光电心率计--华中科技大学光电学院光电课程设计
光电心率计--华中科技大学光电学院光电课程设计
1. 电源电路.................................................................................................................. 12 2. 光电探测电路.......................................................................................................... 12
5. 其余功能.................................................................................................................... 5 6. 稳定性........................................................................................................................ 5
1. 供电方式选择............................................................................................................ 8 2. 电源芯片选择............................................................................................................ 9
三、 1. 2. 3. 4. 5.
四、
基本原理.................................................................................................................... 6 电源供应.................................................................................................................... 6 脉搏信号-电信号...................................................................................................... 6 模拟信号预处理........................................................................................................ 7 单片机计算控制........................................................................................................ 7 人机互动.................................................................................................................... 8 方案论证.................................................................................................................... 8
心率计课程设计
心率计课程设计一、引言心率计是一种用来测量人体心率的仪器，它能够帮助人们了解自己的身体状况以及进行健康管理。
本文将介绍一种针对心率计的课程设计，旨在让学生了解心率计的原理和使用方法，并通过实践操作来加深对心率计的理解和掌握。
二、课程设计内容1. 理论知识讲解首先，我们将向学生介绍心率计的原理和工作机制。
解释心率计是通过测量心脏跳动的频率来计算心率的，心脏跳动会产生一种电信号，心率计通过感应器将这个信号转化为数字数据，并通过算法计算出心率值。
2. 心率计的使用方法接下来，我们将向学生演示如何正确使用心率计。
从佩戴位置到操作步骤，我们会详细说明每个环节的注意事项。
学生们可以亲自尝试佩戴心率计并进行测量，以确保他们能够掌握正确的使用方法。
3. 心率计数据的解读在学生掌握了使用心率计的方法后，我们将介绍如何解读心率计所提供的数据。
心率计通常会显示心率值以及心率变化的趋势图，我们将解释这些数据的含义，并说明如何根据这些数据进行健康分析和判断。
4. 心率计的应用场景此外，我们还将向学生介绍心率计的应用场景。
心率计不仅可以用于日常健康管理，还可以应用于运动训练、心理压力管理等方面。
我们将通过实际案例来展示心率计在不同场景下的实际应用，以帮助学生更好地理解其实用性和重要性。
5. 心率计的实践操作最后，我们将组织学生进行心率计的实践操作。
学生们将分组进行实验，使用心率计测量自己的心率，并记录数据进行分析。
通过实际操作，学生们将深入理解心率计的原理和使用方法，并培养数据分析和解读的能力。
