基于单片机的脉搏测量仪的设计开题报告

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基于51单片机的脉搏测量仪器心率计设计方案

基于51单片机的脉搏测量仪器心率计设计方案

请各位老师批评与指正
THANKS
பைடு நூலகம்
3 硬件设计
HARDWARE DESIGN
开始
液晶初始化
Y 按下按键? N 键盘扫描
菜单
N 15s到?
Y
计算脉搏值
N 按键1按下?
Y
按键2按下? Y
上限设定
对应值增加
按键3按下?
按键4按下?
对应值减小
开中断,测脉搏
显示脉搏值
下限设定
返回
返回
4 软件设计
SOFTWARE DESIGN
5 调 试 总 结 DEBUGGING SUMMARY
基于单片机的脉搏计系统是多功能的数字型设计,,所以对于它的程序也 较为复杂,所以在编写程序和调试时出现了相对较多的问题。最后经过多次的模 块子程序的修改,一步一步的完成,最终解决了软件。在软件的调试过程中主 要遇到的问题如下: 问题1:烧入程序后,数码管显示闪动,而且亮度不均匀。 解决:首先对调用的延时进行逐渐修改,可以解决显示闪动问题。其次,由于 本作品使作动态扫描方式显示的数字,动态扫描很快,人的肉眼是无法看出,但 是调用的显示程序时,如果不在反回时屏蔽掉最后的附值,则会出现很亮的现 象,所以在显示的后面加了屏蔽子令,最后解决了此问题。 问题2:当用户按下按键的时候,单片机读取的数值跟设定的数值不对。 解决:重新检查矩阵键盘电路的连接,重新建立一个新的对应关系。
2 总体方案
GENERAL PLANNING
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,

基于单片机的脉搏监测系统设计

基于单片机的脉搏监测系统设计

基于单片机的脉搏监测系统设计引言当今在医学领域中,生物医学参数的测试研究是医学界和工程技术界都很关心的新兴学科。

运用近代传感器测试技术来解决临床诊断及实验室研究多种参数的计量检测,无论对于临床诊断与监护还是对于医学基础研究,都具有极其重要的价值和意义。

用传感器技术来对脉搏信息进行定量分析,是国内外医学专家普遍关注的课题。

人体脉搏系统是心血管系统的重要组成部分,它是人体输送养料、传递能量和传播各种生理病理信息的重要途径,脉搏包含有丰富的人体健康状况信息。

研究脉搏信息无论是在中医还是西医中都具有重要的临床诊断价值和实用意义。

因为脉搏检测是带有我国中医特色和独有的生物信号检测技术,因此开发研制这样的监测仪器,可以同时满足医、患两方面的需求。

根据对它的特点的分析,预计它的用途将是非常广泛的,特别是如果加有其他的措施之后,如加上自我分析能力部分,它就有着非常明显的社会效益与经济效益,主要体现在以下几个方面:临床诊断、早期诊断、同步监测、指导用药、中医脉象原理的研究。

本课题结合理论研究和具体实践的基础上,对于嵌入式脉搏检测系统的硬、软件和算法作了一些有意义的研究和探讨,提出了一种新的脉搏检测和分析的系统方案。

即采用前端嵌入式+后端系统的结构,前端嵌入式系统负责脉搏信号的采集与初步处理,后端系统进行显示。

前端和后端系统通过无线收发模块进行通讯。

课题现状及研究意义近年来日本、美国等国家的医生、学者在医学研究、针灸研究中设计了一些脉象客观描记仪器或装置,例。

这些仪器的主要功能是描记脉象波形,是用作临床观察脉象变化的工具。

但是这些仪器装置大多数没有形成产品,也没有见到广泛临床应用的报道。

而虽然目前己有的心血管诊疗仪器设备多种多样,例如:比较成熟的技术有心电图检测.x光透视、CT扫描检查、核磁共振、静脉数字减影造影等,还有目前临床应用较多的:超声心动图、放射性核素心血管造影 (核素显像)、心电机械图、阻抗心动图和阻抗微分波图等,但这些手段要么操作复杂、费用昂贵,不容易反复进行检查,要么获得的诊断指标过少,对确诊疾病作用有限,特别是当要全面了解对病人诊断治疗非常重要的心脏血流动力学情况时,大部分体外检测仪器都无能为力了,目前临床只能采取体内插入式导管的检测方法,但这种方法对病人是有着非常大的创伤和风险的,而且要求实施的意愿有相当高的技术与设备条件等等问题。

