基于单片机的心率计设计
基于51单片机的心率计设计
基于51单片机的心率计设计一、引言心率是人体健康状况的一个重要指标，测量心率对于预防心血管疾病和监控身体健康非常重要。
本文将介绍基于51单片机的心率计的设计。
二、硬件设计1. 传感器心率计的核心是心率传感器，用于检测心脏的跳动并转化为电信号。
常见的心率传感器有光电传感器和压电传感器。
本设计选用光电传感器，通过红外光发射二极管和光敏二极管组成，以非侵入性的方式测量心率。
2. 信号放大与滤波电路由于心率信号较小，需要经过放大与滤波电路进行信号处理。
设计中使用运放对信号进行放大，并通过带通滤波器滤除杂散信号。
3. 数模转换放大滤波后的心率信号是模拟信号，需要通过模数转换器（ADC）将其转换为数字信号，以便后续处理和显示。
4. 显示屏心率计的设计中需要一个合适的显示屏来显示测量出的心率数值。
常见的显示屏有LCD液晶屏和LED数码管。
5. 51单片机本设计使用51单片机作为控制核心，负责对信号的采集、处理和显示。
51单片机具有成熟的开发环境和丰富的外设资源，非常适合嵌入式系统的设计。
三、软件设计1. 信号采集通过51单片机的IO口连接传感器，定时采集传感器输出的心率信号，并将其转换为数字信号。
2. 信号处理通过软件算法对采集到的心率信号进行滤波和处理，去除噪声和干扰，提取出准确的心率数值。
3. 心率计算根据心率信号的特征，设计一个合适的算法对心率进行计算。
常用的算法有峰值检测法和自相关法等。
4. 数据显示将计算得到的心率数值通过LCD屏或数码管显示出来，以便用户直观地了解自己的心率状况。
四、实验结果与讨论经过实验验证，基于51单片机的心率计设计能够准确地测量心率，并将心率数值显示在屏幕上。
通过与商用心率计的比对，结果显示该设计具有较高的准确性和稳定性。
五、应用前景基于51单片机的心率计设计可以应用于医疗领域、体育训练和健康监控等方面。
例如，可以将心率计嵌入健康手环中，实时监测用户的心率状况，并提醒用户进行适当的运动。
基于单片机的心率测试仪设计
基于单片机的心率测试仪设计心率测试仪是一种用来测量人体心率的设备，它使用单片机技术来实现数据处理和显示功能。
本文将介绍基于单片机的心率测试仪的设计原理、硬件组成以及软件实现。
一、设计原理心率测试仪的设计原理是通过测量人体的心电信号来计算心率。
心电信号是由心脏产生的微弱电流，可以通过电极贴在人体皮肤上进行测量。
传感器将心电信号转换为模拟电压信号，然后经过滤波处理和放大处理后，再经过A/D转换，转换为数字信号供单片机处理。
单片机通过计算心电信号的周期来得到心率值，并将结果显示在液晶屏上。
二、硬件组成1.单片机：选择一款适用的单片机，如STM32系列的单片机，具有高性能和丰富的外设接口，以满足心率测试仪的需求。
2.心电信号传感器：选择一款专门用于心电信号测量的传感器，如AD8232芯片，可以提供可靠的心电信号采集。
3.滤波器：使用滤波器对心电信号进行滤波处理，去除杂散信号，只保留心电信号的频率分量。
4.放大器：为了增强心电信号的幅度，需要使用放大器来对滤波后的信号进行放大处理，方便后续的A/D转换。
5.A/D转换器：将放大后的模拟信号转换为数字信号，供单片机进一步处理。
三、软件实现1.心电信号采集与处理：通过传感器采集心电信号，并经过滤波和放大处理，得到滤波后的模拟信号。
2.A/D转换：将模拟信号通过A/D转换器转换为数字信号，供单片机处理。
3.心率计算：单片机通过计算心电信号的周期来得到心率值，可以使用峰值检测算法或阈值判定算法来实现。
4.数据显示：将计算得到的心率值通过串口或并口发送到液晶屏上进行显示，可以设计显示界面，包括心率值、时间等信息。
总结：基于单片机的心率测试仪设计主要包括硬件组成和软件实现两个部分。
硬件组成包括单片机、心电信号传感器、滤波器、放大器、A/D 转换器和液晶屏等。
软件实现包括心电信号采集与处理、A/D转换、心率计算和数据显示等。
通过合理的设计和编程，可以实现一个功能完善的心率测试仪。
基于单片机的心率计设计
基于单片机的心率计设计
一、硬件设计
1.核心处理器：选用STM32单片机，具有丰富的外设资源，大
内存容量，高性能，在实现心率计功能方面非常适合。
2.心率传感器模块：选用现有的心率传感器模块，如MAX30102。
3.显示模块：可以采用OLED显示模块或者LCD模块来显示心率值。
4.按键模块：添加一个按键模块，用于操作心率计。
5.电源模块：设计适合的电源模块，以保障心率计稳定工作。
二、软件设计
1.初始化：在程序初始化时，配置好单片机的外设，包括时钟，GPIO口，定时器等。
2.心率检测：读取心率传感器的数据，通过波形处理等算法，
实时计算出心率值，然后将其显示在屏幕上。
3.数据存储：可以在单片机内部或外部添加存储芯片，将检测
到的数据保存下来，以方便后期分析。
同时，可以添加一个实时时
钟模块，记录下每次检测的时间。
4.操作界面：添加按键模块，实现心率计的开关、数据存储等
功能。
5.通信功能：可以添加一个蓝牙模块，将心率数据传输到手机
或其他设备上，以便进行分析和管理。
三、应用场景
基于单片机的心率计可以被广泛应用于医疗、运动等领域。
在
医疗领域，可以用于监测老年人、患病人士等人群的心率变化情况。