三、课程设计目标通过本课程设计，我们希望学生能够达到以下目标：1. 了解心率计的原理和工作机制；2. 掌握心率计的正确使用方法；3. 理解心率计所提供的数据，并能够进行解读和分析；4. 了解心率计在不同场景下的应用，并认识到其重要性；5. 通过实践操作，深入理解心率计的原理和使用方法，并培养数据分析和解读的能力。
四、课程设计评估为了评估学生对课程的掌握情况，我们将设计以下评估方式：1. 理论知识测试：测试学生对心率计原理和使用方法的理解程度；2. 实操操作：评估学生在实际操作中是否能够正确使用心率计并记录数据；3. 数据分析报告：要求学生根据所测得的心率数据撰写数据分析报告，评估学生对心率计数据解读和分析的能力。
课程设计————电子心率计的设计
课程设计说明书正文1：任务分析与方案设计心率计是用来测量一个人心脏单位时间内跳动次数的电子仪器，由于人体各部位心率一致，所以通常测量人手臂处的脉搏即可测出人体心率。
任务要求测出的心率为一分钟内心跳的次数，并显示，测量结果要与标准范围作比较，不在标准范围内则报警。
设计方案为:采用传感器，量脉搏的跳动，出微弱的信号，入放大器中放大；后通过滤波器滤除干扰信号后，将形整形为方波或脉冲信号；将其作为计数控制信号，用基准时间一定的方波作为计数脉冲在一个心跳周期内计数，计数值N 与基准时间T 的乘积就是一次心跳的时间。
再对“60/基准时间T ”个脉冲进行N 分频，对分频后的信号计数，其计数值则为本次心率数值。
之后计数器计数值输入到显示器中显示，同时，将其输入的频率进行F/V 转换后与标准电压值作比较，若，测量值不在标准值范围内则报警，即LED 灯亮。
流程图如下。
2：电路设计，元器件参数计算及选择2.1：传感器的选择:红外线检测原理：随着心脏的博动，人体组织半透度随之改变，当血液流回心脏，组织半透度增大，这种现象在人体组织较薄的指尖、耳垂等部位最明显。
用红外发光二极管产生红外线照射到人体上述部位，并用装在一旁的红外光电管来检测机体组织的透明度并转换成电信号，其信号频率与脉搏频率相对应并且其为低频近似的正弦信号。
TCRT5000(L)具有紧凑的结构发光灯和检测器安排在同一方向上，利用红外光谱反射对象电压跟随器的显著特点就是，输入阻抗高，而输出阻抗低，一般来说，输入阻抗要达到几兆欧姆是很容易做到的。
输出阻抗低，通常可以到几欧姆，甚至更低。
在电路中，电压跟随器一般做缓冲级及隔离级。
因为，电压放大器的输入阻抗一般比较高，通常在几千欧到几十千欧，如果后级的输出阻抗比较小，那么信号就会有相当的部分损耗在前级的输出电阻中。
在这个时候，就需要电压跟随器来从中进行缓冲。
起到承上启下的作用。
应用电压跟随器的另外一个好处就是，提高了输入阻抗，这样，输入电容的容量可以大幅度减小，为应用高品质的电容提供了前提保证]1[。
光电心率测量仪
目录1 技术指标 (1)2 基本原理 (1)3 方案论证 (2)3.1 光电传感探头的选择 (3)3.2 传感器驱动电路方案 (3)3.3 电源供电及运放工作方式 (3)3.4 模拟到数字转换电路 (3)4 硬件电路设计 (4)4.1 红外发射管驱动电路 (4)4.2 红外接收管电路 (4)4.3 信号调理电路 (5)4.4 模拟—数字信号转换电路 (6)4.5 电源电路 (6)4.6 单片机最小系统 (7)4.7 人机交互部分 (7)5 软件设计 (8)6 测试报告 (8)7 结论 (10)8 心得体会 (10)9 参考文献 (11)10 附录 (11)摘要：心率是反映人体健康状况的一种重要参数。
本文介绍了一种以C8051F310单片机为核心的人体心率测试装置。
系统采用反射式光电传感器ST168感应人体的心率信号，经过放大、滤波、施密特触发等电路，将其转换为脉冲电压信号，再利用单片机对脉冲信号计数、处理并显示。
实验证明，本装置具有信噪比高、精确、低成本等特点，完成了微弱信号放大，并有显示、报警等功能，具备良好的实际应用价值。
关键字：心率测试 ST168 小信号放大 C8051F3101 技术指标①自制的光电传感头灵敏度高，信号峰峰值最高可达100mV。
②光电传感头只要按要求放好即可开始测量，不需要多次调整。
③信号调理电路的同频带为0.16Hz到6.6Hz，增益可达1000以上。
④以最少数量的的芯片、最低的成本为设计准则。
⑤外接9V电源适配器，硬件电路稳定可靠，可以长时间工作。
⑥采用算法对采集到的心率信号进行优化，并能够实时测量。
⑦具备模式控制、显示、报警功能。
2 基本原理据朗伯比尔（Lamber Beer）定律, 物质在一定波长处的吸光度和它的浓度成正比。
当恒定波长的光照射到人体组织上时, 通过人体组织吸收、反射衰减后测量到的光强将在一定程度上反映出被照射部位组织的结构特征。
心率和脉搏是同步的，故测量人体心率即测量脉搏。
心率计课程设计
心率计课程设计一、引言心率计是一种用于测量人体心率的设备，它通过检测心跳信号来计算心率值。
在运动、健康管理等领域，心率计被广泛应用。
本篇文章将围绕心率计课程设计展开，介绍心率计的原理、设计要点以及实验步骤等内容。
二、心率计的原理心率计的原理是基于心电信号的检测和处理。
人体心脏在收缩和舒张过程中会产生电信号，这些信号可以通过皮肤传导至心率计设备。
心率计设备接收到心电信号后，会进行放大、滤波和数字化处理，最终计算出心率值。
三、心率计的设计要点1. 传感器选择：心率计的核心是心电信号的检测，因此传感器的选择至关重要。
常用的传感器有干接触式传感器和无接触式光电传感器。
干接触式传感器需要贴在皮肤上，通过电极与皮肤接触来检测心电信号；无接触式光电传感器则通过红外光线照射皮肤，检测皮肤反射的光信号来计算心率值。
