心率智能检测电路设计
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。
简易智能心率血压监测仪的设计
第35卷 第5期 福 建 电 脑 Vol. 35 No.52019年5月Journal of Fujian ComputerMay 2019———————————————化天怡，女，1998年生，本科在读，主要研究领域为电子信息工程。
E-mail: hty7777777@ 。
沈航涛，男，1997年生，本科在读，主要研究领域为建筑电气与智能化、电子信息工程。
E-mail: 1209503277@ 。
田尧，男，1998年生，本科在读，主要研究领域为电气工程及其自动化、电子信息工程。
E-mail: 1612359304@ 。
简易智能心率血压监测仪的设计田尧 化天怡 沈航涛（同济大学浙江学院电子与信息工程系 浙江 嘉兴 314051）摘 要 本文介绍一种智能心率血压监测仪的设计，以Arduino 为核心部件，利用MKB0803心率血压模块检测腕部血压和心率信息，然后将数据发送到Arduino 进行D/A 放大转换及数据处理，当测量结果超出预先设置的心率和血压正常值范围后，控制GSM 短信模块发送告警短信。
该系统稳定便携，测量快速，可供家庭老人使用。
关键词 Arduino ；MKB0803心率血压模块；GSM 模块 中图法分类号 TP23 DOI:10.16707/ki.fjpc.2019.05.024Design of a Simple Intelligent Heart Rate and Blood Pressure MonitorTIAN Yao, HUA Tianyi, SHEN Hangtao(Department of electronics and Information Engineering, Tongji Zhejiang College, Jiaxing, China, 314051)1 引言在第六次全国人口普查报告中，全国60岁及以上人口大约为1.7亿人[1]，而我国老年人更倾向于在家中养老[2]。
《心率计设计案例》课件
市场竞争
市场上存在众多品牌的心 率监测设备，竞争激烈， 需要创新设计来脱颖而出 。
设计目标
实时监测心率
设备能够实时、准确地监 测和显示用户的心率。
便携轻便
设备应具有小巧的体积和 轻便的重量，便于携带和 使用。
长寿命与低功耗
确保设备在长时间使用过 程中保持稳定，并降低能 耗。
设计原理
光电容积脉搏波描记法
温度与湿度控制
保持室内恒定的温度和湿度，以模拟不同季节和气候条件下的测试 环境。
设备配置
确保测试设备齐全，包括心率计、电脑、数据采集软件等，并确保设 备正常运行。
测试方法
静态测试
让受试者在静止状态下进行测试，记录心率数据，评估心率计在 静止状态下的准确性。
动态测试
让受试者在运动状态下进行测试，记录心率数据，评估心率计在运 动状态下的准确性。
对比测试
将心率计测试结果与专业医疗设备测试结果进行对比，评估心率计 的准确性。
测试结果分析
数据整理
对收集到的数据进行整 理，统计各项指标的平 均值、标准差等统计量 。
误差分析
分析心率计测试结果与 专业医疗设备测试结果 的误差，计算误差范围 和误差率。
结果可视化
将测试结果以图表形式 展示，便于直观地了解 心率计的性能表现。
1 2
噪声去除
通过算法或滤波器去除采集数据中的噪声和干扰 。
数据平滑
对数据进行平滑处理，减少波动和异常值的影响 。
3
数据校准
根据已知标准或参考数据进行数据校准，提高测 量准确性。
数据分析
实时分析
对采集数据进行实时分析，提供实时反馈和指导。
统计分析
对大量数据进行统计分析，挖掘数据背后的规律和趋势。
基于51单片机的心率体温检测系统设计
基于51单片机的心率体温检测系统设计随着科技的不断进步，智能化设备在日常生活中的应用越来越广泛。
心率体温检测系统作为一种应用广泛的智能设备，可以实时监测人体的心率和体温的变化情况，为人们的健康提供及时准确的数据支持。
本文将介绍一个基于51单片机的心率体温检测系统的设计方案。
一、系统概述本心率体温检测系统由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括传感器模块、信号处理模块和显示模块，软件部分则是通过51单片机进行数据的采集和处理，并在显示模块上进行实时的结果显示。
二、硬件设计1. 传感器模块本系统采用心率传感器和体温传感器进行数据的采集。
心率传感器采集心率信号，体温传感器采集体温信号。
这两个传感器通过模拟信号将采集的数据传递给信号处理模块。
2. 信号处理模块信号处理模块对从传感器模块采集到的心率和体温信号进行滤波和放大处理，提高信号的精确性和可读性。
经过处理后的信号将被发送给显示模块进行实时显示。
3. 显示模块显示模块采用OLED显示屏，可以实时显示心率和体温的数值，以及相应的警报信息。
用户可以通过显示屏上的按键进行操作和设定。
三、软件设计1. 数据采集51单片机通过模拟输入引脚采集来自传感器模块的心率和体温信号。
通过定时中断的方式，可以实现对信号的连续采集。
2. 数据处理采集到的数据通过A/D转换进行数字化，并存储到内部RAM中。
通过计算和处理，可以得到心率和体温的准确数值。
3. 数据显示通过串行通信接口，将处理后的数据发送到显示模块，并通过OLED显示屏进行实时展示。
用户可以通过按键控制，实现不同数据的显示切换。
四、系统特点1. 精确性高本系统通过合理的传感器选择和信号处理，可以保证心率和体温数据的准确性，为用户提供可靠的健康数据支持。
2. 实时监测本系统能够实时监测心率和体温的变化情况，并将结果实时显示在屏幕上。
用户可以时刻关注自身的健康状况。
3. 便捷性基于51单片机的心率体温检测系统体积小巧，易于携带和使用。
心率血氧模块程序设计
心率血氧模块程序设计1. 简介心率和血氧是人体健康的两个非常重要的指标。
根据这些指标可以了解人体的运转情况，及时发现潜在的健康问题。
心率血氧模块是一种小巧的传感器设备，可以实时监测人体的心率和血氧浓度，广泛应用于医疗、健康管理等领域。
2. 硬件部分心率血氧模块的硬件部分主要包括传感器、微处理器、无线通信模块等。
传感器用于实时采集心率和血氧数据，微处理器负责数据处理和算法运算，无线通信模块可以将数据传输到其他设备，如智能手机等。
当前市面上的心率血氧模块有很多种，大部分采用蓝牙或Wi-Fi 连接，方便使用者进行实时监测和数据存储。
3. 软件部分心率血氧模块的软件部分与硬件部分一样重要。
主要包括数据处理算法和用户界面。
数据处理算法是实时监测的核心，要求快速、精确地计算出心率和血氧数值。
常见的算法包括峰值检测、滤波算法等。
用户界面是使用者与模块交互的窗口，要求简洁易用，直观明了。
用户界面可以采用APP或者其他软件形式，也可以在模块上直接设置一个小液晶屏幕来显示数据。
4. 程序设计心率血氧模块程序设计需要考虑数据采集、处理和传输等几个方面。
以下是程序设计的主要步骤：- 数据采集：使用传感器采集心率和血氧数值。
建议采用不同的传感器分别采集两个数据，这样可以避免干扰和误差。
- 数据处理：根据采集到的数据进行算法运算，快速和准确地计算出心率和血氧数值。
峰值检测算法是一种常用的处理方法，通过检测信号中的最大峰值来计算心率。
- 数据传输：将处理后的数据传输到其他设备或者本地存储。
当前市面上的心率血氧模块大多采用无线通信（蓝牙或Wi-Fi）传输数据。