在运动领域，可以作为一款运动手环，记录运动者运动时的心率变
化情况。
同时，基于单片机的心率计也可以成为一种新颖的DIY硬
件项目，符合日益增长的Maker文化需求。
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，
基于单片机心率计程序
#include <reg52.h>#include <intrins.h> // 包含头文件#define uint#define uchar#define ulong#define LCD_DATA unsigned intunsigned charunsigned longP0//宏定义//定义P0 口为LCD_DATAsbit LCD_RS =P2^5; sbit LCD_RW =P2^6;sbit LCD_E =P2^7;sbit Xintiao =P3^2 ; sbit speaker =P2^4;//定义LCD 控制引脚//脉搏检测输入端定义//蜂鸣器引脚定义void delay5ms(void); //误差0usvoid LCD_WriteData(uchar LCD_1602_DATA); void LCD_WriteCom(uchar LCD_1602_COM); ***********/ /********LCD1602 数据写入***********/ /********LCD1602 命令写入void lcd_1602_word(uchar Adress_Com,uchar Num_Adat,uchar *Adress_Data); /*1602字符显示函数，变量挨次为字符显示首地址，显示字符长度，所显示的字符*/void InitLcd();//液晶初始化函数void Tim_Init();uchar Xintiao_Change=0; //uint Xintiao_Jishu;uchar stop;uchar View_Data[3];uchar View_L[3];uchar View_H[3];uchar Xintiao_H=100; //脉搏上限uchar Xintiao_L=40; //脉搏下限uchar Key_Change;uchar Key_Value; uchar View_Con; uchar View_Change; //按键键值//设置的位(0 正常工作，1 设置上限，2 设置下限)void main(){//主函数InitLcd();Tim_Init();lcd_1602_word(0x80,16,"Heart Rate: "); //初始化显示TR0=1;TR1=1; //打开定时器while(1) //进入循环{if(Key_Change) //有按键按下并已经得出键值{Key_Change=0; //将按键使能变量清零，等待下次按键按下View_Change=1;switch(Key_Value) //判断键值{case 1:{View_Con++;if(View_Con==3)View_Con=0;break;}case 2:{if(View_Con==2)//设置键按下//设置的位加//都设置好后将此变量清零//跳出，下同//加键按下//判断是设置上限{if(Xintiao_H<150)Xintiao_H++;}if(View_Con==1){ //上限数值小于150 //上限+//如果是设置下限if(Xintiao_L<Xintiao_H-1)//下限值小于上限-1 (下限值不能超过上限)Xintiao_L++;}break;}case 3:{if(View_Con==2){ //下限值加//减键按下//设置上限if(Xintiao_H>Xintiao_L+1)//上限数据大于下限+1 (同样上限值不能小于下限)Xintiao_H--; //上限数据减}if(View_Con==1) //设置下限{if(Xintiao_L>30) //下限数据大于30 时Xintiao_L--;}break;}}//下限数据减}if(View_Change)// 显示变量{View_Change=0;//变量清零if(stop==0) //心率正常时{if(View_Data[0]==0x30) //最高位为0 时不显示View_Data[0]=' ';}else超过5s)不显示数据//心率不正常(计数超过5000，也就是两次信号时间{View_Data[0]=' ';View_Data[1]=' ';View_Data[2]=' ';}switch(View_Con){case 0: //正常显示{lcd_1602_word(0x80,16,"Heart Rate:lcd_1602_word(0xc0,16,"lcd_1602_word(0xcd,3,View_Data);break;}case 1: //设置下限时显示{lcd_1602_word(0x80,16,"Heart Rate:lcd_1602_word(0x8d,3,View_Data);View_L[0]=Xintiao_L/100+0x30;View_L[1]=Xintiao_L%100/10+0x30;View_L[2]=Xintiao_L%10+0x30;if(View_L[0]==0x30)View_L[0]=' ';lcd_1602_word(0xC0,16,"Warning