2. 信号处理：心电信号是一种微弱的生物电信号，容易受到干扰。
因此，在信号处理环节需要进行放大、滤波和数字化处理。
放大可以增强信号的幅度，使其更容易被检测；滤波可以去除噪音信号，提高信号的质量；数字化处理可以将模拟信号转换为数字信号，方便后续计算。
3. 心率计算：心率计的最终目标是计算出心率值。
心率值的计算可以通过心电信号的峰值间隔时间来实现。
在信号处理后，找到心电信号的峰值并计算峰值间隔时间，即可得到心率值。
心率计还可以根据心率值的变化趋势来判断人体的运动状态或健康状况。
四、心率计课程设计实验步骤1. 实验准备：准备心率计设备和心电信号采集器。
将心率计设备与心电信号采集器连接，并确保连接稳定。
2. 实验操作：将心率计设备放置在被试者身上，按照说明书正确使用传感器。
开始采集心电信号，并记录采集时间。
3. 数据处理：将采集到的心电信号传输至计算机，并通过信号处理软件进行放大、滤波和数字化处理。
根据处理后的信号，找到心电信号的峰值，并计算峰值间隔时间。
4. 心率计算：根据峰值间隔时间，计算心率值。
可以使用公式或算法来计算心率值，常用的算法有峰值检测法和自相关法。
电类课程设计心率计
电类课程设计心率计一、教学目标本节课的教学目标是让学生了解心率计的工作原理和基本使用方法，通过学习让学生掌握一定的电子电路知识，提高学生的实践操作能力，培养学生的创新意识和科学精神。
具体分为以下三个维度：1.知识目标：使学生了解心率计的基本结构、工作原理和功能，理解电子电路在生物医学领域的应用，掌握心率信号的检测和处理方法。
2.技能目标：培养学生运用电子电路知识分析和解决实际问题的能力，学会使用心率计进行基本操作，能够进行心率信号的采集、处理和分析。
3.情感态度价值观目标：激发学生对生物医学工程领域的兴趣，培养学生的社会责任感，增强学生运用科学知识服务社会的意识。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.心率计的基本原理：介绍心率计的工作原理，使学生了解心率信号的产生和检测方法。
2.心率计的结构与功能：讲解心率计的各个组成部分及其功能，让学生掌握心率计的基本使用方法。
3.电子电路在生物医学领域的应用：分析电子电路在生物医学领域的应用实例，让学生了解心率计在医疗保健中的重要性。
4.心率信号的检测与处理：介绍心率信号的检测方法，讲解心率信号的处理技巧，培养学生分析和处理心率信号的能力。
5.心率计的操作与实践：指导学生进行心率计的操作实践，培养学生的动手能力，提高学生运用心率计解决实际问题的能力。
三、教学方法为了提高教学效果，本节课将采用以下几种教学方法：1.讲授法：讲解心率计的基本原理、结构和功能，使学生掌握心率计的相关知识。
2.案例分析法：分析实际案例，让学生了解心率计在医疗保健领域的应用，提高学生的实际操作能力。
3.实验法：指导学生进行心率计的操作实践，培养学生的动手能力，使学生能够运用心率计解决实际问题。
4.小组讨论法：分组讨论心率计的使用方法和心率信号的处理技巧，培养学生的团队合作意识和沟通能力。
四、教学资源为了保证教学效果，本节课将充分利用以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统、科学的心率计知识。
光电监测心率方案
光电监测心率方案背景介绍心率是指人体每分钟心脏跳动的次数，它是评估人体健康状况的重要指标之一。
现代医疗领域已经有了许多测量心率的方法，其中一种常见的方法是光电监测心率。
光电监测心率方案利用光电传感器来测量皮肤下血液流动的变化，并通过分析血液流动的频率来计算心率。
这种方法无需直接接触人体皮肤，非侵入性且准确可靠，因此被广泛应用于各种应用场景中。
方案概述光电传感器光电传感器是测量心率的核心设备。
它通常由发光二极管（LED）和光敏二极管（Photodiode）组成。
LED发出红外光线，光敏二极管接收到透过人体组织反射回来的光线，从而实现对血液流动的测量。
工作原理光电监测心率方案的工作原理基于光敏二极管对反射光的敏感度。
当心脏跳动时，伴随着血液流动的变化，通过皮肤透射到光敏二极管的光线强度也会发生变化。
光电传感器通过接收光敏二极管输出的模拟信号，并经过放大和滤波处理后，将其转化为数字信号进行分析和计算。
光电监测心率方案的算法分析过程主要分为预处理、滤波和心率计算三个步骤。
1.预处理：对光敏二极管输出的模拟信号进行预处理，包括放大和去基线等操作，以确保信号的稳定性和可靠性。
2.滤波：通过数字滤波器对预处理后的信号进行滤波处理，去除高频噪声和运动伪影等干扰，提高测量的准确性。
3.心率计算：根据滤波后的信号，通过峰值检测或频谱分析等方法提取心率信息，并计算心率的数值。
应用场景光电监测心率方案在医疗、健康管理和运动监测等领域具有广泛的应用前景。
医疗领域在医疗领域中，光电监测心率方案可以被应用于心脏疾病患者的监测和治疗过程中。
通过实时监测心率，医生可以判断患者的病情变化，并及时采取相应的治疗措施。
在日常健康管理中，光电监测心率方案可以与智能穿戴设备结合，例如手环、智能手表等，在不同的场景下监测心率。
用户可以通过移动设备查看心率变化趋势，及时了解自己的健康状况，以便做出相应的调整和改善。
运动监测在运动监测领域中，光电监测心率方案可以在运动耳机、运动手环等设备中应用。
光电心率测量仪
