3.1.3AT89S52的结构 (9)3.2脉搏信号采集 (12)3.2.1光电传感器的结构及原理 (12)3.2.2信号采集电路 (13)3.3信号放大电路 (14)3.4波形整形电路 (15)3.5单片机处理电路 (15)3.6 显示电路 (16)3.7 报警电路 (17)3.8 本章小结 (18)第4章软件系统 (19)4.1主程序流程 (19)4.2定时器中断程序流程 (20)4.3 INT中断程序流程 (21)4.4显示程序流程 (21)4.5蜂鸣器报警流程 (22)4.6本章小结 (23)结束语 (24)参考文献 (26)致谢 (28)附录 (29)附录A整体硬件电路图 (29)附录B程序 (30)附录C外文翻译 (36)第1章引言1.1概述多年来，心率测试仪在心脑血管疾病的研究和诊断方面发挥出显著的作用，它记录的心脏活动时的生物电信号，已成为临床诊断的重要依据。
便携式脉搏测量仪报告书
摘要便携式脉搏测量仪主要以单片机AT89S52为核心，电路分为传感器模块、信号调整电路、单片机系统、键盘控制模块、显示电路、声光报警电路、DC/DC供电模块七个模块，设计并制作一个便携式人体脉搏测试仪，该测试仪采用红光或红外光发射接收技术，从人体手指或耳垂处采样获取脉搏信息，并能实时显示被测者每分钟的脉搏数。
AbstractPortable pulse measuring instrument with single chip AT89S52 as the core, the circuit is divided into a sensor module, a signal adjusting circuit, MCU system, keyboard control module, a display circuit, an acoustic-optic alarm circuit, DC/DC power supply module seven module, design and production of a portable human body pulse tester, the tester adopts a red or infrared light transmitting and receiving technology, from the human finger or earlobe sampling to obtain information of pulse, and real-time display of the measured each minute pulse number.一、方案论证与比较1.传感器方案论证与比较方案一：采用集成传感器。
当前，市面上有很多类型的集成心电传感器，其灵敏度高，集成度高，直接就可以反映出心率的变化，且已包含了滤波等抗干扰电路，波形经过放大可以直接处理使用。
毕业设计人体脉搏测量仪设计(1)综述
摘要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。
系统要在小于十秒的时间内，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，计算一次心跳的时间，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。
按照理论来说，只要有一次心跳信号就可以。
但是要考虑到计算的精确性，可以设定为测量五次心跳信号，然后再求脉搏就可以使结果比较精确。
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。
整个系统耗电低，体积小，具有便携性与精确性。
经过多次调试和实验，本系统基本实现了设计所要求的指标。
关键词：脉搏测量；心律监测；压电陶瓷片；液晶显示屏目录引言 (1)1设计任务及要求 (3)1.1 设计任务 (3)1.2 设计要求 (3)1.3 设计时所遇到的问题 (3)2系统总体设计 (3)2.1 方案论证 (3)2.2 总体设计框图 (4)3系统硬件设计 (5)3.1 脉搏信号采集 (5)3.1.1传感器的选择 (5)3.1.2三种方案的优缺点比较 (6)3.1.3压电陶瓷片介绍 (7)3.2 信号调理单元 (7)3.2.1一级放大电路 (8)3.2.2二阶滤波器电路 (10)3.2.3二级放大电路 (12)3.3 整形电路 (14)3.4 电源滤波电路 (16)3.5 单片机电路 (16)3.6 显示系统 (18)4 测试方案及结果 (21)4.1 测试方案 (21)4.2 模拟测试结果 (21)4.2 实际测试结果 (22)5 结束语 (22)谢辞 (24)参考文献 (25)附录 (26)引言在我国传统中医学的诊断中，“望、闻、问、切”是最基本的四个方面。
便携式脉搏测试仪的设计