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

目录摘要 (III)Abstract....................................................................................................................... I V 第一章引言............................................................................................................ - 1 -1.1 脉搏测量仪的研究背景和意义................................................................. - 1 - 第二章课题方案及主要器件的选择.................................................................... - 2 -2.1方案介绍及器件选择................................................................................... - 2 -2.2传感器的选择与论证.................................................................................. - 2 -2.3信号处理方案选择...................................................................................... - 3 -2.4单片机系统选择.......................................................................................... - 4 -2.5显示模块选择.............................................................................................. - 4 - 第三章课题元件的介绍........................................................................................ - 5 -3.1单片机AT89S52........................................................................................... - 5 -3.2红外传感器................................................................................................... - 6 -3.3双运算放大器LM358N ................................................................................ - 7 -3.4LCD1602显示模块........................................................................................ - 8 - 第四章系统的选择................................................................................................ - 9 -4.1系统设计框图.............................................................................................. - 9 -4.2 信号采集电路............................................................................................. - 9 -4.3信号放大电路............................................................................................ - 10 -4. 4信号比较电路............................................................................................ - 10 -4.5 LCD1602显示电路.................................................................................. - 11 -4. 6 键盘电路................................................................................................. - 11 - 第五章计算方法及软件........................................................................................ - 11 -5.1测量计算..................................................................................................... - 12 -5.2主程序流程图............................................................................................. - 12 -5.3中断程序流程图......................................................................................... - 14 -5.4 测试数据与结果分析................................................................................ - 14 - 致谢:...................................................................................................................... - 18 -附录一:系统仿真图.............................................................................................. - 19 - 附录二:系统原理图.............................................................................................. - 19 - 附录三:系统PCB................................................................................................... - 20 -摘要21世纪的今天,各种物质极大丰富,人们的生活得到了质的变化。

基于单片机心率脉搏检测仪设计

基于单片机心率脉搏检测仪设计

目录一、设计的背景和意义 (1)二、设计方案的论证和确定 (1)(一)设计要求分析 (1)(二)设计方案确定 (1)三、 设计过程 (3)(一) 设计原理 (3)(二)主要器件选型 (5)(三)硬件结构设计 (7)(四)软件控制设计 (11)四、调试过程 (20)1.仿真调试. (20)2.实物演示 (22)五、设计创意说明和总结 (25)六、参考文献 (26)七、致谢 (27)一、设计的背景和意义背景: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。

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。

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]。

意义: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。

二、设计方案的论证和确定(一)设计要求分析总体由设计由STC89C52、按键、LCD1602、光电传感器、等构成,见图3.1所示,系统设有四个按键,设置上下限脉搏数,当超过范围的时候单片机会驱动蜂鸣器发响,脉搏测量的时候需要人把手轻轻的按在光电传感器上面,由于人脉搏跳动的时候,血液的透光性不一样会导致接收器那边接收的信号强弱不一样,间接的把人脉搏信号传回,通过运放对其进行放大、整形后连接到单片机的IO 口,单片机利用外部中断对其进行计数,最终换算成人一分钟脉搏的跳动次数,最终在液晶屏上显示。

基于51单片机的脉搏测量仪设计开题报告

基于51单片机的脉搏测量仪设计开题报告
2022.3.23---3.25 完成开题报告
2022.3.26---4.15 初步设计和事物制作
2022.4.16---5.5 撰写毕业设计文稿
2022.5.6---5.12 定稿、打印、装订成册
2022.5.13——5.24准备毕业答辩
六、主要参考文献
[1]刘笃仁. 《传感器原理及应用技术》. 西安电子科技大学出版社
[2] 郭天祥.《新51单片机单片机C语言教程》.电子工业出版社
[3] 郝文化.《Protel DXP 电路原理图与PCB设计》.机械工业出版社
[4] 孙俊喜.《LCD驱动电路、驱动程序设计及典型应用》.人民邮电出版社
七、审核意见
指导教师对开题的意见:
指导教师签字:2022年3月26日
学院审核意见:
审核人签字: 2022年3月28日
二、文献综述(国内外相关研究现况和发展趋向)
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脉搏测量仪,脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法,脉搏测量可利用电子仪器测量出精度更就的数据。人体脉搏信号中包含丰富的生理信息,也逐渐引起了临床医生的很大兴趣,达到了方便、快捷、准确在测量脉搏的目的。随着电子测量技术的迅速发展,现代电子测量仪器以极快的速度向数字化、自动化的方向发展。制成的脉搏测量仪器性能良好,结构简单。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。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。