光电系统课程设计报告设计题目：光电心率测量仪指导教师：吴老师班级：光电0905班设计者姓名：SYY目录1、摘要 (4)2、技术指标 (4)3、基本原理及详细说明 (4)3.1、信号的采集 (4)3.2、电源 (5)3.3、信号处理电路 (5)3.4、单片机电路 (5)3.5、显示电路 (6)3.6、发光二极管、蜂鸣器、开关等其余电路 (6)4、方案论证 (6)4.1、光电传感器的选择 (6)4.2、信号处理芯片的选择 (7)4.3、显示电路的锁存与否 (7)4.4、光电传感器的驱动电路的选择 (7)4.5、电源供给的选择 (7)5、硬件电路设计 (8)5.1、电源电路设计 (8)5.2、红外传感器发射与接收电路 (8)5.3、“虚拟地”电路 (9)5.4、信号处理电路 (9)5.5、模拟信号转换为数字信号电路 (10)5.6、单片机核心电路 (10)5.7、显示电路 (11)5.8、蜂鸣器电路 (11)5.9、控制开关电路 (12)6、软件设计 (12)6.1、软件设计概述 (12)6.2、流程图 (13)6.2.1、总流程图 (13)6.2.2、平均模式显示模块流程图 (14)6.2.3、瞬时模式显示模块流程图 (14)6.2.4、定时器T0流程图 (15)6.2.5、定时器T1流程图 (15)6.2.6、外部中断0流程图 (15)7、测试报告 (16)7.1、模拟部分测试 (16)7.2、数字部分测试 (17)8、结论 (19)9、课程设计中碰到的问题及解决 (19)9.1、原理图的绘制 (19)9.2、PCB的绘制 (19)9.3、元器件的焊接 (19)9.4、调试部分 (20)10、心得体会 (20)11、参考文献 (21)附录 (23)1、本设计的电路原理图2、PCB图（所有层）3、PCB图（顶层）4、PCB图（底层）5、PCB图（丝印层）6、元器件清单1、摘要心率测量应用于医疗、健康、体育以及我们生活中的方方面面，因此测量的精度和简便性是令人关注的。
光电计数课程设计
光电计数课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握光电计数的基本原理和实验方法，能够运用光电计数器进行简单的数据采集和分析。
具体分为三个维度：1.知识目标：让学生了解光电计数器的工作原理，掌握光电计数器的使用方法，以及能够分析光电计数器采集到的数据。
2.技能目标：培养学生运用光电计数器进行实验操作的能力，以及运用光电计数器进行数据分析的能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生对科学实验的兴趣，增强学生对光电技术的认识，提高学生运用科学知识解决实际问题的能力。
二、教学内容教学内容主要包括以下几个部分：1.光电计数器的工作原理：介绍光电计数器的工作原理，包括光电效应、光电流等基本概念。
2.光电计数器的使用方法：讲解如何正确使用光电计数器，包括光电计数器的结构、操作步骤等。
3.光电计数器实验：进行光电计数器实验，让学生亲身体验光电计数器的工作过程，以及如何采集和分析数据。
4.数据分析：教授如何运用光电计数器采集到的数据进行数据分析，包括数据的处理、图表的绘制等。
三、教学方法为了提高教学效果，本节课将采用以下几种教学方法：1.讲授法：讲解光电计数器的工作原理和实验方法。
2.讨论法：学生进行小组讨论，分享使用光电计数器的经验和数据分析的方法。
3.实验法：让学生亲自动手进行光电计数器实验，增强学生的实践能力。
4.案例分析法：分析实际案例，让学生了解光电计数器在实际应用中的重要作用。
四、教学资源为了保证教学的顺利进行，需要准备以下教学资源：1.教材：选用符合课程要求的光电计数教材，为学生提供系统的理论知识。
2.参考书：提供相关的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作光电计数器的使用教程和实验操作视频，方便学生学习和参考。
4.实验设备：准备足够的光电计数器和相关实验器材，确保每个学生都能动手进行实验。
五、教学评估本节课的评估方式包括以下几个方面：1.平时表现：评估学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，占总评的30%。
基于光电技术的心率测量仪
ｐ ｎ ｅ ｔ ｉｄ ｍｉ ｎ ｒ ｒ ｄ ｌ ｈ ，ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ａ ｇ ｆｉ ｒ ｎ ｍｉ ａ ｃ ａ ｅ ｅ ｔ ｈ ｙ ｌ ａ ｃ ａ ｇ ｆ ｅ ｄ ｎ ｏ ｅ ｅ ｔ ｉｆ ｅ ｉ ｔ ｎ ｈ ｈ ｎ ｅ ｏ ｓｔａ ｓ ｔ ｎ ｅ ｃ ｎ ｒ ｆ ｃ ｅ ｃ ｃｉ ｌ ｈ ｎ ｅ ｏ ｄ ｓ ａ ｇ ｔ ｔ ｌ ｔ ｃ ｂ ｏ ｄ ｖ ｌ ｍｅ ｉ ｓｄ ｎ ｅ ，ｔ ｅ ｅ ｅ ｔ ｎ ｄ ｏ ｅ ｒ ｃ ｉ ｅ ｅ ｍｏ ｕ ａ ｅ ｐ ｉ ａ ｓ ｎ １ Ｔ ｉ ｉ ｎ ｌ ｉｈ ｌ ｏ ｏ ｕ ｎ ｉ ｅｆ ｇ ｒ ｈ ｎ ｒ ｃ ｐ ｉ ｉｄ ｅ ｅｖ ｓｔ ｄ ｌｔｄ ｏ ｔ ｌ ｉ ａ． ｈ ｓ ｓ ａ ｃ ｉ ｏ ｈ ｃ ｇ ｇ ｗｈ
ｖ ｎａ ｅ ． ａ ｔｇ ｓ
Ｋｅ ｒ ｙ ｗｏ ｄｓ： ａ —ａｅ；ｉ ｆａ ｅ ｈｅ ｒ ｒ ｔ ｔ ｎ ｒ ｒｄ；ｍｅ ｓ ｒ ａ ｕｅ
１ 信 号拾取原理