便携式脉搏测试仪的设计卢宇翔【摘要】This design is based on the principle of photoelectric pulse detection, using Launchpad MSP430 microcontroller board as the core controller,and realizes the function of self starting measurement,automatic standby,data playback and pulse alarm.Infrared LED can emit infrared light,and the change of the infrared transmittance can relfect the cyclic variation of the ifnger blood volume. After ifltering,ampliifcation and other processing,optical signal received by the phototransistor obtains pulse signal by means of single chip A/D sampling of the microcontroller. The tester uses 128x 64 dot array LCD to display the pulse number per minute and photoelectric pulse signal wave form dynamic graph real-time.%文章的设计基于光电脉搏检测原理，采用MSP430 Launchpad单片机板作为核心控制器，实现了自启动测量、自动待机、数据回放及输出超限报警等功能。
设计中使用特征波长的红外管发射红外光，红外光穿透手指血液容量后，会产生周期变化的光谱能量，再由对应特征的光敏三极管输出光信号，后经放大、滤波、整形等处理后，经MSP430内置AD采样获取反应脉搏变化的电信号。
2012年全国电子设计大赛便携式脉搏测试仪(技术文档)资料
便携式脉搏测试仪（F题）2012年8月7日摘要本文主要介绍了一种便携式脉搏测量装置。
通过采用红光或红外光发射接收技术，从人体手指或耳垂处采样获取脉搏信息，并能实时显示被测者每分钟的脉搏数。
其主控芯片为MSP430F149，通过对光电接收管接受的信号进行处理，使主控芯片可以通过显示器件到所预期的效果。
并且介绍了在调试过程中的实时监控、宏观曲线分析和数据分析应用等调试手段。
文章着重介绍核心器件的选择、各部分电路、软件的设计和调试手段。
关键词：脉冲信号光电传感器单片机目录一、系统方案论证及方案选择 (2)1.1 总体设计方案 (2)1.2主控制系统的方案论证与选择 (3)1.2.1 设计要求及思路 (3)1.2.2 方案论证与选择 (3)1.3 MCU控制系统的论证与选择 (4)二、理论分析与计算 (4)1、脉搏信号初级放大计算 (4)2、滤波放大电路理论分析 (5)3、电压比较电路分析 (5)三、主要功能电路设计 (6)1、脉搏检测电路设计 (6)2、核心板电路 (7)3、OPA2340跟随AD转换电路设计 (8)四、系统软件设计 (9)1、程序框图 (9)五、测试方案与测试结果 (10)1、测试仪器及型号 (10)2、测试方案 (10)3、测试结果 (10)4、测试结果分析 (12)六、附件 (12)1.程序1：(ADS1115) (12)2.程序2：(I ²C) (14)引言脉搏测试仪是用来测量一个人脉搏跳动次数的电子仪器，也是心电图的主要组成部分，因此在现代医学上具有重要的作用。
目前检测脉搏的仪器虽然很多，但是能实现精确测量、精确显示且计时功能准确等多功能的便携式全数字脉搏测量装置很少。
一、系统方案论证及方案选择1.1 总体设计方案题目要求设计一个便携式脉搏测试仪，通过对光电接收管接受信号的处理，来获得脉搏信息，并能实时显示被测者每分钟的脉搏数及光电脉搏信号波形动态显示。
设计主要由主控单片机MSP430、ADS1115IDGSR、光电探头、放大滤波、信号调理，由光电探头进行光—电的转换，转换结果通过运算放大器OPA2227PA和A\D转换芯片ADS1115IDGSR进行传输，单片机的AD 口对采集到的数据进行分析与处理，最后将转换的数字信号显示在LCD12864上,当测量出每分钟脉搏次数后，会进行声光提示，或者实时显示每分钟脉搏次数。
便携式脉搏测试仪论文
摘要系统以16位超低功耗的MSP430G2553作为脉搏测试仪的控制核心模块，利用红外发射管发射红外信号，透过人体手指或耳垂，通过硅光电池接收红外发射管发射的红外信号，利用人体组织的透明度随心脏搏动而改变，从而提取相应的微弱脉搏信息，通过放大与滤波将检测的微弱脉搏信号进行放大处理，通过信号调理电路对信号进行整形，输出脉冲波形送单片机，单片机通过I/O口的中断捕获功能获取脉搏信号周期，结合软件处理，计算出每分钟的脉搏数。