基于单片机的电子脉搏计的设计开题报告

基于单片机的电子脉搏计的设计开题报告
三、设计(研究)方案
根据功能模块的划分,其系统硬件结构框包括以下几部分:①传感器:将脉搏跳动信号转换为与此对应的电脉冲信号。②放大与整形电路:将传感器的微弱信号放大,整形除去杂散信号。③倍频器:将整形后所得到的脉冲信号的频率提高。如将30 s内传感器所获得的信号频率2倍频,即可得到对应1分脉冲数,从而缩短测量时间。④基准时间产生电路:产生短时间的控制信号,以控制测量时间。⑤控制电路:用以保证在基准时间控制下,使2倍频后的脉冲送到计数译码显示电路中。⑥计数译码显示电路:用来读出脉搏数,并以十进制数的形式由数码管显示出来。
设计了一种基于压电传感器以STC89C52单片机为核心构成的简易便携式电子脉搏计。其设计思路是用压电传感器把待检测对象的脉搏跳动转变成电信号,但是由于信号比较微弱,需要经过放大整形后才可以得到规则的脉冲波形。放大电路采用三运放高共模抑制比放大电路,将传感器的微弱信号放大。放大后的信号采用一阶低通滤波电路进行整形除去杂散信号,然后经过单片机定时计数后通过译码电路就可以从数码管直接读出被测对象的脉搏数了。同时记录每一次脉搏跳动的间隔和力度,分别记入U盘和计算机终端分析软件,实时绘制曲线,分析数据。定时由基准时间产生电路完成。STC89C52单片机构成的控制电路在软件的作用下控制脉搏信号放大、整形和倍频后进入计数器的时间。该便携式电子脉搏计优点是制作简单,使用元器件少,工作稳定可靠,显示直观,误差不大于1%,成本低廉且能节电。
其系统软件设计主要分成两部分组成,前半段实现初始化,包括89c52芯片初始化,定时器/计数器初始化,显示缓冲区初始化,设置堆栈指针以及开中断等。主程序后半段构成循环,有两个功能:一是计数,另一功能是显示(每分钟的脉跳数),由调用显示子程序来完成。
四、工作进度安排
毕业设计(论文)进度计划安排

基于单片机设计的脉搏测量仪(周静)

基于单片机设计的脉搏测量仪(周静)

扬州工业职业技术学院2008—2009学年第二学期毕业论文课题名称:基于单片机设计的脉搏测量仪设计时间:2009.2.05 —2009.5.18 系部:电子信息工程系班级:0601电气技术*名:**指导教师:李建荣助教总目录第一部分任务书第二部分开题报告第三部分毕业设计报告第一部分任务书扬州工业职业技术学院毕业设计任务书第二部分开题报告扬州工业职业技术学院电子信息工程系09 届毕业设计(论文)开题报告书第三部分毕业设计报告目录第一章引言 (11)第二章硬件电路设计 (12)2.1 AT89C2051主要性能 (12)2.2AT89C2051的结构框图 (14)2.3AT89C2051的引脚说明 (15)2.4 复位电路 (16)2.5 振荡电路 (17)第三章基本结构模块 (17)3.1 脉搏波检测电路 (18)3.2 脉搏信号拾取电路 (18)3.3 信号放大 (20)3.4 波形整形部分 (22)第四章整体电路分析 (23)4.1 光发射电路 (23)4.2 光电转换电路 (23)4.3 信号采集及处理系统 (24)4.4 过采样技术的应用 (24)4.5 整体硬件电路设计 (25)第五章软件设计 (27)5.1 程序设计 (27)5.2 程序源代码 (28)结束语 (29)致谢 (33)参考文献 (34)基于单片机设计的脉搏测量仪周静0601电气技术[摘要] 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。

本文介绍一种用单片机制作的脉搏测量仪,只要人把手指放在传感器内2秒钟就可以精确测量出每分钟脉搏数,测量结果用三位数字显示。

[关键词]:AT89C2051 单片机脉搏测量仪Single-chip design based on the pulse measuring instrumentZhou Jing0601 Electrical TechnologyAbstract: Nurse hospital wants to give in hospital every day the patient takes the pulse to record the patient each minute pulse number, the method is with the hand according to on the patient wrist's department artery, carries on the counting according to pulse's beat. For the saving of time, will not make 1 minute survey generally, usually will be surveys in 10 seconds time palpitation's number, will be multiplied by again the result 6 namely obtains each minute palpitation number, even if will do this is quite time-consuming, moreover the precision will not be high. This article introduced that one kind the pulse measuring instrument which manufactures with the monolithic integrated circuit, so long as the human places the finger in the sensor 2 seconds to be possible the precision measuring each minute pulse number, the measurement result showed with three digit. Key words: AT89C2051 monolithic integrated circuit pulse measuring instrument第一章引言脉搏测量属于检测有无脉博的测量,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。