血 液是 一种 高度不 透 明液体 。近 红外光 在一般 组 织 中的 穿 透 性 比在 血 液 中 大几 十 倍 。指 头 内 部 的血 液容积 在 心脏 搏 动 下 呈周 期 性 变 化 ， 心脏 舒 张时手 指 中血容 量减小 ， 红外 光透 过率增 大 ， 心脏 收 缩 时相 反 。因此 ， 以将 红 外 光 强 的变 化 反 映 脉搏 可
ｉ ｆｔｒｄａ ｄａ ｌ ｅ ｓ ｅｉ ｒｄｄｒｃ ｙｔ ｔｅＭＣ ８ Ｃ １ ３ ０ ｏｂ ｒｃｓｅ ， ｎ ｅｃｒ ｎ ｓｉ ｅｅ ｎ ｍｐｉ ｄｉ ｄ ｌ ｅｅ ｉ ｔ Ｕ（ ０ ５ Ｆ １ ）ｔ ｅｐｏｅｓｄ ａ ｄｔ ｕｒ ｔ ｌ ｉ ｆ ｖ ｅｌ ｏｈ ｈ ｅ
Ｌ ｅ ， Ｉ ｎ ， Ｏ Ｕ０ Ｗ ｎ Ｌ Ｕ Ｙａ ｇ ＸＩ ＮＧ ｕ ｑ ａ Ｊ ｎ ｉｏ
心率计课程设计
心率计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解心率计的基本原理，掌握其操作方法和使用步骤。
2. 学生能够掌握心率计在体育锻炼和健康管理中的应用。
3. 学生了解心率与身体健康之间的关系，认识到心率监测的重要性。
技能目标：1. 学生能够正确使用心率计进行自我监测，并准确记录数据。
2. 学生能够根据监测数据，制定合适的运动计划和调整锻炼方法。
3. 学生能够运用心率监测结果，评估自己的运动效果和身体状况。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对科学探究的兴趣，激发对心率监测技术在体育和健康领域的探索热情。
2. 学生养成定期进行体育锻炼和健康管理的好习惯，树立健康生活的意识。
3. 学生在团队活动中，学会合作与分享，培养积极向上的体育精神。
课程性质：本课程以实践操作为主，结合理论讲解，注重培养学生的动手能力和实际应用能力。
学生特点：六年级学生具备一定的探究能力和自主学习能力，对新事物充满好奇心，喜欢动手操作。
教学要求：教师需关注学生的个体差异，提供个性化的指导，鼓励学生积极参与实践，提高学生的综合素养。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 心率计基本原理：介绍心率计的工作原理，包括传感器、信号处理和显示输出等组成部分。
教材章节：《科学》六年级上册第四章第三节“传感器与自动控制”2. 心率计的使用方法：详细讲解心率计的操作步骤，包括佩戴、启动、数据读取和关机等。
教材章节：《科学》六年级上册第四章第四节“自动监测与健康”3. 心率与运动强度：介绍心率与运动强度之间的关系，引导学生根据心率监测结果调整运动计划。
教材章节：《体育与健康》六年级上册第二章第二节“运动与心率”4. 心率监测在健康管理中的应用：分析心率监测在预防疾病、提高运动效果等方面的作用。
教材章节：《健康》六年级上册第三章第二节“健康自我监测”5. 实践操作：组织学生进行心率监测实践，包括分组进行不同运动强度的锻炼，记录和分析数据。
电子心率计数器课程设计
电子心率计数器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解电子心率计数器的工作原理，掌握其基本组成部分及功能。
2. 学生能够掌握心率的概念，了解心率与身体健康的关系。
3. 学生能够运用所学的电子知识，解释并分析电子心率计数器在实际应用中的数据。
技能目标：1. 学生能够运用所学的电子知识，正确组装和调试电子心率计数器。
2. 学生能够通过实践操作，掌握电子心率计数器的使用方法，具备独立测量和记录心率的能力。
3. 学生能够运用数据分析方法，对测量结果进行简单的分析和处理。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对科学技术的兴趣，提高对电子科技产品的探究欲望。
2. 学生能够关注身体健康，养成良好的生活习惯，增强自我保健意识。
3. 学生在团队合作中，学会互相尊重、沟通与协作，培养团队精神。
课程性质：本课程为电子技术实践课程，结合理论知识与实际操作，培养学生的动手能力和实际应用能力。
学生特点：初中生，具备一定的电子知识基础，好奇心强，善于动手实践。
教学要求：教师需引导学生掌握电子心率计数器的基本原理和操作方法，注重培养学生的实际操作能力，结合生活实际，提高学生的科学素养。
在教学过程中，关注学生的情感态度价值观的培养，确保课程目标的达成。
通过课程目标的分解和具体学习成果的评估，持续优化教学设计，提高教学效果。
二、教学内容1. 理论知识：- 电子元件的基本原理：电阻、电容、二极管、三极管等。
- 心率的概念及其测量方法。
- 电子心率计数器的工作原理及组成部分。
参考教材章节：第三章“电子元件及其特性”，第四章“传感器及其应用”，第八章“生理信号测量”。
2. 实践操作：- 电子心率计数器的组装与调试。
- 心率的测量与记录方法。
- 数据分析与处理。
实践教学大纲：① 电子元件识别与检测；② 传感器连接与调试；③ 电子心率计数器组装；④ 心率测量实践；⑤ 数据记录与分析。
3. 教学进度安排：- 理论知识：4课时- 实践操作：6课时教学内容确保科学性和系统性，结合教材章节，使学生能够将理论知识与实际操作相结合，逐步掌握电子心率计数器的原理和操作方法。
电子心率测试仪课程设计
电子心率测试仪课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解电子心率测试仪的工作原理，掌握相关电子元件的功能和使用方法。
2. 使学生掌握心率的概念，了解心率与身体健康的关系，掌握正常心率范围。
3. 培养学生运用电子技术进行数据采集、处理和分析的能力。