另外该系统还包含电源电路、按键电路、显示电路、声光报警电路等。
系统采用3.7V电池供电，并利用单片机的低功耗休眠模式降低工作电流，实现低功耗效果。
系统通过128X64点阵屏的主菜单栏和分级菜单栏实现各项功能管理，使系统可操作性强、人机交互友好。
本系统工作可靠，功能完备，并加入了自己设计的创新点。
便携式脉搏测试仪一、方案比较与论证1、单片机的选型本设计使用MSP430G2553单片机为主控芯片，其内部主要资源包括：低功耗16位MSP430微处理器、16KB的Flash存储器，512B的RAM、两个分别带三个捕获功能的定时器模块TA、支持SPI和I2C通信的通用串行接口USCI、10位200-ksps模数A/D转换器、时钟系统和一定数量通用IO口。
该款单片机继承了MSP430系列单片机的优点：低电源电压范围：1.8V~3.6V；超低功耗：运行模式--230 µA 在 1 MHz,待机模式--0.5 µA，关闭模式（保留RAM）--0.1 µA；拥有五种节电模式；低于1us的待机唤醒速度；内部超低功耗的低频振荡器，32KHz的晶振，外部数字时钟源；串行板上编程；2线制Spy-Bi-Write接口的片上仿真逻辑电路等。
综上所述，由于该设计需要实现低功耗的特点和利用单片机内部的A/D转换器对信号进行模拟采集等，因此适合使用MSP430G2553单片机为主控芯片对系统进行控制。
基于单片机的便携式心率测试仪的设计毕业设计
本科学生毕业设计基于单片机的便携式心率测试仪的设计The Graduation Design for Bachelor's DegreePortable Heart Rate Measuring InstrumentBased on MCUCandidate：Specialty：Class：Supervisor：Lecturer Li JingHeilongjiang Institute of Technology2012-06·Harbin毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
【毕业设计】便携式脉搏测试仪的设计
3 系统硬件设计 ❖ 显示电路
如图所示，液晶屏的4脚与单片 机的P1.0进行连接，第5脚与 P1.1进行连接，第6脚与P1.2进 行连接。通过设定P1.0值来改 变寄存器的选择状态。当 P1.0=0时，选择指令寄存器； 当P1.0=1时，选择数据寄存器。 P1.1=0时，开始写入数据； P1.2的值从0变到1时，允许写 入数据。
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
LM041L
R3
10k
D1
LUMILED
Q1
BD712
R2
10k
BUZ1
BUZZER
C7
1000pF
X1
XTAL
+5V
3 2
R9
10k
4
7
8
1
5
R8
4.7k
U2
6 AD620
-5V
GND
R7
120k
C5
R6
0.33uF
3 系统硬件设计
❖总体电路图
C1
20ppF
C2
20pF
C3
10u
VCC
X3
CRYSTAL
U3
19 XTAL1
18 XTAL2
9 RST
R1
10k
10k
C0 C1 C2
29 30 31
R11
1 2 3 4 5 6 7 8
PSEN ALE EA
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
21 22 23 24 25 26 27 28
P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1
P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD
脉搏测量仪设计毕业设计论文
实验报告课程名称：暑期实验技能训练指导老师：成绩：实验名称：脉搏测量仪实验类型：硬件同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）三、代码缺陷及修正记录五、讨论、心得二、实验内容和代码（必填）四、实验结果与分析（必填）一、任务与要求设计制作一个脉搏测试仪，利用红外发射、接受传感器对手指末端血流变化的检测，间接检测出脉搏信号，并在数码管上显示每分钟所测人体脉搏数，要求测量稳定、准确。
1．测量范围：0~240 次/min；2．由于所测信号很微弱，易受干扰，必须加滤波电路。
按正常人脉搏数为60~80 次/min，老人为100~150 次/min，在运动后最高跳动次数为240 次/ min设计低通放大器。