基于单片机的脉搏测量仪设计毕业设计

基于单片机的脉搏测量仪设计毕业设计

基于单片机的脉搏测量仪设计目录摘要 (I)Abstract (I)引言 (1)第一章概述 (2)1.1选题的背景和意义 (2)1.2脉搏测量仪的发展与应用 (3)第二章总体方案的论证与设计 (5)2.1主控模块的选型和论证 (5)2.2显示模块的选型和论证 (5)2.3传感器的选型和论证 (5)2.4系统整体设计概述 (6)第三章系统硬件电路设计 (7)3.1主控模块 (7)3.1.1STC89C52单片机主要特性 (7)3.1.2STC89C52单片机的中断系统 (10)3.1.3单片机最小系统设计 (11)3.2LCD液晶显示器简介 (11)3.2.1液晶原理介绍 (12)3.2.2液晶模块简介 (12)3.2.3液晶显示部分与STC89C52的接口........................... 错误!未定义书签。

3.3信号采集电路设计.......................................................... 错误!未定义书签。

3.3.1传感器简介................................................................... 错误!未定义书签。

3.3.2滤波电路....................................................................... 错误!未定义书签。

3.3.3放大整形电路............................................................... 错误!未定义书签。

第四章系统软件设计 ................................................... 错误!未定义书签。

4.1系统软件总体设计.......................................................... 错误!未定义书签。

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

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。

基于单片机设计的脉搏测量仪(周静)

基于单片机设计的脉搏测量仪(周静)

扬州工业职业技术学院2008—2009学年第二学期毕业论文课题名称:基于单片机设计的脉搏测量仪设计时间: 2009.2.05 — 2009.5.18 系部:电子信息工程系班级: 0601电气技术姓名: XX指导教师: XX 助教总目录第一部分任务书第二部分开题报告第三部分毕业设计报告第一部分任务书扬州工业职业技术学院毕业设计任务书系部电子信息工程系指导老师XX 职称助教学生姓名XX 班级0601电气技术学号XX 设计题目基于单片机设计的脉搏测量仪设计内容目标和要求毕业设计内容和目标:1、设计内容: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。

2、设计目的:实现脉搏波的实时存储并可实现与上位机( PC 机) 的实时通讯,作为多参数病人中心监护系统的一个模块完成心率检测和脉搏波形显示。

毕业设计论文要求:1、巩固、加深和扩大单片机应用的知识面,提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的能力;2、培养针对课题需要,选择和查阅有关手册、图表及文献资料的自学能力,提高组成系统、编程、调试的动手能力;3、过对课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉单片机用系统开发、研制的过程,软硬件设计的方法、内容及步骤。

教研室审核系部审核第二部分开题报告扬州工业职业技术学院电子信息工程系09 届毕业设计(论文)开题报告书学生姓名X 专业电气自动化班级0601电气技术学号XX题目基于单片机设计的脉搏测量仪指导教师X 职称助教学位学士题目类别□工程设计□基础研究□应用研究□其它【课题的内容与要求】脉搏检测中关键技术是传感器的设计与传感器输出的微弱信号提取问题, 本文设计的脉搏波检测系统以光电检测技术为基础,并采用了脉冲振幅光调制技术消除周围杂散光、暗电流等各种干扰的影响。

基于AT89C51单片机的脉搏测量仪

基于AT89C51单片机的脉搏测量仪
[11]K.D.TAYLOR.Technicalnote--(Keywords---Cardiotachometer,Pulsegenerator)Precision cardiotachometer calibrator .Med. & Biol. Eng.& Comput.1977.15.476-478.
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.
[10] [德] WOLFGANG KLOSTERHALFEN University ofDusseldorf, 4000 Dusseldorf, Federal Republic of Germany. A computer-controlled cardiotachometer1 980, Vol. 12 (1), 58-62.
[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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基于单片机的脉搏测量仪开题报告