传输的方式可以根据实际情况进行选择，如果需要实时监测则采用实时传输方式，否则可以采用离线数据存储的方式。
5. 总结通过以上的介绍，我们可以看到心率血氧模块程序设计需要考虑多方面的因素。
从硬件部分的传感器和处理器，到软件部分的算法和用户界面，每个环节都需要精心设计和开发。
未来，随着人们对健康管理和医疗服务的需求不断增加，心率血氧模块将会得到更广泛的应用。
心率检测在智能手表上的应用_李志强
信号，然后接收组织的反射光信号。测量组织容积在 心脏搏动时的微小变化造成的反射光强度变化，来获
得脉搏波信号，通过检测峰值获得心率。 理论上还有一种做法是使用双波长光信号，通过
光电容积法测量获得血氧饱和度值，光信号需要进行
调制，双波长光线轮流照射组织，获得了每一时刻组 织对两种不同波长光线的反射光强度。然后进行解调 并根据朗伯比尔定律计算出血氧饱和度值。但是由于 该检测方法在手表上运用准确度不够，目前比较少产 品有做血氧检测。
心电图。 3. 反射式和电极式心率检测的优缺点对比如下
表 1：
表 １ 反射式和电极式对比表
实现 心率 血氧 心电图 运动情况
操作便
功耗 抗干扰
方式 检测 监测 检测 下监测
利性
反射式 可以 可以 不行
可以
易受外来 单手操作， 发射光
光线，不同 主动读取 线，能
肤色，体毛 数据，便于 耗高
等影响 远程监控
参考文献：
［1］1. 神念科技官网 / ［2］2. 北京君正官网 /cn/cn/proinfo.php? id=14&pid=782&fid=782
［3］3. 德 州 仪 器 官 网０１４ 年第 ６ 期
Ｆ福 建 电 脑 ＵＪＩＡＮ ＣＯＭＰＵＴＥＲ
心率检测在智能手表上的应用
李志强
（万利达集团有限公司 福建 厦门 361006）
【摘 要】：心率是反映人体循环系统机能的重要参数，经常性的对心率进行测量，了解身体机能状 况，对心脏工作异常有重要的预警作用。以智能手表为主的智能穿戴产品开始广泛增加心率检测功能。 本文首先介绍了心率检测的基本原理，接着讨论了在智能手表上反射式和电极式 2 种心率检测设计方 案各自特点并进行优劣对比，最后对设计方案的电路原理进行详细地分析和实验测试。
智能人体心率检测装置的设计
智能人体心率检测装置的设计作者：孙亮胡泽李丹来源：《现代电子技术》2009年第02期摘要：介绍一种以AT89C2051为控制核心的智能人体心率检测装置的设计方法。
利用光电传感器采集人体脉搏信号，经过前置级放大、滤波、积分比较等信号处理电路，将其转换成脉冲电压信号，再利用单片机对脉冲信号进行处理计算出心率并显示。
由于传感器信号十分微弱，其幅度一般在微伏到毫伏的数量级范围，且夹杂着各种噪声和干扰，因此要求前置级放大电路具有高增益、高共模抑制比等技术指标。
实验结果表明，系统硬件、软件设计方案合理，实现了微小信号放大、显示及报警功能。
具有测量灵敏度高、实时性好、性价比高等优点。
关键词：心率；光电转换；前置级放大；噪声分析中图分类号：TN98,TP368.1文献标识码：B文章编号：1004 373X(2009)02 164 03Design of Intelligent Heart－rate Measuring InstrumentSUN Liang,HU Ze,LI Dan(Southwest Petroleum University,Chengdu,610500,China)Abstract：The design method of intelligent heart－rate measuring instrument based onAT89C2051 is introduced.The pulse is collected by photoelectric－sensor,and it is converted into pulse voltage signal through the signal processing circuits of pre－amplifying,LPF,integral comparator and so on,then the pulse voltage signal inputs the single chip microcomputer which can calculate heart－rate and display.The sensor signal is so weakly that its amplitude in the range of micro－voltage to MV,and includs all kinds of noise and interference,therefore the pre－amplifier must has high－gain,high common－mode rejection ratio,and other technicalparameters.Experimental results show that the system scheme and hardware/software is rational,and it has such functions as small signal amplification,real－time display and alarm.Also has the advantages of high sensitivity of measure,real－time,high performance－cost and so on.Keywords：heart－rate;photo electricity transformation;pre－amplify;noise analysis0 引言心率是人体中一个非常重要的生命信息，而传统的脉诊由于其定性化和主观性影响了心率测试的精度，成为中医脉诊应用、发展和交流中的制约因素。
基于stm32的人体健康检测设计报告
基于stm32的人体健康检测设计报告一、引言人体健康是我们关注的重要议题之一。
随着科技的进步，人们对于健康的监测需求也越来越高。
本文将探讨基于stm32的人体健康检测设计，介绍其原理、功能和应用。
二、stm32介绍stm32是意法半导体（STMicroelectronics）推出的一款32位微控制器产品系列。
它具有高性能、低功耗和丰富的外设资源等特点，非常适合用于嵌入式系统设计。
stm32在物联网、工业控制和医疗设备等领域都有广泛的应用。
三、人体健康检测系统设计原理人体健康检测系统主要通过采集人体各项生理参数，如心率、血压、体温等，进行分析和监测。
基于stm32的人体健康检测设计需要以下几个主要组成部分：1. 传感器模块人体健康检测需要使用各种传感器进行生理参数的采集。
常见的传感器包括心率传感器、血压传感器和体温传感器等。
这些传感器能够将生理参数转化为电信号，并通过与stm32连接来实现数据传输。
2. 数据采集和处理模块stm32作为微控制器，能够实现数据采集和处理功能。
通过与传感器连接，stm32可以获取传感器产生的生理参数数据，并进行实时处理。
例如，可以计算心率的平均值、血压的变化趋势等。
3. 显示与通信模块人体健康检测系统需要将采集到的数据进行显示或传输。
基于stm32的设计中，可以使用LCD屏幕来显示人体健康相关的数据，如心率、血压和体温等。
同时，stm32还可以与其他设备进行通信，如蓝牙模块或Wi-Fi模块，将数据传输到手机或电脑上，实现远程监测。