5Hz 以上是病人与正常人脉搏波体现差异的地方，应注意保留。
因此特征频率取8Hz 左右；3．测量精度：+-5%；4．采用+5v 单电源供电；二、方案设计1.设计时要考虑的问题由于人体的脉搏信号具有频率低、幅度小干扰大，不稳定度低，随机性强等特点，使得对脉搏信号的采集放大电路的设计提出了很严格的要求，尤其是抗干扰变为十分重要，需要设计低通滤波器进行滤波。
选择放大器时需要从增益、频率响应，输入阻抗，共模抑制比，噪声，漂移等几个方面加以综合考虑。
抗干扰（1）工频50HZ干扰及其各次谐波使用频率为50HZ的市电的电子仪器设备会对检测系统会产生较大的干扰，其幅值大约是脉搏信号峰峰值的50%，是主要的干扰源（2）肌电干扰肌肉的收缩会产生微伏级的电势，其幅值大约是脉搏信号峰峰值的10％，维持时间大约是50ms，频带范围可以在0HZ~10000HZ。
（3）由于呼吸引起的基线漂移和ECG幅度变化呼吸引起的基线漂移可以看成是一个以呼吸的频率加入ECG信号的窦性成分（正弦曲线），这个正弦成分的幅度和频率是变化的。
呼吸所引起的ECG信号的幅度的变化可以达到15％。
基线漂移的频率是从0.15～0.3HZ。
低噪声、低漂移在脉搏信号放大器中，由于增益较高，噪声和漂移是两个较重要的参数。
便携式脉搏测试仪报告概要
便携式脉搏测试仪摘要：本设计采用LaunchPadMSP430 单片机开发板作为控制核心。
系统采用lcd12864液晶显示每秒钟脉搏信号产生的波形，系统主要包括光电传感器取样电路、放大和低通滤波电路、计数显示电路、灯光报警电路。
用波长为600-1000nm 的红外二极管照射指尖，光敏二极管接收透射信号进行转换。
转换后的微弱电流信号经运放0P07转化为电压。
电压信号经放大整形后成为较为规则的方波，直流叠加后的信号被单片机进行A/D采样，转化为相应的脉搏跳动值，最后通过液晶显示出来。
当测量的脉搏跳动次数超过设定值是，单片机控制灯光报警。
关键词：MSP430 LaunchPad 光电传感器lcd12864 放大整形ABSTRACTThis design adopts LaunchPadMSP430 single-chip microcomputer as control core development board. System USES lcd12864 LCD every second pulse signal waveform, the system mainly includes sampling circuit, photoelectric sensor amplifier and low-pass filter circuit, counting display circuit, sound and light alarm circuit. With a wavelength of 600-1000 nm infrared diode irradiation fingertips, photosensitive diode receiving the reflection signal conversion. After transformation of the weak current signal by op-amp 0P07 into voltage. V oltage signal after amplification plastic become more rules of square wave, dc superposition after A/D sampling signal by single chip microcomputer, is converted to the corresponding pulse value, at last, through the LCD display. When measuring the pulse number is more than set value, single-chip microcomputer control buzzer alarm.Key words: MSP430LaunchPad Photoelectric sensor lcd12864 Zoom in plastic一、系统方案1.整体方案选择系统由光电传感器取样电路、信号放大和低通滤波电路、计数显示电路、声光报警电路完成对人体脉搏频率的测试。
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本毕业实习报告（设计）的知识产权归属于作者与培养单位。
学生签名日期2012.12摘要本作品根据题目要求指示，以精准脉搏测量电路为核心，以TI公司提供的LaunchPad MSP430（G2553）单片机开发板为核心控制。
应用单片机内部集成的10位8通道多路ADC做模数转换，与外部电路构成测试系统。