L :lcd_1602_word(0xCd,3,View_L);");//显示一行数据");//显示第二行数据//第二行显示心率");//第一行显示心率//将下限数据拆字//最高位为0 时，不显示");//第二行显示下限数据break;}case 2: //设置上限时显示(同上){lcd_1602_word(0x80,16,"Heart Rate: ");lcd_1602_word(0x8d,3,View_Data);View_H[0]=Xintiao_H/100+0x30;View_H[1]=Xintiao_H%100/10+0x30;View_H[2]=Xintiao_H%10+0x30;if(View_H[0]==0x30)View_H[0]=' ';lcd_1602_word(0xC0,16,"Warning H : ");lcd_1602_word(0xCd,3,View_H);break;}}}}}void Time1() interrupt 3 //定时器1 服务函数{static uchar Key_Con,Xintiao_Con;TH1=0xd8; TL1=0xf0; switch(Key_Con) {case 0:{//10ms//重新赋初值//无按键按下时此值为0 //每10ms 扫描此处if((P1&0x07)!=0x07)//扫描按键是否有按下{Key_Con++;}break;}case 1:{ //有按下此值加1，值为1//10ms 后二次进入中断后扫描此处(Key_Con 为1)if((P1&0x07)!=0x07)//第二次进入中断时，按键仍然是按下 (起到按键延时去抖的作用){Key_Con++; //变量加1，值为2switch(P1&0x07) //判断是哪个按键按下{case 0x06:Key_Value=1;break; //判断好按键后将键值赋值给变量Key_Valuecase 0x05:Key_Value=2;break;case 0x03:Key_Value=3;break;}}else //如果10ms 时没有检测到按键按下(按下时间过短){Key_Con=0;}break;}case 2:{if((P1&0x07)==0x07){Key_Change=1;//变量清零，重新检测按键//20ms 后检测按键//检测按键是否还是按下状态//有按键按下使能变量， (此变量为1 时才会处理键值数据)Key_Con=0;}//变量清零，等待下次有按键按下break;}}switch (Xintiao_Con)//此处与上面按键的检测类似{case 0: //默认Xintiao_Con 是为0 的{if(!Xintiao)//每10ms (上面的定时器)检测一次脉搏是否有信号{Xintiao_Con++;//如果有信号，变量加一，程序就会往下走了}break;}case 1:{if(!Xintiao) //每过10ms 检测一下信号是否还存在{Xintiao_Con++;//存在就加一}else{Xintiao_Con=0;//如果不存在了，检测时间很短，说明检测到的不是脉搏信号，可能是其他干扰，将变量清零，跳出此次检测}break;}case 2:{if(!Xintiao){Xintiao_Con++;//存在就加一}else{Xintiao_Con=0;//如果不存在了，检测时间很短，说明检测到的不是脉搏信号，可能是其他干扰，将变量清零，跳出此次检测}break;}case 3:{if(!Xintiao){Xintiao_Con++;//存在就加一}else{Xintiao_Con=0;//如果不存在了，检测时间很短，说明检测到的不是脉搏信号，可能是其他干扰，将变量清零，跳出此次检测}break;}case 4:{if(Xintiao)//超过30ms 向来有信号，判定此次是脉搏信号，执行以下程序{if(Xintiao_Change==1)//心率计原理为检测两次脉冲间隔时间计算心率，变量Xintiao_Change 第一次脉冲时为0 的，所有走下面的else，第二次走这里{if(60000/Xintiao_Jishu>200){View_Data[0]='-';View_Data[1]='-';View_Data[2]='-';speaker=1; //不响}else{View_Data[0]=(60000/Xintiao_Jishu)/100+0x30; // 计算心跳并拆字显示：心跳计时是以10ms 为单位，两次心跳中间计数如果是100 次，也就是100*10ms=1000ms=1sView_Data[1]=(60000/Xintiao_Jishu)%100/10+0x30; // 那么计算出的一分钟(60s)心跳数就是：60*1000/ (100*10ms) =60 次其中60 是一分钟60s ，1000 是一秒有1000ms ，100 是计数值，10 是一次计数对应的时间是10msView_Data[2]=(60000/Xintiao_Jishu)%10+0x30; // 计算出的心跳数/100 得到心跳的百位，%100 是取余的，就是除以100 的余数，再除以10 就得到十位了，以此类推//0x30 