4. 软件开发基于stm32的人体健康检测系统需要进行软件开发，包括编写数据采集和处理的程序以及用户界面的设计。
stm32可以使用各种编程语言进行开发，如C语言或嵌入式Python。
四、基于stm32的人体健康检测系统功能基于stm32的人体健康检测系统可以实现以下几个功能：1. 实时监测系统能够实时监测人体的生理参数，并将数据实时显示在LCD屏幕上。
基于单片机的心率设计
基于单片机的心率设计引言：心率是测量人体健康状况的重要指标之一，通过监测心率可以及时了解人体的健康状况，对心脑血管疾病的预防和治疗具有重要意义。
本文将基于单片机设计一款心率检测装置，实现心率的实时监测和数据的显示。
一、设计方案1.硬件部分：（2）单片机：选用性能稳定的单片机，如STM32系列单片机，通过单片机来控制心率传感器进行数据采集和处理。
（3）显示模块：选择一款合适的显示模块，如OLED模块或LCD模块，用于实时显示心率数据。
2.软件部分：（1）心率检测算法：设计心率检测算法，通过心率传感器采集到的数据进行心率计算，可以采用波峰检测算法或者傅里叶变换等方法进行心率的计算。
（2）数据处理与显示：通过单片机进行数据的处理和显示，将计算得到的心率数据实时显示在显示模块上，并可以设置报警阈值，当心率超过设定的阈值时进行报警。
二、系统设计及实现1.硬件设计：（1）搭建硬件电路：将心率传感器与单片机进行连接，连接时需要注意信号的保护和滤波，以提高数据的准确性和可靠性。
（2）连接显示模块：将显示模块与单片机进行连接，将计算得到的心率数据通过串口或者I2C总线传输到显示模块上进行显示。
2.软件设计：（1）初始化：进行单片机和心率传感器的初始化工作，配置相应的引脚和寄存器。
（2）数据采集：设置数据采集的频率和时长，通过心率传感器采集心率数据，并进行滤波和去噪处理。
（3）心率计算：采用波峰检测算法或者傅里叶变换等方法，对心率数据进行处理和计算，得到实时的心率数值。
（4）数据显示：将计算得到的心率数值通过串口或I2C传输到显示模块上进行显示。
（5）报警功能：设置心率的报警阈值，当心率超过设定的阈值时，通过蜂鸣器或者LED进行报警。
三、总结和展望本文基于单片机实现了心率检测装置的设计，通过心率传感器采集到的数据计算得到心率，并实时显示在显示模块上。
该装置具有实时性和准确性，并可以设置报警功能，以提醒用户注意心率异常。
心率测试仪设计毕业论文(设计)
毕业论文设计（论文）题目：心率测试仪设计摘要心脏的每一次搏动都会导致手指皮肤毛细血管产生一次充盈和收缩，该血脉变化信号可用于检测心率。
本课题设计了一种基于反射式光电传感器的心率测试仪，由反射式光电传感器提取出手指皮肤处的微弱脉搏信号并加以处理，使心率的测量显得更简便更精确。
本设计主要由六部分组成，包括测量电路、放大电路、滤波整形电路、倍频电路、控制电路和计数译码显示电路。
该设计的首要任务是测量电路中传感器的选取，其次就是信号的放大及滤波整形电路的设计，关键点是计数译码显示电路中计数和译码方式的选择。
该设计利用外置恒流源电路的反射式光电传感器，将人体的脉搏信号转变为可处理的电信号，再将所得电信号经过电压放大、滤除高频、A/D转换和倍频等处理得到数字脉冲信号，接着在由555定时器组成的闸门控制电路的控制下，经过计数器、译码器的处理，最终将心率测试结果用数码管显示出来。
利用Mulitisim仿真软件，可以对此心率测试仪实现仿真。
本设计只需要被测人把手指放在传感器内不足10秒钟就可以精确测量出心率值，测量结果用三位七段数码管显示。
本设计在仿真实验中，当输入1Hz正弦信号时，经过6次测试，心率平均值为60次/分钟，最大误差1.67%；当输入2Hz正弦信号时，经过6次测试，心率平均值为119次/分钟，最大误差1.68%。
仿真结果满足课题要求的当心率大于50次/分钟时，误差小于5%，仿真实验成功，所设计心率测试仪达到预期目的。
【关键词】心率测试仪反射式传感器Mulitisim仿真软件数字脉冲信号ABSTRACTThe heart beat of each time will cause the capillaries of finger skin have a filling and shrinkage, the changes of blood signal can be used for the detection of heart rate, which causes the finger skin producing the weak vibration. The vibration signal can be used to test the heart rate This topic designs a heart rate tester which is based on reflecting photoelectric sensor, By reflecting photoelectric sensor extracts the pulse signal from finger skin and process it, at last making the heart rate measurement appears more simple and precise.This design mainly by six parts, including measuring circuit, amplifying circuit, filtering plastic circuit, times frequency circuit, control circuit and count decode display circuit. As for the design , the selection of sensor is the primary task in the measurement circuit, followed by signal amplifier and filtering plastic circuit design, the key point is that the count of the counter decoder circuit and the choice of the ways of decoding.This design uses reflecting photoelectric sensor whose outer is constant current source circuit, this design makes the human body pulse signal into the electrical signals which can be handled, and then through the electrical signal voltage amplifier, filtering hf, A/D conversion and frequency doubling processing get digital pulse signal, and then process it under the control of the gate control circuit which is composed by 555 timing device, followed by the