本作品根据题目要求使用+3.6V电源供电，测试仪在测量状态时，能在光电探头达到合适测试部位时自动启动测量，1分钟完成测量后自动待机，直至撤离探头并再次达到测试部位时自动启动下一次测量。
同时具有脉搏上下门限警报、监护状态和回放状态，并可在128×64点阵屏幕上动态显示光电脉搏信号波形等功能。
本题目来自“2012年全国大学生电子设计大赛TI杯重庆赛区”关键词：自动测量；上下限报警；回放；监测；光电探头目录1 选题意义 (1)2 系统方案2.1方案比较 (2)2.2系统描述 (2)2.2.1芯片基本工作原理 (3)2.2.2整体描述 (3)3 脉搏测量原理 (4)4 电路分析4.1 CPU控制电路 (5)4.2信号采集和信号处理电路 (6)4.3键盘电路 (7)4.4显示电路 (8)4.5报警电路 (8)5 程序分析5.1 程序总体流程图 (9)5.2 核心程序流程图 (10)5.3 开发环境介绍 (10)5.4 12864串行显示算法 (11)5.5脉搏计数算法 (11)5.6 程序节选 (12)6 系统测试6.1测试结果及分析 (14)6.2作品展示 (14)结论 (15)参考文献 (16)1选题意义从近代医学的角度来看 人体循环系统承担着协调全身各组织的能量代谢输送氧气、营养物质 运走代谢废物等重要的工作 还承担运送抗体、激素等物质以协调整体的动态平衡。
从整体的角度对疾病进行综合分析 显然循环系统的信息将占很重要的比重 因此脉诊的临床意义很大 它的机理是急待于我们进行研究的。
本设计中所介绍的脉搏测量仪运用了单片机技术 它使用方便 只需将手指端轻轻放在传感器上 摒弃了不便于运动状态下测量脉搏的听诊器和吸附在人体的电极等老式测量方法 利用光电信号来测量脉搏容量的变化 有鉴于此,根据目前的微电子、单片机和计算机技术,我们通过对现有脉搏仪器的应用状况进行了调查,利用单片机研制成功一种便携式脉搏仪。
2系统方案2.1方案比较方案一:采用红外对管进行检测。
其效力比（采用光电对管）后者底。
精度较高，抗干扰能力强，但其信号不是很好处理。
偏移较大。
方案二：采用光电对管检测人体手指间的血液的半透明度。
其检测的基本原理是：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，组织的半透明度增大，这种现象在人体组织较薄的手指尖、耳垂等部位最为明显。
利用波长600-1000nm的红光二极管产生的光线照射到人体的手指尖、耳垂等部位，用装在该部位另一侧或同侧旁边的光电接收管来检测机体组织的透明程度，即可将搏动信息转换成电信号将脉动信息转换成电信号。
优点:精度较高，电路结构简单，成本低。
本次采用此方案，缺点:抗抖动干扰能力不是很强，但能克服。
2.2系统描述2.2.1芯片基本工作原理MSP430系列超低功率微控制器包含几个器件，这些器件特有针对多种应用的不同的外设集。
这种架构与5种低功耗模式相组合，专为在便携式测量应用中延长电池的使用寿命而优化。
该器件具有一个强大的16位RISCCPU、16位寄存器和有助于获得最大编码效率的常数发生器。
数字控制振荡器(DCO) 可在不到1µs的时间里完成从低功耗模式至运行模式的唤醒。
MSP430G2x53系列是超低功耗混合信号微控制器，具有内置的16位定时器、多达24个支持触摸感测的I/O 引脚、一个通用型模拟比较器以及采用通用串行通信接口的内置通信能力。
此外，MSP430G2x53系列成员还具有一个10位模数(A/D)转换器。
典型应用包括低成本传感器系统，此类系统负责捕获模拟信号、将之转换为数字值、随后对数据进行处理以进行显示或传送至主机系统。
2.2.2整体描述该脉搏测试仪以msp430g2553单片机（内设8通道10位ADC）为核心控制电路，实现如下功能：解析按键功能，驱动12864LCD显示测量结果，通过检测脉搏波形，实现脉搏计数，从而实现了高精度的脉搏测量。
本设计的控制电路主要包括：单片机msp430g2553核心电路、脉搏信号采集电路、脉搏信号处理电路、按键电路和12864液晶显示模块。
以单片机作为核心电路，对脉搏进行计数及波形处理，通过LCD显示出实验结果，以达到题目的各部分要求。
3脉搏测量原理血液是一种高度不透明的液体。
近红外单色光在一般组织中的穿透性比在血液中大几十倍。
皮肤内的血液容积在心脏作用下呈波动性变化，当心脏收缩时外周血容量最多，而心脏舒张时则外周血容量减小。
血容积搏动使组织中血液透光率随之变化，当光源和光敏元件置于被测部位(如手指)的同一侧(或两侧)，光源发出的光照射在组织上，经反射(或透射)后被光敏元件接收，光敏元件将脉动的光强度信号转变为脉动的电信号。
在检测系统中将变化量与直流量相互分离，从而得到光电容积脉搏波。