的目的是得到对应数字的液晶显示码，数字0 对应的液晶显示码是0x30 ，1 是0x30+1，以此类推if(((60000/Xintiao_Jishu)>=Xintiao_H)||((60000/Xintiao_Jishu)<=Xintiao_L))//心率不在范围内报警speaker=0;elsespeaker=1; } //蜂鸣器响//不响View_Change=1;Xintiao_Jishu=0;Xintiao_Change=0;stop=0;}//计算出心率后启动显示//心跳计数清零//计算出心率后该变量清零，准备下次检测心率//计算出心率后stop 邈else//第一次脉冲时Xintiao_Change 为0{Xintiao_Jishu=0; //脉冲计时变量清零，开始计时Xintiao_Change=1;//Xintiao_Change 置1，准备第二次检测到脉冲时计算心率}Xintiao_Con=0;break;}}}}//清零，准备检测下一次脉冲/**定时器T0 工作函数**/void Time0() interrupt 1{TH0=0xfc; TL0=0x18; //1ms//重新赋初值Xintiao_Jishu++; //心跳计数加if(Xintiao_Jishu==5000)//心跳计数大于5000 {Xintiao_Jishu=0; View_Change=1; //数据清零//显示位置1Xintiao_Change=0; //置零，准备再次检测stop=1; //心跳计数超过5000 后说明心率不正常或者没有测出，stop 置1speaker=1; //关闭蜂鸣器}}/**定时器初始化函数**/void Tim_Init(){EA=1;ET0=1;ET1=1; TMOD=0x11; TH0=0xfc; TL0=0x18; //打开中断总开关//打开T0 中断允许开关//打开T1 中断允许开关//设定定时器状态//1ms//赋初值TH1=0xd8;TL1=0xf0; }//10ms //赋初值/**在指定地址显示指定数量的指定字符**//**Adress_Com 显示地址，Num_Adat 显示字符数量，Adress_Data 显示字符串内容**/ void lcd_1602_word(uchar Adress_Com,uchar Num_Adat,uchar *Adress_Data){uchar a=0;uchar Data_Word;LCD_WriteCom(Adress_Com); //选中地址for(a=0;a<Num_Adat;a++) //for 循环决定显示字符个数{Data_Word=*Adress_Data; //读取字符串数据LCD_WriteData(Data_Word); //显示字符串Adress_Data++; //显示地址加一}}/***************1602 函数*******************/void LCD_WriteData(uchar LCD_1602_DATA) /********LCD1602 数据写入***********/ {delay5ms(); //操作前短暂延时，保证信号稳定LCD_E=0;LCD_RS=1;LCD_RW=0;_nop_();LCD_E=1;LCD_DATA=LCD_1602_DATA;LCD_E=0;LCD_RS=0;}/********LCD1602 命令写入***********/void LCD_WriteCom(uchar LCD_1602_COM){delay5ms();//操作前短暂延时，保证信号稳定LCD_E=0;LCD_RS=0;LCD_RW=0;_nop_();LCD_E=1;LCD_DATA=LCD_1602_COM;LCD_E=0;LCD_RS=0;}void InitLcd() //初始化液晶函数{delay5ms();delay5ms();LCD_WriteCom(0x38); //display modeLCD_WriteCom(0x38); //display modeLCD_WriteCom(0x38); //display modeLCD_WriteCom(0x06); //显示光标挪移位置LCD_WriteCom(0x0c); //显示开及光标设置LCD_WriteCom(0x01); //显示清屏delay5ms();delay5ms();}void delay5ms(void) //5ms 延时函数{unsigned char a,b;for(b=185;b>0;b--)for(a=12;a>0;a--);}。
基于单片机的数字人体心率检测仪的设计
基于单片机的数字人体心率检测仪的设计
0 引言
目前检测心率的仪器虽然很多，但是能实现精确测量、数据上传PC 机并且具有声光报警等多种功能的便携式全数字心率测量装置很少。
本文介绍的数字人体心率检测仪可以在人体的手、腕、臂等部位均能准确测量出心跳次数，同时还具有掉电存储、测量数据上传PC 机及声光报警等多项功能。
1 系统组成及工作原理
系统组成如图1 所示，本设计以单片机为主控信号，外辅少量硬件电路，完成数据处理、记忆、显示、通信等功能。
首先，在系统开机时通过键盘设定系统的工作方式，然后，将压电陶瓷片检测到人体心跳信号经过放大、滤波及整形处理后输入给单片机，单片机对测量的数据进行处理，送显示电路显示