基于单片机的脉搏测量仪开题报告

基于单片机的脉搏测量仪开题报告
本项目以大学生为研究对象,设计开发一个基于单片机的脉搏测量仪,用于对大学生的脉搏进行测量。

本项目将采用单片机进行系统硬件设计,
开发其固件程序和软件应用程序,实现脉搏测量仪的数据采集,显示,存
储和传输功能。

本项目主要分为硬件设计,固件开发和软件应用程序开发
三个模块。

硬件设计部分,将采用单片机和传感器对脉搏进行测量,具体
包括单片机选型、传感器选型、电路设计、封装技术等。

固件部分,将编
写读取脉搏信号的程序,以及将信号转换成脉搏数据的程序等。

软件应用
程序部分,将开发各类软件进行实时脉搏测量,绘制并显示脉搏曲线,以
及对脉搏指标进行实时显示等。

本项目预计将实现实时脉搏测量和细节分析,有助于大学生的健康管理。

基于单片机的脉搏测量仪器设计

基于单片机的脉搏测量仪器设计

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文)开题报告题目:基于单片机的脉搏测量仪器设计系(部)计算机应用技术专业计算机科学与技术学生郭晓丹学号1069120228班号0691202指导教师孙平开题报告日期2009.10.19哈工大华德学院说明一、开题报告应包括下列主要内容:1.通过学生对文献论述和方案论证,判断是否已充分理解毕业设计(论文)的内容和要求2.进度计划是否切实可行;3.是否具备毕业设计所要求的基础条件。

4.预计研究过程中可能遇到的困难和问题,以及解决的措施;5.主要参考文献。

二、如学生首次开题报告未通过,需在一周内再进行一次。

三、开题报告由指导教师填写意见、签字后,统一交所在系(部)保存,以备检查。

指导教师评语:指导教师签字:检查日期:一、课题的开发背景与需求分析随着科技发展的不断提高,生命科学和信息科学的结合越来越紧密,出现了各种新颖的脉搏测量仪器,特别是电子脉搏仪的出现,使脉搏测量变得非常方便。

脉诊在我国已具有2600多年临床实践,是我国传统中医的精髓,但祖国传统医学采用“望、闻、问、切”的手段进行病情诊断,受人为的影响因素较大,测量精度不高。

科技的创新,脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法,脉搏测量可利用电子仪器测量出精度更就的数据。

人体脉搏信号中包含丰富的生理信息,也逐渐引起了临床医生的很大兴趣,达到了方便、快捷、准确在测量脉搏的目的。

随着电子测量技术的迅速发展,现代电子测量仪器以极快的速度向数字化、自动化的方向发展。

制成的脉搏测量仪器性能良好,结构简单,有较好的应用和推广价值。

二、调研分析经过开题期间的文献查阅和实际情况调研,了解到脉搏是人体健康关系着最基本条件。

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。

人体脉象中富含着心脏、内外循环和神经等系统的动态信息。

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本科毕业设计(论文)开题报告题目:基于单片机的脉搏测量仪的设计课题类型:设计□√实验研究□论文□学生姓名:学号:专业班级:学院:信息工程学院指导教师:开题时间年月日年月日开题报告内容与要求一、毕业设计(论文)内容及研究意义(价值)随着科技发展的不断提高,生命科学和信息科学的结合越来越紧密,出现了各种新颖的脉搏测量仪器,特别是电子脉搏仪的出现,使脉搏测量变得非常方便。

脉诊在我国已具有2600多年临床实践,是我国传统中医的精髓,但祖国传统医学采用“望、闻、问、切”的手段进行病情诊断,受人为的影响因素较大,测量精度不高。

科技的创新,脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法,脉搏测量可利用电子仪器测量出精度更就的数据。

人体脉搏信号中包含丰富的生理信息,也逐渐引起了临床医生的很大兴趣,达到了方便、快捷、准确的测量脉搏的目的。

随着电子测量技术的迅速发展,现代电子测量仪器以极快的速度向数字化、自动化的方向发展。

制成的脉搏测量仪器性能良好,结构简单,有较好的应用和推广价值。

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。

本系统的组成包括传感器、信号处理、单片机电路、显示电路、键盘输入等部分。

二、毕业设计(论文)研究现状和发展趋势(文献综述)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,脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法,脉搏测量可利用电子仪器测量出精度更就的数据。