counter, decoder, eventually display the heart rate test results with A digital tube.Using Mulitisim simulation software can realize the simulation about the heart rate tester. This design only needs to the man putting his finger in the sensor less than 10 seconds to measure the value of heart rate, the measured results will be displayed with three seven period of digital pipe. This designed simulation results show that when the input 1 Hz sine signals, after six times test, average heart rate for 60 times/minutes, the maximum error 1.67%; When the input 2 Hz sine signals, after six times test, heart rate average of 119 times a minute, the maximum error of 1.68%. The simulation results meet requirements when the subject is greater than 50 / minutes heart rate, the error is less than 5%, the simulation experiment is successful, and the design of the heart rate tester achieved the expected purpose.【Key words】Heart rate tester Reflecting sensor Mulitisim simulation software Digital pulse signal目录前言 (1)第一章基于反射式光电传感器的设计 (2)第一节心率测试仪组成构架图 (2)第二节反射式光电传感器分析 (3)一、反射式光电传感器定义 (3)二、反射式光电传感器在心率测试仪中的应用 (3)三、传感器信号关系 (4)第三节设计方案分析 (5)一、测量法的选择 (5)二、技术指标要求 (6)三、测试误差分析 (6)第二章指尖脉搏信号采集 (8)第一节反射式光电传感器的工作原理 (8)第二节传感器恒流源电路 (9)第三章信号处理 (11)第一节放大电路 (11)一、电路说明 (11)二、电路仿真 (12)第二节滤波电路 (13)一、电路分析 (13)二、仿真波形 (15)第三节整形电路 (15)一、集成施密特触发器74LS14D (16)二、电路仿真 (16)第四节倍频电路 (17)一、利用简单门电路等组成的二倍频电路级联 (17)二、8倍频电路仿真 (18)第五节本章小结 (19)第四章心率显示 (20)第一节控制电路 (20)一、控制信号的产生 (20)二、启动清零的控制 (24)第二节计数译码显示电路 (25)一、计数器 (25)二、译码显示电路 (26)三、电路仿真图 (27)第三节系统测试 (28)第四节本章小结 (29)致谢.................................................................................................................. 错误!未定义书签。
基于单片机的脉搏心率测量仪的开发与设计毕业论文
毕业设计(论文) 题目：基于单片机的脉搏测量仪的研究与设计摘要在传统的医疗检测中，脉象检测一直都起着非常重要的作用，人体的脉象包含着大量的人体的生理和病理方面的信息。
脉诊一直是医生诊断疾病的重要手段之一，但受人为因素的影响很大。
经医学观察研究表明，人体手指末端含有丰富的毛细血管和小动脉，这些动脉和人体其他地方的动脉一样，含有丰富的生理信息。
由于光电脉搏检测技术具有很高的绝缘性，且抗电磁等干扰能力强，可以对人体进行无损伤检测。
本文设计通过光电法对人体指尖的脉搏进行测量，并将测量信息送入单片机进行处理，最后通过数码管将测量结果显示出来。
将对脉搏信号的检测模块，脉搏信息的处理模块，单片机，数码管显示模块等电路集成在一块电路板上，形成一个简易的脉搏测量仪。
这种测量仪具有精确度高，体积小，价格便宜，易于操作等特点，特别适合于个人使用和家庭使用，给我们的生活带来极大方便，让我们第一时间对自己的身体状况有进一步的了解。
矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
关键词：脉搏；光电传感器；单片机；数码管AbstractIn the traditional medical testing，the pulse condition detection has been playing a very important role．The pulse condition of the human body contains a large number of physiology information and pathology information，the pulse examination has been being one of the important means for the doctor to diagnosis the illness．But the man-made factors influence it very much，the medical observation research shows．The end of the finger contains rich capillaries and small arteries．These arteries and the other arteries of the body hold rich physiologic information．The Photoelectric pulse detecting technology can test the body without damage owing to its high insulation and strong ability to resist the electromagnetic interference．This design in the text can survey the pulse of the finger tip through photoelectric method and transport the information to the microcontroller to do with it．At last，the result is showed by the digital tube．When the electric circuit such as the detection module of the pulse signal，the processing module of the pulse information，SCM，digital tube are integrated in the board of electric circuit，it formed an simple pulse measuring instrument，this instrument has high accuracy，small, cheap，and easy to operate．It is especially suitable for personal use and family use．It brings great convenience to our life，so we can have a further understanding of our body condition．聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