，同时通过通信电路将测量数据上传PC 机，记忆电路主要用来存储测量数据，实现掉电存储功能，声光报警电路在测量数据超过正常范围(如大于180 次/min 或小于45 次/min)时进行报警以提醒医生注意。
2 系统硬件电路设计
2.1 传感器及信号处理电路
传感器及信号处理电路如图2 所示。
基于单片机心率监测系统设计方案
一、实物描述：
二、功能描述：
本系统由STM32F103C8T6单片机主控模块、心率传感器模块、TFT屏显示模块、按键模块、蜂鸣器报警模块组成。
1、TFT液晶实时显示心率值。
2、TFT液晶实时显示采集到的的模拟信号的曲线图，直接显示心率变化曲线。
3、通过按键可以设置心率报警阈值，按键有设置按键、设置+、设置-，在设置情况下可以对设置值进行加减。
4、当前心率值超过设置阈值，蜂鸣器报警，同时显示心率值为红色；否则蜂鸣器不报警，心率值显示蓝色。
三、功能框图：
心率传感器模
块单片机
STM32F103C8T
6TFT屏显示模
块
报警模块
按键模块
四、代码描述：
打开程序主界面如下图所示，程序由各个子程序组成，通过在主函数mian中调用。
Main()函数中首先对各模块进行初始化显示
然后进行ADC读取，读取结果通过单片机处理在显示屏上显示
显示屏坐标绘制函数，用于绘制初始化界面
按键子程序，用于设置报警值，在主函数中调用。
基于单片机的数字人体心率计的设计与实现
摘要生物医学信号指标与人体的健康息息相关，只有掌握其中规律才能更好的解决人体的健康问题。
随着电子信息技术的发展和医学的不断进步，人们对高精度便捷式生物医学信号电子检测设备的需求越来越高。
心率和体温是人体的两个重要指标，根据所学知识制作了此心率计。
设计是基于单片机的数字人体心率计，从可实现性和经济性方面考虑，决定采用51单片机作为设计的主控芯片，使用红外光电传感器作为心率的采集模块，而体温的采集则使用18b20温度传感器，外加显示模块和功能选择模块。
心率和体温的采集部位均为指尖，采集信号经单片机处理后输出给显示模块显示最终的结果。
从硬件电路到程序设计，主要解决了如下的几个问题：1、心率信号由红外光电传感器采集，经过两级放大将原信号放大后，再由比较电路进行整形，输出能使单片机更好识别的脉冲波信号；2、体温信号由单线温度传感器18b20采集，采集数据经过转换计算后变为温度，最后单片机输出体温测量结果；3、测量的结果都是以数字形式输出，3位一体数码管显示结果，使测量结果的读取简单精确化；4、按键和程序的结合运用，使得心率计和体温计功能切换更加方便快捷。
关键词：心率；体温；单片机；红外传感器；温度传感器AbstractBiomedical signal indexes and human health are closely related, only to master the law can better solve the health problems of the human body. With the development of electronic information technology and the development of medicine, the demand for high precision portable biomedical signal electronic testing equipment is more and more high. Heart rate and body temperature are two important indicators of the human body, based on the knowledge to make the heart rate meter.The design of digital human body heart rate meter based on SCM, from realization and economic considerations, decided to adopt the 51 microcontroller as the main control chip, the use of infrared photoelectric sensor as the acquisition module, heart rate, and body temperature acquisition using 18B20 temperature sensor is simple, and the display module and the function module. The sampling position of heart rate and body temperature were the fingertips, signal acquisition and processing by the MCU output to the display module to display the final results.The hardware circuit design procedures, mainly solves several