人体脉搏信号中包含丰富的生理信息,也逐渐引起了临床医生的很大兴趣,达到了方便、快捷、准确在测量脉搏的目的。

随着电子测量技术的迅速发展,现代电子测量仪器以极快的速度向数字化、自动化的方向发展。

制成的脉搏测量仪器性能良好,结构简单,有较好的应用和推广价值。

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。

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。

脉搏测量仪的发展主要向以下几个趋势发展:(1)自动测量脉搏并且对所得到的脉搏进行自动分析。

目前很多脉搏测量仪都具有检测血氧等其他的功能,但是对这些信号的分析和诊断还需要一些有经验的医生观察,进行分析后才能确认结果,浪费大量的人力,且由人为引入的误差较大。

因此,未来脉搏自动检测的内容将更加详细,自动分析诊断功能也更强大。

(2)数字化技术等先进技术的应用。

随着数字科学技术的发展,脉搏测量仪集成度将更高,更便于携带。

数字信号处理的运用将使干扰更小,测量更为准确。

(3)多功能化越来越明显目前的脉搏测量仪,一般都具有测试血氧,心电图等等功能,单纯的脉搏测量仪已经很少见。

随着电子技术的发展,脉搏测量仪必然可以实现更多的功能。

人体脉搏测试仪是用来测量人体心脏跳动频率的电子仪器,也是心电图的主要组成部分。

心脏跳动频率通常用每分钟心脏跳动的次数来表示。

采用数显式脉搏计测量心脏跳动的频率不但精确,而且使用方便,显示结果醒目。

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。

通过查阅资料发现主要的脉率采集有三种方法:采用一对红色发光二极管实现、采用反射式的红外管实现和采用压电陶瓷芯片实现。

方法一:检测的基本原理: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。

因此,本脉率计将红外发光二极管产生的红外线照射到人体的上述部位,并用装在该部位另一侧或旁边的红外光电管来检测机体组织的透明程度并把它转换成电信号。

由于此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冲并进行整形、计数和显示,就能实现实时检测脉搏次数的目的。

方法二:采用反射式的红外管。

现在市场上的脉率计普遍采用这种传感器来采集信号,因为此红外管接收和发射都在手指的同一侧,所以就不用考虑每个人手指情况不同所造成的麻烦了。

但是同样的,对红外的知识了解相对匮乏,得到需要的信号也不太容易。

方法三:采用压电陶瓷片通过脉搏的跳动采集信号。

随着心脏的搏动,人体手腕的脉搏和颈部的搏动较为明显,采用压电传感器放于上述部位,把压电传感器测得的信号转换成脉冲并进行整形、计数和显示,就能实现实时检测脉搏次数的目的。

当脉搏跳动时,压电陶瓷片便会产生相应的信号,虽然这是一种很陈旧的方法,但是却很实用,测试的时候能够明显的观测到信号的变化。

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。

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。

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。

三、毕业设计(论文)研究方案及工作计划(含工作重点与难点及拟采用的途径)本设计采用单片机AT89C51为控制核心,实现脉搏测量仪的基本测量功能。

系统硬件框图如下图1所示:图1 脉搏测量仪硬件框图本设计的难点在软件编码与调试这一部分,软件这部分用C语言编写,C语言编写比较简单,而且看起来脉络清晰,明白,易懂。