STM32基于的脉搏心率检测仪设计与实现方法
STM32基于的脉搏心率检测仪设计与实现方法1.引言脉搏心率检测仪是一种用于测量人体心率的设备。
近年来，由于心血管疾病的普遍发生率和人们对健康的关注度增加，脉搏心率检测仪得到了广泛应用。
本文将介绍基于STM32的脉搏心率检测仪的设计与实现方法，并提供详细的实施步骤和关键技术。
2.系统架构设计脉搏心率检测仪主要由传感器模块、信号处理模块和显示模块组成。
传感器模块用于感知人体的脉搏信号，信号处理模块对采集到的脉搏信号进行滤波和放大，以提取出心率信息，最后通过显示模块将心率数值以可视化的方式呈现给用户。
3.硬件设计与实现3.1 传感器模块脉搏信号传感器模块的设计是整个系统的核心。
一种常见的传感器是使用红外光和光敏电阻来检测血流量的变化。
在实际实现过程中，可以使用红外LED发射器和光敏二极管来搭建一个光电传感器。
3.2 信号处理模块信号处理模块通过对传感器模块采集到的信号进行滤波、放大等处理来提取心率信息。
滤波的目的是去除信号中的噪声和干扰，保留有效的脉搏信号。
常用的滤波方法包括低通滤波器和带通滤波器。
放大的目的是将脉搏信号增强到适合进行后续处理的范围。
3.3 显示模块显示模块的设计可以采用TFT液晶屏、LED数码管或者通过串口将心率数值传输到上位机进行显示。
其中，TFT液晶屏可呈现更丰富的图像和信息，能够提供更好的用户体验。
4.软件设计与实现4.1 硬件驱动在STM32上实现脉搏心率检测仪的软件设计时，首先需要编写硬件驱动程序，与硬件模块进行交互。
硬件驱动程序主要包括传感器模块驱动、信号处理模块驱动和显示模块驱动。
使用STM32的GPIO引脚配置外部中断，可以实现对传感器模块的触发和数据采集。
4.2 信号处理算法信号处理算法是提取心率信息的关键环节。
可以使用傅里叶变换、时域滤波和数字滤波等方法对采集到的脉搏信号进行处理。
这些算法可以通过编程语言（如C 语言）实现，并在STM32上运行。
4.3 用户界面设计用户界面设计是为了方便用户操作和信息展示。
基于互联网的老人心率健康监测系统设计
第10期2021年5月No.10May，20210 引言随着人口老龄化进程的加快，我国有三分之一老年人存在失落、孤独、抑郁、焦虑等心理问题，六分之五老年人因生理功能的改变，各组织、器官储备能力的减退，形成许多慢性疾病，比如，高血压、冠心病、糖尿病等。
如何提高广大老年人生命安全的群体水平，已逐步引起了全社会的重视。
基于此，本文设计老人心率健康监测系统，以期提高老年人的健康水平[1]。
1 硬件系统设计1.1 工作原理光电式的心率监测系统是一种将光电传感器作转换器件，心率变化产生的红外光经过其转换为电信号，然后对其进行测量和显示的设备。
系统的组成包括光电传感器、信号处理电路、单片机电路、数码显示和电源的等[2]。
其中，光电传感器是将红外光信号转换为电信号的一种转换元件，在检测过程中，通过ST188采集心率信号，然后将接收到的红外光转换为便于测量的物理量输出，信号处理电路主要就是处理光电器所采集到的低频信号然后将其放大、滤波整形的模拟电路。
单片机自身就有定时中断计数功能，可以对输入的脉冲进行运算得出心率，设计电路实物如图1所示。
当手指放在光电传感器上时，随着心跳的变化，血管中血液的流动也会发生变化。
手指放在光电传感器的传输路径上，当红外光照射进手指内发生反射时，由于血管中血液的浓度是在时刻变化着，从而光的反射程度也会发生变化，因此，和心跳的节奏相互对应，光电传感器中所接受到的电流也在跟着改变，使光电传感器输出脉冲信号。
该信号经过放大、滤波、整形后输出，输出的脉冲信号作为单片机外部中断信号，电路对输入的信号进行计算处理后将结果送到数码管显示，当被测量者的心跳频率超出一定范围时系统中的蜂鸣器就会报警[3]。
1.2 主控单元设计原计划使用STM32为主控单元，但考虑到51单片机机也可以使用整个系统的设计，故转而使用51单片机来作为主控单元，51单片机系列有不同型号的芯片，外带丰富多样和功能灵活的辅助工具，并实现了全产品系列上的引脚兼容，为广大单片机使用人员提供了更多的选择性以及其创造力自由度释放的相关帮助。
心率监测系统设计
心率监测系统设计一、引言心脏是人体最重要的器官之一，也是维持生命活动正常运行的关键。
心率是一个反映心脏功能状态的重要指标，通过监测和分析心率的变化可以对人体的健康状况进行评估。
随着科技的不断发展，心率监测系统的设计也得到了很大的改进和创新，使得心率监测变得更加方便、准确和可靠。
本文将介绍一个基于传感器和微控制器的心率监测系统的设计原理和关键技术。
二、系统设计原理基于传感器和微控制器的心率监测系统主要由以下几个部分组成：传感器模块、信号处理模块、数据存储模块、显示模块和通信模块。
传感器模块用来感知人体心脏的电信号，信号处理模块对传感器采集到的信号进行放大、滤波和数字化处理，数据存储模块用来保存心率监测数据，显示模块用来显示心率数据和相关信息，通信模块用来与其他设备进行数据传输和交互。
三、关键技术1. 传感器选择：心率监测系统的准确性和可靠性主要依赖于传感器的性能。
目前市场上常用的心率传感器有光电传感器和压力传感器。
光电传感器通过红外光源和光敏元件来检测血液中的红细胞流动，从而测量心率；压力传感器通过感应心脏血液流动的压力变化，来间接测量心率。
根据实际需求，选择适合的传感器进行心率监测。
2. 信号处理算法：心脏的电信号具有较低的幅度和较高的噪声，因此需要对采集到的信号进行放大、滤波和数字化处理。
放大可以增加信号的幅度，使得信号更容易被检测和分析；滤波可以去除信号中的噪声和干扰，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，方便存储和处理。
选择合适的信号处理算法可以有效地提取出心率信息，并减少误差和干扰。
3. 数据存储和显示：心率监测系统需要将采集到的心率数据保存在存储器中，并实时显示心率信息。
数据存储模块可以选择使用内部存储器或外部存储器，根据需求进行适当的扩展和备份。
显示模块可以选择使用液晶显示屏或LED显示屏，根据实际应用场景和用户需求进行选择。
4. 通信技术：为了方便用户进行数据备份和进一步分析，心率监测系统还可以添加通信模块，实现与其他设备的数据传输和交互。
心率智能检测电路设计
课程设计指导教师评定成绩表指导教师评定成绩：指导教师签名：年月日重庆大学本科学生课程设计任务书说明：本表除签名外均可采用计算机打印。