技能目标：1. 培养学生动手操作电子心率测试仪，进行实际心率测量的能力。
2. 培养学生利用电子技术解决实际问题的能力，提高创新意识和团队协作能力。
3. 培养学生运用所学知识，设计简单电子电路的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣，激发学习热情，树立科学探究精神。
2. 培养学生关注身体健康，养成良好的生活习惯，增强自我保护意识。
3. 培养学生具备团队协作精神，尊重他人意见，善于沟通交流。
课程性质：本课程为实践性较强的学科课程，结合电子技术与生活实际，注重培养学生的动手操作能力和创新意识。
学生特点：学生处于好奇心强、求知欲旺的年级，喜欢实践操作，对电子产品有一定了解，但需进一步提高电子技术知识和应用能力。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的积极性，引导他们主动参与课堂活动，培养实际操作和解决问题的能力。
通过课程学习，使学生达到预定的知识、技能和情感态度价值观目标。
在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，以便进行教学设计和评估。
二、教学内容1. 电子元件基础知识：介绍常用的电子元件如电阻、电容、二极管、三极管等，并讲解其在电子心率测试仪中的作用。
2. 心率测试原理：讲解心率的概念、测量方法，以及电子心率测试仪的工作原理。
3. 电子心率测试仪的组装与调试：指导学生动手组装电子心率测试仪，学会调试和检测设备，确保其正常工作。
4. 数据采集与分析：教授学生如何使用电子心率测试仪进行数据采集，并对数据进行分析，了解心率的正常范围和变化规律。
5. 实践操作与拓展：开展实践活动，让学生实际测量心率，并进行拓展实验，如心率与运动强度、情绪等因素的关系。
课程设计 光电脉搏检测电路设计报告
光电脉搏检测电路设计报告脉搏波的概述1.脉搏波的定义脉搏波是以心脏搏动为动力源, 通过血管系的传导而产生的容积变化和振动现象。
当心脏收缩时, 有相当数量的血液进入原已充满血液的主动脉内, 使得该处的弹性管壁被撑开,此时心脏推动血液所作的功转化为血管的弹性势能; 心脏停止收缩时, 扩张了的那部分血管也跟着收缩, 驱使血液向前流动, 结果又使前面血管的管壁跟着扩张, 如此类推。
这种过程和波动在弹性介质中的传播有些类似, 因此称为脉搏波(pulse wave) 。
2.脉搏信息血液在人体内循环流动过程中, 经历过心脏的舒张、内脏流量的涨落、血管各端点的阻滞、血管内波的折一反射以及血管壁的黏弹等过程。
脉搏波不仅受到心脏状况的影响, 同时要受到内环境调控功能器官(脏器) 状态所需血液参数以及系统状态参数等的影响。
所以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富含有关心脏、内外循环和神经等系统的动态信息, 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。
3.脉搏测量的意义脉搏是临床检查和生理研究中常见的生理现象, 包含了反映心脏和血管状态的重要生理信息。
人体内各器官的健康状态、病变等信息将以某种方式显现在脉搏中即在脉象中。
人体脉象中富含有关心脏、内外循环和神经等系统的动态信息。
通过对脉搏波检测得到的脉波图含有出许多有诊断价值的信息, 可以用来预测人体某些器脏结构和功能的变换趋势, 如:血管几何形态和力学性质的变异会引起脉搏波波形和波速等性质的改变, 而脉搏的病理生理性改变常引发各种心血管事件, 脉搏生理性能的改变可以先于疾病临床症状出现, 通过对脉搏的检测可以对如高血压和糖尿病等引起的血管病变进行评估。
同时脉搏测量还为血压测量, 血流测量及其他某些生理检测技术提供了一种生理参考信号。
设计目的与意义❖目的应用光电式传感器、放大滤波电路组成的脉搏测量电路通过示波器显示人体指端动脉脉搏信息❖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系统设计1.测量信号的特征❖人体信息本身具有不稳定性、非线性和概率特性。
光电人体计数器课程设计
光电人体计数器课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解光电人体计数器的基本工作原理，掌握其电路组成及功能。
2. 让学生掌握计数器在数字电路中的应用，了解计数器的基本操作和计数过程。
3. 使学生了解光电传感器在人体计数器中的作用，认识其优缺点。
技能目标：1. 培养学生动手搭建光电人体计数器的能力，提高实践操作技能。
2. 培养学生运用所学知识解决实际问题的能力，如设计简单的计数器应用电路。
3. 培养学生分析实验数据，得出结论的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣，激发他们探索科学技术的热情。
2. 培养学生团队合作精神，提高沟通与协作能力。
3. 培养学生严谨的科学态度，树立安全意识和环保意识。
课程性质分析：本课程为电子技术及应用领域的一节实践性较强的课程，旨在让学生通过动手实践，掌握光电人体计数器的原理和应用。
学生特点分析：初中年级的学生对电子技术有一定的了解，具备基本的电路知识，喜欢动手实践，但可能对光电传感器等新技术了解较少。
教学要求：1. 结合课本知识，注重理论联系实际，提高学生的实践操作能力。