并且调试、修改起来也比较方便。

编写时各个模块可以独立编写,各个模块用一个函数表示,需要时只需调用即可,最后再将各个模块联系起来。

当然,各个模块程序的编写还是相当不容易的,需要多查阅资料与学习。

重点在硬件设计,硬件设计主要就是各个模块的设计,其关键在于仪器选型和电路设计,如:显示电路用LED显示,键盘主要用于设定脉搏波速上下限,不在此范围,则就报警。

这部分也需多查阅资料,多多请教别人,多思考。

四、主要参考文献(不少于10篇,期刊类文献不少于7篇,应有一定数量的外文文献,至少附一篇引用的外文文献(3个页面以上)及其译文)[1] 程光,赵崇侃.指动脉搏波光电传感器的研制[J].南京医学院学报,1991年第11卷第4期,329—330.[2] 朱国富,廖明涛,王博亮.袖珍式脉搏波测量仪[J].电子技术应用,1998,第1期,1—3.[3] 韩文波,曹维国,张精慧.光电式脉搏波监测系统[J].长春光学精密机械学院学报,1999,第22卷第4期,2.[4] 欧阳俊,谢定等.基于BL-410 的指端脉搏波采集系统应用研究[J].实用预防医学,2004,第11卷第2期,2—4.[5] 刘云丽,徐可欣等.微功耗光电式脉搏测量仪[J].电子测量技术,2005,第2期,2—5.[6] 刘文,杨欣,张铠麟.基于AT89C2051单片机的指脉检测系统的研究[J].医疗装备,2005,第9期,2—14.[7] 程咏梅,夏雅琴,尚岚.人体脉搏波信号检测系统[J].北京生物医学工程,2006,第25卷第5期,1—3.[8]李海滨 .单片机技术课程设计与项目实例[M]. 北京:中国电力出版社,2009[9] J McLaughlin, M McNeill, B Braun and P D McCormack. Piezoelectric sensor determination of arterial pulse wave velocity [M]. UK:INSTITUTE OF PHYSICS PUBLISHING,2003, 6-4.[10]J.C.Candy and G.C.Temes.Oversampling Methods for Data Conversion[M].IEEE Pacific Rim conference on Communications,Computers and Signal Processing,May 1991,9-10[11] John D.Ryder Electronic Fundamentals and Applications[M].1983,1-24.外文文献:Piezoelectric sensor determination of arterial pulse wave velocityArterial pulse wave velocity (APWV) is a measure of the elasticity (or stiffness) of peripheral arterial blood vessels. The pulse referred to here will be the pressure pulse as opposed to the flow pulse measured by ultrasound Doppler.The pressure pulse velocity varies over the range from about 12 m s−1 to15 m s−1 in stiff peripheral arteries, whereas in normal arteries it has a velocity in the range of 7 to 9 m s−1.The aim of this project was the development of a fast and easy to use system for the determination of peripheral arterial pulse wave velocity. The principle of the PWV measurement is based on simultaneous measurement of two pulse waves at two different positions, such as the radial artery at the wrist and the brachial artery just above the elbow. By determining the pulse transit time between these points and the distance measured between the two locations, pulse wave velocity may then be calculated. The pressure pulse detection is done by using two piezoelectric sensors which generate a measurable voltage at the output contacts if they are mechanically deformed. The deformation produced voltage is first amplified and filtered and then digitalized with a data acquisition card. The analysis of the data obtained from the sensors includes a filtering process, the calculation of the PWV with three different methods—foot-to-foot, cross-correlation and peak-to-peak—and the determination of the arterial pulse rate.The sensor technique used in this work involves the piezoelectric effect in polyvinylidene fluoride (PVDF), which produces an output voltage in response to mechanical pressure on the material.Three methods of APWV determination are used: foot-to-foot APWV; peak-to-peak APWV and cross-correlation APWV. The FFAPWV and CCAPWV methods are less sensitive to pressure wave reflections at bifurcations, etc in the arterial tree, than the PPAPWV method. Mean values and standard deviations were computed for all three methods and compared.‘Foot-to-foot’ APWV (FFAPWV). This is based on the velocity of the ‘foot’, or leading edge, of the pressure pulse wave. The arrival times of the foot of the pulse wave at two positions along the artery are recorded. If Δt is the difference in arrival times and Δs the distance between the two recording positions (proximal and distal), the FFAPWV is simplyFFAPWV = Δs/Δt.‘Peak-to-peak’ APWV (PPAPWV). This is completely analogous to the FFAPWV except that the points of observation are the two (proximal and distal) peaks of the pulse wave andPPAPWV = Δs/Δt.Apparent pulse wave velocity (AAPWV). The pressure wave may be represented as a Fourier series,P(t) = P0 +∑=kn 1Pn sin(n ωt + θn)Where P0 is the mean fluid pressure, n is the harmonic number, Pn is the amplitude of the nth harmonic and θn is the phase angle of the nth harmonic.The spatial rate of change of the phase for one harmonic based on two simultaneous pressure measurements separated by a distance _s along an artery, is related to the apparent arterial pulse wave velocity (AAPWV) by the following equation,AAPWVn = (Δs)n(f )(360o )/(θx1− θx2)Where AAPWVn is the apparent pulse wave velocity for the nth harmonic, f is the heart rate,θx1 is the phase angle for the proximal harmonic n and θx2 is the phase angle for the distal harmonic n.Cross-correlation PWV . If the arterial pulse at the proximal measurement position is represented by the pressure time series P(x1, t) and that at the distal position by P(x2, t) and the cross-correlation coefficient is Φx1,x2(τ ), then Φwill have a maximum value at some time lag.The correlation function can be expressed asΦx1,x2(τ ) = (1/T )⎰-2/2/εεP(x1, t)P(x2, t) dt.The value of τ at which maximum correlation occurs represents the transit time (_t) of the pressure wave from position x1 to position x2 along the arterial segment. From the separation distance and transit time data the correlation arterial pulse wave velocity isCCAPWV = (x2 − x1)/ Δt.In this work normal, young