本表不够，可另附页，但应在页脚添加页码。
目录摘要 (4)1.绪论 (1)1.1心率检测的意义 (1)1.2心率检测的传统方法 (2)2.总体方案设计 (3)2.1系统方案概述 (3)2.2系统方案的优势 (3)2.3心率测量的系统框图 (4)3.单元电路的设计与选择 (5)3.1传感器模块 (5)3.1.1传感器的选择 (5)3.2放大模块 (5)3.2.1放大电路的设计过程 (5)3.3低通滤波器 (7)3.3.1低通滤波器的设计过程 (7)3.4带阻滤波器 (8)3.4.1带阻滤波器的设计过程 (8)3.5整形模块 (10)3.6 555定时 (11)3.7计数、译码显示模块 (14)3.7.1 74LS160D同步计数器 (14)3.7.2 74LS48译码显示 (14)3.8数值比较模块 (18)3.8.1比较原理说明 (18)3.9报警模块 (19)4.总体电路设计 (21)4．1总体电路的介绍 (21)4.2总体电路的工作过程 (21)4.3总体电路图 (21)5.心得体会 (23)参考文献 (24)摘要该设计采用压电传感器进行人体心率实时采集，通过放大、滤波、整形，实现对输出微弱的心率信号的处理。
用555定时器产生60s方波，在定时时间内对采集的心率信号进行计数。
采用高集成度、高性能、低功耗、高频高速的集成芯片实现计数译码模块，实现对心率的测量与显示。
方案讨论了放大电路，滤波电路，整形电路，计数、译码、显示，555定时电路，数值比较电路的各项指标及参数选取的合理性，从而实现心率测量仪的高稳定性，强抗干扰力，并可实现心率的显示及实时跟踪，同时对于心率过缓以及心率过低现象实现自动报警，具有极强的实用性。
关键字：心率检测，压电传感器，信号处理，自动报警1.绪论心率是指心脏跳动的频率，心脏每分钟跳动的次数。
智能手环心率测量系统的设计
1发展背景在社会老龄化日趋严重的时代，心脑血管疾病成了老年人的隐形杀手。
所以，对于老年人来说，有一款实时测量心率的智能手环可以帮助老年人随时了解自己的健康状况，对疾病的及时预防和治疗意义重大。
年轻的用户可以通过自己的心率来设定自己的运动强度，制定自己的健康锻炼计划。
智能手环体积小，节能，方便，环保，价格相对较低[1]，已经受到越来越多人们的青睐。
但大多智能手环对心率监测存在误差，且准确测量的条件比较苛刻，在静止测量时对心律的监测误差最小，动态测量心率误差太大。
对此本文提出一种智能手环的检测系统，采用光电容积法准确地监测心率。
1.1国外发展状况在2014年苹果推出一款利用电容积脉搏波描计法，也是本系统所采用的方法的智能手环Apple Watch[2]。
它利用绿色LED向手腕发射出可见光，再用光电感应器感应反射光，根据脉搏会使动脉、静脉和毛细血管产生容积发生周期性变化，使反射光的强度大小发生变化来测量心率。
但是在实际的使用中发现设备的测量并不精准，尤其是在运动的时候误差大的可以忽略不看，而且人的肤质以及毛发密度也会影响心率测量精度，只有在静止测量时测量的数据较为精确，误差通常在10%左右。
1.2国内发展状况在国外智能手环蓬勃发展时，国内的智能手环也不甘落后。
国内的厂商们纷纷投身于智能手环的研发和制作。
由于人们的需求不同，手环发展呈现差异化，以满足用户们的个性化需求。
ZDC(互联网消费调研中心)统计的数据显示，2015年1-6月中国智能手环市场参与竞争的厂商数量持续增长，从1月的37家增长到6月的44家，有7家新晋加入。
而在售的智能手环产品也从1月的54款上升至69款，增加了15款之多，用户的关注度也随之水涨船高。
其中市场销售量在前额的生产厂家如：小米、华为、咕咚等公司设计的手环功能不但有计步、睡眠分析、运动追踪等功能还包括监测心率的功能。
但是相比之下有心率监测的手环种类数量还是相对较少。
而且测量的精度比较差，从市场分析和用户的需求来看，心率监测将会普及在各类智能手环中。
基于ARM7的智能化心率可视化检测仪
图３ Ａ ＤＣ ０ ８ ０ ４ 转 换 电路
Ａ／ Ｄ转换芯 片必须有 一个 参考 电压 ，只有输入的模拟 电 压值在 这个参考 电压允许 的范围内才能进行 正确的转换。我 们可能需要 设计 一套模拟 电路，传 感器 的输 出电压值进行一 些变换 （ 放大， 缩小） ， 使得送到 ） 转换芯片 的电压值在转换
关键词
单片机
Ａ Ｒ Ｍ７ Ｌ Ｃ Ｄ １ ２ ８ ６ ４ Ａ Ｄ Ｃ ０ ８ ０ ４
文献标识码 ： Ａ
示：
图分类号： Ｔ Ｐ ３ １ ６ ． ９
ｌ 系 统 硬件 设计 １ ． １ 硬 件 电路 整 体 布 局
系统的硬件由 Ａ Ｒ Ｍ７最小系统 ， 电源部分 ， 键盘， 信号采
后送入 仪表放大器 ＡＤ６ ２ ０放大后送后 级电路处理 。 １ ． ３ Ａ ＤＣ ０ ８ ０ ４转换 电路的设计
脚／ ＷＲ（ 写控制端） 。当／ Ｃ Ｓ ＝ ０时， ／ ＷＲ 由 １ 变为 ０时， 转换器
被清除 ， ／ ＷＲ再次回到 ｌ 时， 转换才重新开始 。第四脚 Ｃ Ｌ Ｋ － Ｎ（ 时钟输入端） 。第五脚 Ｉ ＮＴ Ｒ（ 中断输 出端 ） ， 低 电平有效。 对于Ａ ／ Ｄ 电路的设计是波形描绘 的关键 ， 对于 Ａ ／ Ｄ的选 Ｉ ＋ （ 模拟 电压 同相 输入端） ， 输入 电压在 ＤＣ ０ － ５ Ｖ。 第 取 主要考虑它 的分辨率和转换速度 ，对于批量生产的产品来 第六脚 Ⅵｎ ｉ ｎ ． （ 模拟 电压反相输入端） ， 使用时一般接模拟地 。第 说还要考虑他 的成本 （ 要求精度不是很 高的情况下可 以选一 七脚 Ｖ ． Ｇ Ｎ Ｄ（ 模拟地 ） 。第九脚 Ｖ ｒ ｅ （ 参考 电压端 ） ， 输入 电 些含 Ａ ／ Ｄ 外设的单片机 ） 。本设计采样频率与分辨率要求不 八脚 Ａ Ｖ时， 应调整至 ２ ． ５ Ｖ； 即此脚 电压 为输入最高 电压 高， 为了电路 的设计简单选用 ８位的ＡＤＣ ０ ８ ０ ４ ， 原理如图 ３所 压最高为 ５
基于STM32和物联网开发平台的心率监测仪设计
图1 系统组成示意图系统硬件电路设计
2.1 传感器电路
图2 MAX30102接线图2.2 显示电路
图3 OLED接线图
2.3 无线通信电路
使用安信可开发的集成了ESP8266的ESP-12F Wi-Fi STM32的UART2(PA2、PA3)进行串口通信。
ESP-12F的管脚图与连接方式如图4所示[2]。
图4 Wi-Fi模块接线图
物联网平台介绍
本设计云端搭建在OneNET-中国移动物联网开发平台上。
OneNET是由中国移动打造的PaaS物联网开放平台。
平台能够帮助开发者轻松实现设备接入与设备连接，快速完成产品开发部署，为智能硬件、智能家居产品提供完善的物联网解决方案。
将STM32计算得出的数据传输给ESP-12F，通过EDP
为周期循环发送数据到OneNET云平台，通过OneNET
台实时监测心率数据。
若检测到心率异常时平台将会及时发出警报。
Onenet平台监测数据如图5所示。
图5 基于OneNET平台的监测数据界面
通过以上研究发现，基于物联网设计的心率监测仪，有利于对心率的远程监测以及有效的预警。
在此基础上，优化系统软硬件设计有利于提高心率测量的精确度与警报的准确度。
基于物联网平台下设计远程医疗监护系统，可以借鉴和应用上述参考文献
[1] 王亚玲.基于NB-IoT技术的可穿戴式老人摔倒监测系统的设计与开发[D]. 南昌:江西师范大学,2019．
[2] 袁桂芳.低功耗穿戴式心率监测仪的设计[J].