problems as follows:1, the heart rate signal by infrared photoelectric sensor acquisition, after two grade general raw signal amplification, shaping by comparison circuit, output the pulse wave signal microcontroller better recognition;2, the temperature signal by a single temperature sensor 18B20 acquisition, acquisition data through the conversion into a temperaturemeasurement results at last, microcontroller output temperature;3, the measurement results are output in digital form, one of 3 digital tube display results, read the measurement results of simple accurate;Combining the 4, keys and program, the heart rate meter and thermometer function switching more convenient.Keywords:heartrate, body temperature,single chip,infrared sensor,temperature sensor目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (IV)1 绪论 (1)1.1 选题背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状和发展趋势 (2)1.3 论文结构概括 (3)2 设计方案及论证 (4)2.1 方案一 (4)2.2 方案二 (5)2.3 方案论证 (6)3 硬件电路概述及元器件介绍 (6)3.1 硬件电路总方框图 (6)3.2 单片机模块 (7)3.3 心率信号采集模块 (10)3.4 体温信号采集模块 (15)3.5 显示模块 (18)3.6 功能选择模块 (23)4 程序设计 (24)4.1 主程序设计 (24)4.2 心率测试程序设计 (29)4.3 体温测试程序设计 (34)5 设计完成及整体调试 (41)5.1 硬件电路的焊接及调试 (41)5.2 程序的下载及调试 (43)5.3 调试中的干扰 (45)6 总结和展望 (46)6.1 总结 (46)6.2 展望 (47)参考文献 (48)致谢 (50)附录1 设计总电路图 (51)附录2 设计实物图 (52)附录3 程序清单 (54)附录4 外文文献及翻译 (69)1 绪论1.1选题背景及意义心率（Heart Rate）是用来描述心动周期的专业术语，是指心脏每分钟跳动的次数，以第一声音为准。
基于单片机的心率计设计
目录摘要 (3)英文摘要 (3)1 引言 (4)1.1 心率计的研究背景和意义 (4)1.2 心率计的研究现状及发展动态 (4)2 方案论证及元器件选择 (5)2.1 研究内容及设计指标 (5)2.2 方案设计与论证 (5)2.2.1 传感器的选择与论证 (5)2.2.2 信号处理方案选择和论证 (7)2.2.3 单片机系统选择和论证 (8)2.2.4 显示模块选择和论证 (9)2.3元器件选择及其功能介绍 (9)2.3.1单片机AT89S52 (9)2.3.2红外传感器 (11)2.3.3双运算放大器LM358N (11)2.3.4 LCD12864 (12)3 硬件系统设计 (13)3.1 系统设计框图 (13)3.2 信号采集电路 (14)3.3 信号放大电路 (15)3.3.1一级信号放大电路 (15)3.3.2 电源模块设计 (16)3.4 信号比较电路 (17)3.5 LCD显示电路 (18)3.6 记忆电路 (18)3.7 键盘电路 (19)4 软件设计 (19)4.1 测量计算原理 (20)4.2 主程序流程图 (20)4.3 中断程序流程图 (21)4.4 定时器T0，T1的中断服务程序 (21)5 系统测试与结果分析 (22)5.1 测试方法和仪器 (22)5.2 仿真与焊接阶段 (23)5.2.1 仿真阶段 (23)5.2.2 焊接与完成阶段 (23)5.3 测试数据与结果分析 (25)5.3.1测量结果与分析 (25)5.3.2几种主要系统干扰和影响 (27)结束语 (28)参考文献 (29)附录一：心率计电路图附录二：部分程序摘要：在社会飞速发展的今天，人们的物质文化生活得到了极大的提高，但同时多种疾病威胁着人们的生命；而心脏病又是人们难以预防的突发致命疾病，所以健康也被越来越多的人所重视。
本设计要解决的问题就是可以测量心率、预防心脏病等心脏方面疾病的数字心率计。
便携式数字人体心率计运用A T89S52单片机作为核心控制处理单元，采用红外传感器作为传感器，运用软件和硬件双重滤波技术实现了对人体心率信号的准确检测。