test subjects were used, and it has the primary objectives of optimizing the measurement procedures and establishing the statistical spread and mean values of the observed PWVs for a specific peripheral arterial segment. Based on this, it is planned to use the system in clinical trials involving patients with peripheral arterial disease (due to diabetes, hypertension, etc), pre-, during and post treatment (pharmaceutical or surgical).Analogue and digital circuitryAnalogue charge amplifier. Piezoelectricmaterials convert mechanical stress or strain into proportionate electrical energy, by producing a charge when subjected to mechanical stress. The charge is converted to a voltage by an operational amplifier connected as a current integrator, called a charge amplifier. The signal output of the amplifier is approximately −30 mV . It is augmented by signal amplification.Analogue signal amplification . This is done by use of an inverting amplifier. Because a dc signal appears at the output of the charge amplifier, dc offset removal is essential and isimplemented in the inverting summingThe next phase of the analogue circuitry is a low pass filter to remove the 50 Hz noise interference.Digital controlled data acquisition and analysis. A data acquisition board (DAQ) is required when the transducer signals need interfacing with a PC. The board contains 12 bit plus sign and a successive approximation and self-calibrating analogue-to-digital (ADC) converter. The ADC incurs a systematic error known as the quantization error. It is due to limited resolution and with the analogue input limit set at −5 to +5 V, the quantization error of the A/D converter used here was calculated to be 0.122 mV.The data acquisition and analysis was done using Lab View—a powerful instrumentation and analysis programming language for PCs.Digital data acquisition program. The data acquisition circuit performs all the necessary operations for the data acquisition with Lab View. The functions of the circuit initialize the data acquisition and read the data from the acquisition card. These data are stored for later use in the data analysis part of the program.Lab View programs are called virtual instruments (VIs) because of their appearance and operations are analogous to measuring instruments. A VI that is called within another VI is called a sub-VI and is analogous to a subroutine in text-based languages.The data acquisition, analysis and presentation are comprised of three main procedures:(1) Data acquisition card to interface the hardware to the PC.(2) Data acquisition program to acquire and store data in a spreadsheet file.(3) Data analysis to carry out digital signal processing, calculate PWV and present results. PWV Calculation1. PWV calculation using peak detection. To calculate PWV using peaks, the location of the peaks must first be determined, so that the transit time of the wave between the peaks can be determined. It was found that the best method of peak detection is the derivative of the curve method. If the first derivative of a curve is zero, then an extreme value can exist—either a peak or a turning point. It is necessary to take the second derivative at this point—if this is also zero, then an extreme value exists. The second VI used to determine the PWV is PWVcalc, using the time separation between the located peaks.2. PWV with pressure wave foot detection. The VI named PWV Foot determines the leading edge (foot) of the pressure wave at the upstream and downstream locations. The VI named PWVcalc is again used to compute the PWV from the time separation between the two leading edges (‘foot-to-foot’ APWV or FFAP WV).3. PWV with cross-correlation. The PWV determination with cross-correlation is done with the VI named CalcPWV. The VI is in two parts: a part for the initialization function and a part for the calculation of the CCAPWV.In all cases PWV values are assembled in an array and the mean value, standard deviation and variance are calculated.Sensor positioningSensor placement is critical to obtaining consistent measurements. A screw mechanism was first used to apply the sensors to the skin. But readings were very variable and so thistechnique was replaced by that in which the sensors are fixed to the skin by elastic strips. This led to better results.Arm position is another critical feature of measurement. Two positions, normal and dependent, were analyzed in detail, using one test subject. In the normal position, the subject sits with the arm resting on a table. All test subject measurements were made in this position. In the dependent position, the subject sits with the arm hanging straight down.The PWV values were smaller in this position and the variability was much greater, so this technique was discarded.A correction module, ‘Delete Incorrect’, was used to delete PWV values resulting from aberrant signals, caused commonly by arm movement during the measurement. These unrealistic values were deleted before the PWV values were passed to the analysis VI.中文翻译压电传感器测定动脉脉搏波速度动脉脉搏波速度(APWV)是一个测量的弹性(或刚度)的外周动脉血管。

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