基于51单片机的心率计设计选题的目的和意义

选题的目的和意义：

在中医四诊(望、闻、问、切)中，脉诊具有非常重要的位置。它是我国传统医学中最具特色的一项诊断方法，历史悠久，内容丰富，是中医“整体观念”、“辨证论证”基本精神的体现与应用。医院的护士每天都要给住院的病人把脉记录病人每分钟心跳数，方法是用听诊器放在胸口处，根据心脏的跳动进行计数。为了节省时间，一般不会作1分钟的测量，通常是测量10秒内的心跳数，再把结果乘以6得到每分钟的心跳数，这样做还是比较费时，而且精度也不高。为了更方便以及更精确地反应出心率地正常与否，人类发明出了脉搏计。大大的翻遍了人类对于心脏类疾病的预防和治疗。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。

国内外对本课题涉及问题的研究现状：

脉搏测量仪日常生活中已经得到了非常广泛的应用。早在1860年Vierordt 创建了第一台杠杆式脉搏描记仪，五十年代末，有人研制出以酒石酸钾钠压电晶片为换能器的脉搏描在我们的记器，将中医寸、关、尺的脉搏，通过换能器转换为电能加以放大描记，初步确定了中医弦脉、滑脉、平脉等的特征图形，1959年，进行高血压弦脉及其机制的研究。

六十年代初研制的“20型三线脉象仪”，首次实现了寸、关、尺三部切脉国内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、液态水等多种形式。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。压力的任意调节和客观定量测定，以及与指感基本一致的压力脉象波型的描记。该仪器在临床试用取得大量的实验数据。之后，全国各地陆续研制出各种不同换能器（如半导体硅应变片换能器，电感式压力换能器，电阻抗式换能器）的脉象仪，不断提高换能器的灵敏度，精确度，并改进探头的造型。近年来有些单位还将声像图仪、频谱分析应用于中医脉象研究。七十年代初，中国医学科学院分院利用电子学的新进展，研制出性能较好的脉搏图机，所描记的脉搏图能反映出十余种脉象。为用脉搏图形识别这些脉搏打下了初步基础。七十年代末北京中医学院采用测量脉搏图参数，进行系统分析，来描述弦、滑、细、平等脉象的脉搏图特征，从定性推进到定量。八十年代初魏韧提出多因素脉图识别法，将切脉时医师的应指感觉分解为八种成分，其不同组合构成各种脉象。还研制出MTY-A型脉图仪，在传统的波形图外尚可描记各种取脉压力下的脉搏幅度趋势图及脉管粗细图，认为可综合上述八种指感成分，因而能反映出所有各种脉象。几乎世界上所有的民族都用过"摸脉"作为诊断疾病的手段。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。

主要研究方法和手段：

根据课题的内容，查看相关的文献。本次设计的心率计以51单片机为主控制系统，由多个模块组成。具体的模块功能如下：1.信息采集和运放电路模块：该模块由两部分组成。1）.信息采集电路，该电路是由红外光电传感器与其电路组成，用来采集脉搏信号。2）。运放电路，由于采集的信号电流小，所以需要运放电路放大电信号进行下一步的处理。2.键盘输入模块：该模块是由单片机最小系统电路组成，可以用来少些程序，及程序调试，由于在实践过程可能碰到的一些问题，因此需要键盘模块进行修改于调试。3.液晶显示屏模块：该模块是用来显示心率数以及报警信息，系统采集的信号经处理后需要一个直观的现象，因此显示屏就可以很直观的变现出来，显示屏还能显示超过两城市的报警信息，提醒测量人员注意，由LCD液晶显示屏显示。4.报警装置模块：该模块是用来提醒测量人员，被测者的心率有异常是蜂鸣器报警，及时的发现一样并进行下一步的处理或治疗等。采用蜂鸣器进行报警是由于声音较大，购买简单等优点考虑。5.电源模块：由于本次设计是基于便携式的心率计，因此需要有独立的电源进行供电，保证系统的准确运行。可以用锂电池供电，也可采用5V的电池供电，此次实践出于方便考虑用ＵＳＢ接口外加移动电源组成。

本次毕业设计制作的心率计具有显示直观、电路简洁、携带方便、成本低廉等诸多优点。

重点研究的问题：

本次设计主要是元件的选择，所以重点的研究问题有以下几点：

1.控制系统芯片的选择。使系统能稳定，简便运行。

2.信息的采集方式和元件。

3.程序的编写及调试。

4.处理后的信息显示及相应的报警等。

解决问题的思路:

1.采用STC89C52为控制核心。STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，与传统51单片机兼容，产品价格低廉。

2.信息采集采用红外光电传感器，该传感器具有抗干扰能力强，采集方便等优点。通过光线强度的变化获得电信号，经过单片机处理后可得想要测得数据。

3.由于STC89C52与传统51单片机兼容，所以可用C语言编写程序，并通过烧录软件进行烧录到单片机中。

4.显示采用LCD1602进行显示。602LCD是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用。报警即可采用蜂鸣器进行发声报警。