43-45.。
基于单片机的心率设计
基于单片机的心率设计在现代医疗技术和健康监测领域，心率监测是一项至关重要的指标。
准确、实时地获取心率信息对于评估健康状况、诊断疾病以及进行运动训练等方面都具有重要意义。
基于单片机的心率设计为实现这一目标提供了一种高效、便捷且成本相对较低的解决方案。
单片机，作为整个系统的核心控制单元，具有体积小、功耗低、性能可靠等优点。
它能够对输入的信号进行精确处理和计算，从而实现对心率的准确测量。
在基于单片机的心率设计中，传感器的选择至关重要。
常见的心率传感器有光电式和压电式两种。
光电式传感器通过检测血液对光的吸收或反射变化来测量心率，而压电式传感器则是通过检测心脏跳动时产生的微小振动来获取心率信息。
在实际应用中，需要根据具体的需求和使用场景来选择合适的传感器。
例如，对于日常健康监测的可穿戴设备，光电式传感器由于其非侵入性和易于集成的特点，往往更受欢迎。
而在一些专业的医疗设备中，压电式传感器可能因其更高的精度和稳定性而被选用。
当传感器采集到心率信号后，需要将其传输给单片机进行处理。
这就涉及到信号调理电路的设计。
信号调理电路的主要作用是对传感器输出的原始信号进行放大、滤波和整形等处理，以去除噪声和干扰，并将其转换为单片机能够识别和处理的标准信号。
放大环节用于增强微弱的心率信号，使其能够被后续电路有效地检测和处理。
滤波则用于去除高频噪声和基线漂移等干扰，以提高信号的质量。
整形电路将经过放大和滤波后的模拟信号转换为数字信号，以便单片机进行计算和分析。
单片机接收到经过调理的心率信号后，需要通过特定的算法来计算心率值。
常见的算法包括峰值检测法、周期测量法等。
峰值检测法是通过检测信号中的峰值来计算心率。
当信号的峰值超过设定的阈值时，认为是一次心跳，从而统计单位时间内的心跳次数，即心率。
周期测量法则是通过测量相邻心跳之间的时间间隔，然后计算其倒数得到心率。
为了提高心率测量的准确性和可靠性，还需要对算法进行优化和改进。
例如，采用自适应阈值技术，根据信号的强度和噪声水平自动调整峰值检测的阈值；或者使用多通道信号融合技术，综合多个传感器采集的信号来提高测量的精度。
基于STM32的脉搏心率检测仪设计与实现的系统框架与功能拓展
基于STM32的脉搏心率检测仪设计与实现的系统框架与功能拓展一、系统框架设计基于STM32的脉搏心率检测仪设计涉及硬件和软件两个方面。
在硬件方面，系统框架包括传感器模块、数据处理模块、显示模块和通信模块。
传感器模块负责采集脉搏信号，数据处理模块对信号进行处理和分析，显示模块将结果展示给用户，通信模块实现和其他设备的连接。
具体而言，传感器模块可以选用脉搏传感器，通过电极与用户的皮肤接触来采集脉搏信号。
数据处理模块采用STM32微控制器，对采集到的脉搏信号进行放大、滤波和数字化处理。
通过算法分析脉搏波形，可以计算出心率等相关指标。
显示模块可以选用LCD显示屏，将测量结果以数字或图形的形式展示给用户。
通信模块可以选择无线通信模块，实现与其他设备的数据传输和控制。
在软件方面，系统框架包括信号采集与处理、数据分析与计算、结果显示和通信控制等不同模块。
信号采集与处理模块负责实时采集脉搏信号，并对信号进行滤波和数字化处理。
数据分析与计算模块基于采集到的信号，使用适当的算法计算出心率等相关指标。
结果显示模块将计算结果以数字或图形的形式展示给用户。
通信控制模块则负责系统与其他设备之间的数据传输与控制。
二、系统功能拓展除了基本的脉搏心率检测功能外，还可以对系统进行功能的拓展，以提升用户体验和医疗监测的准确性。
1. 多参数监测：除了心率，可以拓展系统能够监测血氧饱和度、血压、体温等生理参数，从而为用户提供更全面的健康监测。
2. 数据存储与分析：将每次测量得到的数据保存到存储设备中，可以使用户随时查看过往记录，并通过数据分析模块进行深入分析，以便用户和医生获取更多关于身体健康的信息。
3. 报警功能：根据用户先前设置的阈值，可以在测量结果超出正常范围时触发报警，提醒用户及时就医。
4. 移动APP支持：设计移动APP与脉搏心率检测仪进行无线连接，将测量结果实时传输到用户的智能手机上，并提供更多健康管理、数据分析和分享等功能。
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目录摘要 (4)1.绪论 (1)1.1心率检测的意义 (1)1.2心率检测的传统方法 (2)2.总体方案设计 (3)2.1系统方案概述 (3)2.2系统方案的优势 (3)2.3心率测量的系统框图 (4)3.单元电路的设计与选择 (5)3.1传感器模块 (5)3.1.1传感器的选择 (5)3.2放大模块 (5)3.2.1放大电路的设计过程 (5)3.3低通滤波器 (7)3.3.1低通滤波器的设计过程 (7)3.4带阻滤波器 (8)3.4.1带阻滤波器的设计过程 (8)3.5整形模块 (10)3.6 555定时 (11)3.7计数、译码显示模块 (14)3.7.1 74LS160D同步计数器 (14)3.7.2 74LS48译码显示 (14)3.8数值比较模块 (18)3.8.1比较原理说明 (18)3.9报警模块 (19)4.总体电路设计 (21)4．1总体电路的介绍 (21)4.2总体电路的工作过程 (21)4.3总体电路图 (21)5.心得体会 (23)参考文献 (24)摘要该设计采用压电传感器进行人体心率实时采集，通过放大、滤波、整形，实现对输出微弱的心率信号的处理。
用555定时器产生60s方波，在定时时间内对采集的心率信号进行计数。
采用高集成度、高性能、低功耗、高频高速的集成芯片实现计数译码模块，实现对心率的测量与显示。
方案讨论了放大电路，滤波电路，整形电路，计数、译码、显示，555定时电路，数值比较电路的各项指标及参数选取的合理性，从而实现心率测量仪的高稳定性，强抗干扰力，并可实现心率的显示及实时跟踪，同时对于心率过缓以及心率过低现象实现自动报警，具有极强的实用性。
关键字：心率检测，压电传感器，信号处理，自动报警1.绪论心率是指心脏跳动的频率，心脏每分钟跳动的次数。
正常人平静时每分钟60到100次，运动时心跳会加速，心肺功能较好的运动员会比正常人的心跳要慢。
心率是人体中一个非常重要的生命信息，而传统的脉诊由于其定性化和主观性影响了心率测试的精度，成为中医脉诊应用、发展和交流中的制约因素。
心率是指单位时间内心脏搏动的次数。
一般指每分钟的心跳次数，是临床常规检查的生理指标。
心动过速和心动过缓都会影响人的健康，尤其对心脏有问题的人来说，心率监护是一个很重要的指标。
成人每分钟心率超过100次，称为心率过速。
心率过速分生理性和病理性两种。
生理性心率过速是很常见的，许多因素都影响心率，如体位改变、体力活动、食物消化、情绪焦虑、妊娠、兴奋、恐惧、激动、饮酒、吸烟、饮茶等，都可使心率增快。
此外，年龄也是一个因素，儿童心率往往较快。
正常人心跳次数是60～100次/分，小于60就称为心动过缓。
心动过缓有几种类型，最常见的是窦性心动过缓。
窦性心动过缓可分为病理性及生理性两种。
生理性窦性心动过缓是正常现象，一般心率及脉搏在50～60次 /分，运动员可能会出现40次的心率，不用治疗，常见于正常人睡眠中、体力活动较多的人。
心率或脉搏小于50次多数为病理性，需要治疗，严重者要安装心脏起搏器来加快心率。
心率作为血液循环机能的重要生理指标而在运动中被广泛地应用。