2. 通过小组合作，培养学生的团队合作精神和沟通能力。
3. 注重安全教育，培养学生安全意识。
4. 以学生为主体，关注个体差异，激发学生学习兴趣。
二、教学内容1. 光电传感器原理：介绍光电传感器的工作原理，包括光源、光电二极管、光敏电阻等基本元件的功能和特性。
- 教材章节：第三章第二节《光电器件》- 内容列举：光源的种类、光电效应、光电元件的应用。
2. 计数器电路组成：讲解计数器的基本电路组成，包括触发器、时钟信号、计数器逻辑等。
- 教材章节：第四章第三节《触发器与计数器》- 内容列举：触发器的种类、时钟信号的生成、计数器逻辑电路。
3. 光电人体计数器设计：结合光电传感器和计数器电路，设计简单的光电人体计数器。
- 教材章节：第五章《数字电路设计》- 内容列举：设计原理、电路图绘制、元器件选型、组装调试。
有关光电手表的课程设计
有关光电手表的课程设计一、课程目标知识目标：1. 了解光电手表的基本原理，掌握其工作流程。
2. 学习光电传感器的作用，理解其转换光信号为电信号的原理。
3. 掌握时间计算与时间单位换算的基本方法。
技能目标：1. 能够运用所学知识，分析并解释光电手表的运作过程。
2. 能够运用时间计算与换算方法，解决实际问题。
3. 培养学生的动手操作能力，学会使用简单的工具对光电手表进行拆装与维护。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对科学技术的兴趣，激发创新意识。
2. 增强学生的团队合作意识，培养合作解决问题的能力。
3. 培养学生珍惜时间、热爱生活的情感态度。
本课程针对中学生设计，结合学生好奇心强、求知欲旺、动手能力逐渐提高的特点，注重理论与实践相结合，以光电手表为载体，引导学生探索科学原理，提高学生的科学素养。
同时，课程目标分解为具体的学习成果，以便教师在教学过程中进行有效指导和评估。
内容开始二、教学内容1. 光电手表基本原理：介绍光电传感器的工作原理，光电效应，以及光电手表的电路构成。
- 教材章节：第二章第三节“光电传感器及其应用”2. 时间计算与单位换算：讲解时间的计算方法，时、分、秒的换算关系。
- 教材章节：第一章第五节“时间及其计量”3. 光电手表的拆装与维护：指导学生进行光电手表的拆装，了解内部结构，学习基本的维护方法。
- 教材章节：第三章第二节“常见电子产品的拆装与维护”4. 实践活动：组织学生分组进行光电手表的组装与调试，培养学生的动手能力与合作精神。
- 教材章节：第四章“实践活动与拓展”5. 科学探究：引导学生通过实验，探究影响光电传感器性能的因素，提高学生的科学探究能力。
- 教材章节：第五章“科学探究与实践”教学内容按照科学性和系统性原则进行组织，确保学生在掌握基础知识的同时，能够将所学应用于实际操作中。
教学进度安排合理，注重理论与实践相结合，以提高学生的综合能力。
三、教学方法针对本章节内容，采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣，提高教学效果：1. 讲授法：教师以简洁明了的语言，系统讲解光电手表的基本原理、时间计算与单位换算等理论知识，为学生奠定基础。
光学心率心率监测的设计与实现
光学心率心率监测的设计与实现设计与实现一个光学心率测(HRM)系统(又称光电容积脉搏波技术，简称PPG)是一类复杂的、涉及多个领域的项目。
设计要素包括人体工程学、信号处理与过滤、光学和机械设计、低噪声信号接收电路以及低噪声电流脉冲发生器。
可穿戴电子产品制造商正在不断为其保健与健身产品添加心率监测功能，集成化也正在推动心率监测应用中传感器的成本不断降低。
目前，许多心率检测传感器都在其高度集成的模组中包含了一些分离的元器件，如模拟前端(AFE)、光电管检测器和发光二极管等。
这些模组支持更便捷的实现方式，可在将心率监测功能加入到可穿戴产品中时降低其成本和复杂性。
可穿戴产品的外观形态也在逐渐改变。
在胸带已经有效地服务了保健与健身市场多年的同时，心率监测功能现在正在进入到各种手腕佩戴产品中。
光学感测技术与高性能、低功耗处理器等方面的技术进步，已经促使手腕佩戴这种外形可适用于许多设计;心率检测算法的精密度也已到达了一种新的水平，从而可以被采用手腕佩带外形的产品所接受。
其它新的可穿戴感测应用外观形态和应用场景也在不断涌现，比如头带、体育与健身服装、以及耳塞等。
但是，可穿戴生理指标监测的最主要应用场景还将归集于手腕。
没有两种心率监测应用是完全相同的，系统开发人员必须考虑许多设计折中：如产品的舒适性、感测的精度、系统成本、功耗、阳光影响、处理许多皮肤类型、运动影响、开发时间和物理大小等等。
所有这些设计因素都影响系统集成，是采用高集成度模组解决方案，抑或是采用集成了更多分离元器件的架构。
图1展示了测量心率信号的基本方法，它依赖于用光学方法从人体组织上提取的心率压力波。
图1说明了光进入皮肤后传输的途径：由心率压力波引起的毛细血管舒张和收缩运动对由绿色LED注入人体组织的光信号进行了调制。
接收到的信号因为通过了皮肤而被大大地衰减，它被一个光电管接收并送到电子子系统中去处理。
源自脉搏的振幅调制信号被检测(过滤掉运动噪声)、分析和显示。
光电心率测量仪
光敏三极管
将光信号转换为电信号，同时有对电信号放大的功能 应用：测量光亮度、光电隔离、非接触测量
三、信号处理
三、信号处理
1、模拟部分
信号采集
放大
滤波
整形
三、信号
开始
T1中断程序
初始化
A++
N Int0有脉搏信号到来 N
Y
P1.3＝1？
Y N
A=20?