在本设计采用IR333型红外发射二极管作为光源，BPW83型红外接收二极管作为光电转换器件，两种二极管的峰值波长都在900 nm附近，在指夹中，红外发射二极管和红外接收二极管并排摆放由于光电传感器拾取的脉搏信号十分微弱，仅为毫伏量级，所以要求前置放大电路满足下述要求:(1)高输入阻抗。
光电信号是不稳定的内阻变化的微弱信号，为了减少信号源内阻的影响，必须提高放大器输入阻抗，所以要求放大器具有高的输入阻抗。
(2)低噪声、低漂移。
可以减小信号源的影响，增强信号的拾取能力，使输出稳定。
脉搏测量属于检测有无脉搏的测量，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4电路设计4.1 CPU控制电路LaunchPad的MSP-EXP430G2低成本试验板是一款适用于TI最新MSP430G2xx系列产品的完整开发解决方案。
其基于USB的集成型仿真器可提供为全系列MSP430G2xx器件开发应用所必需的所有软、硬件。
LaunchPad具有集成的DIP目标插座，可支持多达20个引脚，从而使MSP430ValueLine器件能够简便地插入LaunchPad电路板中。
此外，其还可提供板上Flash 仿真工具，以直接连接至PC轻松进行编程、调试和评估。
此外，它还提供了从MSP430G2xx 器件到主机PC或相连目标板的9600波特UART串行连接。
MSP-EXP430G2LaunchPad特性:• USB调试与编程接口无需驱动即可安装使用，且具备高达9600波特的UART串行通信速度•支持所有采用PDIP14或PDIP20封装的MSP430G2xx和MSP430F20xx器件•分别连接至绿光和红光LED的两个通用数字I/O 引脚可提供视觉反馈•两个按钮可实现用户反馈和芯片复位•器件引脚可通过插座引出，既可以方便的用于调试，也可用来添加定制的扩展板•高质量的20引脚DIP插座，可轻松简便地插入目标器件或将其移除4.2信号采集电路通过光发射电路采集到信号，之后经过电压比较器过滤掉不符合要求的电平信号，最终通过滤波放大把微笑的信号放大到可以用单片机检测到的信号。
此时传输到主机，主机对信号可以正常计数。
4.3键盘电路74HC165是一款高速CMOS器件，74HC165遵循JEDEC标准no.7A。
74HC165引脚兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。
74HC165是8位并行输入串行输出移位寄存器，可在末级得到互斥的串行输出（Q0和Q7），当并行读取（PL）输入为低时，从D0到D7口输入的并行数据将被异步地读取进寄存器内。
而当PL为高时，数据将从DS输入端串行进入寄存器，在每个时钟脉冲的上升沿向右移动一位（Q0 → Q1 → Q2，等等）。
利用这种特性，只要把Q7输出绑定到下一级的DS 输入，即可实现并转串扩展。
74HC165的时钟输入是一个“门控或”结构，允许其中一个输入端作为低有效时钟使能（CE）输入。
CP和CE的引脚分配是独立的并且在必要时，为了布线的方便可以互换。
只有在CP为高时，才允许CE由低转高。
在PL上升沿来临之前，不论是CP还是CE，都应当置高，以防止数据在PL的活动状态发生位移。
键盘电路采用74HC165的并行输入串行输出的方式，在节约I/O口的前提上尽可能多的提供按键的个数。
4.4显示电路液晶显示模块是128 × 64点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字（16X16点阵）、128个字符（8X16点阵）及64 X256点阵显示RAM（GDRAM）。
可与CPU直接接口，提供两种界面来连接微处理机：8- 位并行及串行两种连接方式。
具有多种功能：光标显示、画面移位、睡眠模式等。
4.5报警电路通过三极管2N9304对b级和e级的比较控制实现蜂鸣器的报警。
5程序设计5.1程序总体流程图5.2 核心程序流程图5.3开发环境介绍MSP430开发工具分为IAR和CCS。
IAR system是全球领先的嵌入式系统开发工具和服务的供应商。
公司成立于1983年，迄今已有27年，提供的产品和服务涉及到嵌入式系统的设计、开发和测 试的每一个阶段，包括：带有C/C++编译器和调试器的集成开发环境（IDE）、实时操作系统和中间件、开发套件、硬件仿真器以及状态机建模工具。
国内普及的MSP430开发软件种内不多，主要有IAR公司的Embedded Workbench for MSP430（简称EW430）和AQ430。
目前IAR的用户居多。
IAR EW430软件提供了工程管理，程序编辑，代码下载，调试等所有功能。
并且软件界面和操作方法与IAR EW for ARM等开发软件一致。
CCS的全称是Code Composer Studio，它是美国德州仪器公司（Texas Instrument,TI）出品的代码开发和调试套件。