运动中，心率随机体代谢需要而增加，在一定范围内可反映运动强度、机体的代谢水平，在有氧运动中常用心率作为控制运动强度的指标。
运动后，心率的恢复又可作为评定运动负荷适宜与否以及心脏机能状态的指标和依据。
安静状态时基础心率的测定，在医务监督中则可作为判断某一阶段机体是否有过度疲劳和评定运动员训练程度的指标。
1.1心率检测的意义心率是指人体心脏每分钟搏动的次数．它是反映心脏是否正常工作的一个重要参数。
同时心率值也是衡量体力劳动强度和脑力劳动强度的重要指标。
因此，设计一种可长时间记录、显示和存贮心率值，可与微机通讯并具有较强抗干扰能力，能对超出正常范围的心率进行报警的心率智能检测电路是十分必要的。
1.2心率检测的传统方法性价比较高的方法是红外法，原理是动脉血以“脉冲”方式流动，导致皮下红外反射率的些微差别。
该法受皮肤影响会造成测量误差，主要用于个人保健，该法是最常用的保健心率测量法。
最便宜的方法是电阻法，动脉血流动时的电阻率会发生改变，检出改变即可获得心率，不过该法便宜的结果是误差明显，受皮肤的影响很大且因人、因时而异。
本法基本上是“游戏”性质，楼主提及的MP3应该就是用的这种方法。
另外还有一种方法——心电位法，其实就是测量心电图的方法，精确且能获得多种心跳参数，但因使用方法和电极安放均非常专业化，故仅用于某些心脏病患者的远程监控。
2.总体方案设计2.1系统方案概述本设计通过压电传感器采集脉搏信息输出电压信号，经信号放大及整形电路对其进行放大整形，然后将放大整形后的脉搏信号转换脉冲信号。
通过555定时器构成的单稳态触发器和十进制同步计数器/译码器对脉冲信号进行处理，最终在7段数码管中直观地显示出来。
同时将计数的结果通过数值比较器进行比较，不在正常范围内进行报警。
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，最后给出总体电路和工作原理。
2.2系统方案的优势过去人们测量心率时常用的方法是使用测量脉搏的听诊器，或者使用吸附在人体上的电极等老式测量方法，这些方法操作不方便且计数也不准确。
随着电子技术飞速发展，数字化时代给人们生产生活带来了极大的方便，数字式心率检测的研究及其应用也不例外。
采用压电传感器检测采集人体的脉搏，检测的部位为被检测人的任意一个手指或者是耳垂。
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。
2.3心率测量的系统框图3.单元电路的设计与选择3.1传感器模块3.1.1传感器的选择为了把心率信号转换为电信号，采用压电传感器。
一种是石英晶体，另一种是压电陶瓷。
前者温度稳定性和机械强度高，工作温度范围宽，转换精度高。
后者是人工制造的压电材料，优点是压电系数大、灵敏度高、价格便宜。
而且目前应用更多的是压电陶瓷，它在性能上满足了心率测量仪的要求，关键是成本低。
因此本系统采用压电陶瓷片作为传感器。
3.2放大模块OP07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。
由于OP07具有非常低的输入失调电压（对于OP07A最大为25μV），所以OP07在很多应用场合不需要额外的调零措施。
OP07同时具有输入偏置电流低（OP07A 为±2nA）和开环增益高（对于OP07A为300V/mV）的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP07特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。
对放大电路的要求有(1)输入阻抗高，输出阻抗低；(2)放大倍数要合适，考虑到芯片的工作范围，放大到3-5V左右比较合适；(3)低频响应好；(4)温度漂移小；(5)抗干扰能力强。
选用OP07低噪声放大器，其具有如下优点：（1）最大150uV超低偏移；（2）低失调电压漂移；（3）高电压工作范围。
对于0.2V 输入信号，对其放大25倍，以实现后级比较输出。
3.2.1放大电路的设计过程本设计采用基本同相放大器，放大倍数等于R3/R2=100。
图3.1放大电路图图3.2放大电路的仿真图分析：从上图可以看出通道A为输出信号，通道B为输入信号（以正弦信号模拟心率信号），当输入信号为300uv时，输出信号为30mv，放大了100倍。
3.3低通滤波器低通滤波器允许通过低频信号，抑制或衰减高频信号。
由于心率信号极其微弱，容易受外界干扰，其中肌电干扰为甚。
肌电干扰是指由于人体肌肉颤动所引起的噪声信号。
这种噪声信号是不规则的。
肌电干扰信号的频率在10-3000Hz之间，电压从几十微伏到几毫伏之间。
3.3.1低通滤波器的设计过程1）选择C：2）计算K0引入参数值。
K0=100/(f0*C)=100/(1.6*20)=3.1253）选择R1、R2、RF、Rf、C1。
因KF=1，则表中R1=1.422，R2=5.399，Rf开路，RF=0，C1=0.33C。
将表中查的的阻值乘以引入参数得，R1=1.422*3.125=4.44K,R2=5.399*3.125=16.87K,C1=0.33C*20=6.6uF图3.3低通滤波器电路图图3.4低通滤波器仿真图3.4带阻滤波器带阻滤波器又称为陷波器，用于抑制某一段的信号，而让该频段以外的所有信号通过。
由于心率信号极其微弱，故采用带阻滤波器抑制50Hz的工频干扰。
3.4.1带阻滤波器的设计过程1）选择C、R，计算KF。
a. 选择C，取C=0.068uF。
b. 选择R。
R=1/(2*pi*f0*C)=1/(2*PI*50*0.068*10^(-6))=46.81K，取R=47.0Kc. 求KF。
KF=2-[1/(2*Q)]=2-[1/(2*5)]=1.92)选择RF、Rf。
RF=(KF-1)*Rf=(1.9-1)*Rf=0.9Rf为了削弱偏执电流及漂移的影响，集成运放两输入端直流参数应对称，故RF//Rf=R+R=2*R，即0.9*Rf*Rf//(0.9*Rf+Rf)=2*RRf=4.22*R=4.22*47.0=198.4KRF=0.9*Rf=0.9*198.4=178.2k3)求2*C、R/2。
2*C取两个0.068uF的电容并联。
R/2=47/2=23.5K4)验算。
F0=1/(2*pi*R*C)=1/(2*PI*47*10^3*0.068*10^(-6))=49.8Hz。
5）计算Fh、fL。
FH={[(2-KF)^2+1]^(1/2)+(2-KF)}*f0=55.028HzFL={[(2-KF)^2+1]^(1/2)-(2-KF)}*f0=45.068Hz图3.5带阻滤波器的电路图图3.6带阻滤波器的仿真图3.5整形模块LM311是一款具有低输入漂移电压的电压比较器，其设计运行在更宽的电源电压：从标准的±15V运算放大器到单5V电源用于逻辑集成电路。
其输出兼容RTL,DTL和TTL以MOS电路。
可以驱动继电器，开关电压高达50V，电流高达50mA。
响应时间:200ns 。
经放大滤波后的信号为峰值10V的模拟信号，同时叠加250mV的噪声信号，为了便于后级计数器对脉冲计数，需要将模拟脉冲整形成方波信号。
其中整形的阈值电压的大小可以通过调节滑动变阻器的阻值和占空比而改变，此时设置的滑动变阻器的占空比是50%，阻值是20K。
图3.7 LM311H整形电路图图3.8 整形的仿真图3.6 555定时555定时器是一种数字与模拟混合型的中规模集成电路，应用广泛。