谢 谢 ！
曹 陈 晨
目录
一、概述 二、信号采集 三、信号处理 四、数据处理 五、实验过程 六、小结
一、概述
光电检测方法 精度高、反应快、非接触、可测参数多、传感器结构简单、 形式灵活多样
光电传感器 把光信号转变为电信号的器件 由光源、光学通路、光电元件构成 光电二极管、光电三极管、光电倍增管、CCD
一、概述
Y 停止测量
P1.3=0
提取数据进行筛选 和处理
启动T1定时10s B＋＋
把B中数据存入一 确定单元中
把B清零 结束
功能复位程序
P1.3=1 初始化 结束
输出显示 结束
五、实验过程
Pspice仿真
面包板调试
光电心率测量仪
Protel制板
焊接调试
Pspice仿真
输入信号 滤波输出
放大级输出 比较器输出
提取数据进行筛选和处理输出显示停止测量p130把b中数据存入一确定单元中把b清零结束结束功能复位程序p131初始化结束五实验过程光电心率测量仪pspice仿真面包板调试焊接调试protel制板pspice仿真输入信号放大级输出滤波输出比较器输出面包板波形输入波形放大器输出波形滤波器输出波形反相比较输出波形toplayerprotel制板bottomlayer焊接调试焊接调试焊接调试六小结目标实践团结准备?用最简单的理论实现最基本的功能?多门课程的综合理论与实践的碰撞?既然选择了就要做到最好团队的力量?充分的前期准备细致的后期调试
基于光电技术的心率测量仪
2012 年01·
图 7 关键算法流程图
图 6 单片机系统
4 实验结果及总结
该设计以 80C51F310 为核心实现了低成本、实 时性好的小型便携的光电心率测量仪，能十分方便 地测算出实时心率，为人们的心血管健康提供了参 考信息。同时，在该系统上可以开发出其他人性化 的扩展功能，具有良好的市场前景。
实际上在温度变化率10min情况下无机箱的印制板组件上下限温度保持时间在3550min范围内就可以使温度浸泡产生应有的效果有机箱的电子组件则需要6090min234循环次数温度筛选循环次数的选取与温度变化范围温度保持时问等参数以及筛选产品的复杂度息息相关主要根据缺陷的析出度和经验而定
2012 年第 1 期
2 系统组成
整个系统 由 信 号 拾 取 电 路、滤 波 电 路、放 大 电 路、基于 MCU （ 80C51F310） 的数字电路组成，同时 配合有按键、声光指示和数码显示管。LM324 均采
用 5 V 单电源供电，故在正向输入端设置了可调参 考电压［3］。 2. 1 信号拾取电路
具体实现电路如图 1 所示。由外接直流电源提 供 5 V 的直流电压，红外发射二极管串联偏置电阻 发射光信号，实测工作电流约为 50 mA。红外接收 二极管反 向 偏 置 接 收 光 信 号，实 测 工 作 电 流 约 为 0. 5 mA，将光信号转化为电信号，经电容隔直流送 给滤波电路，实测信号幅值约为 15 mV。隔直后的 原始信号如图 2 所示。
的值，使得截止频率约为 7 Hz，并有反向放大能力。 其中比较器 LM324 在正向输入端加入 2. 5 V 的参 考电位。具体实现电路如图 3 所示。
图 3 有源二阶滤波电路
2. 3 放大电路 具体放大 电 路 如 图 4 所 示。 比 较 器 LM324
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三、 1. 2. 3. 4. 5.
四、
基本原理.................................................................................................................... 6 电源供应.................................................................................................................... 6 脉搏信号-电信号...................................................................................................... 6 模拟信号预处理........................................................................................................ 7 单片机计算控制........................................................................................................ 7 人机互动.................................................................................................................... 8 方案论证.................................................................................................................... 8
1
光电系统课程设计
华中科技大学光电学院
光信 1003 班 柴小力
6. 显示、蜂鸣器及按键电路...................................................................................... 15 六、 软件设计.................................................................................................................. 17
光电系统课程设计
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光信 1003 班 柴小力
目录
一、 摘要：........................................................................................................................ 3
二、 1. 2. 3. 4.
技术指标.................................................................................................................... 5 电源............................................................................................................................ 5 探测器........................................................................................................................ 5 测量范围.................................................................................................................... 5 主要功能.................................................................................................................... 5
1. 供电方式选择............................................................................................................ 8 2. 电源芯片选择.................................................................................................................................................................................................... 9 4. 光电探测电路设计.................................................................................................. 10
3. 模拟信号预处理电路.............................................................................................. 12 4. 单片机核心电路...................................................................................................... 14 5. 单片机复位和 JTAG 调试电路................................................................................ 15
8. 五、
显示器选择.............................................................................................................. 11 硬件电路设计.......................................................................................................... 12
5. 虚拟地电压设计...................................................................................................... 10 6. 模拟信号预处理电路设计...................................................................................... 10 7. 心率判定算法选择.................................................................................................. 11
1. 主函数...................................................................................................................... 18 2. 按键函数.................................................................................................................. 18 3. LCD 显示函数........................................................................................................... 19 4. 中断函数.................................................................................................................. 20 5. 工作模式函数.......................................................................................................... 21 七、 测试报告.................................................................................................................. 23 1. 硬件测试.................................................................................................................. 23 2. 软件测试.................................................................................................................. 24 八、 结论.......................................................................................................................... 26 九、 心得体会.................................................................................................................. 27 十、 参考文献.................................................................................................................. 28 附录 ......................................................................................................................................... 28