基于单片机的心率计设计论文
基于单片机的心率计设计摘要心率是指单位时间心脏搏动的次数，包含了许多重要的生理、病理信息，特别是与心脑血管相关的信息，是生物医学检测中一个重要的生理指标，也是临床常规诊断的生理指标；因此迅速准确地测量心率便显得尤为重要。
随着医疗水平和人们生活水平的提高，快速、准确、便携式心率计便成为一种新的发展趋势，同时伴随着单片机技术的发展，基于单片机的便携式心率计便不失为一个好的选择。
本心率计共有三大部分，分别为：传感器部分、信号处理部分、单片机控制部分。
传感器部分采用光电式传感器实现对信号采集；信号处理部分则采用放大、滤波、波形变换等方法实现信号的有效处理；而单片机部分则实现对心率的计数和显示功能。
通过这三部分的有效组合初步实现对人体心率的一个有效计数。
信号采集采用光电式传感器通过对手指末端透光度的监测，实现信号的采集；信号放大则采用四运放运算放大器LM324，波形变换采用555定时器构成反向施密特触发器；单片机控制模块则采用AT89C51微处理器和相关元器件通过C语言编程实现计数和显示功能。
关键词：心率，光电式传感器，信号处理，AT89C51DESIGN OF HEART RATE METER BASED ON MCUABSTRACTHeart rate is refering to the number in unit time of the heart beating, contains many important physiological and pathological information, especially information associated with cardiovascular, biomedical detection an important physiological indexes, and routine clinical diagnosis of physiological indexes; so quickly and accurately measuring heart rate appears to be particularly important. With the improvement of medical level and people's living standards, rapid, accurate and portable heart rate meter has become a new trend, accompanied by the development of SCM technology, will not be regarded as a good choice of meter based on microcontroller portable heart rate. Heart rate meter consists of three parts, respectively: sensor part, signal processing part, MCU control part. Part of the sensor using photoelectric sensor achieved the signal of the signal acquisition; signal processing part uses the amplification, filtering, waveform transform method to effectively deal with; and part of SCM is to achieve counting on heart rate and display function. Through the effective combination of these three parts, an effective count of human heart rate is realized..Signals were collected using photoelectric sensor through the monitoring of the degree of light at the end of a finger, to realize the signal acquisition; signal amplification four operational amplifier LM324 operational amplifier is used, the waveform transform the 555 timer constitute reverse Schmitt trigger; MCU control module is used AT89C51 microprocessor and related components by C language programming counting and display function.KEY WORDS: heart rate, sensor photoelectric, signal processing, AT89C51目录前言 (1)第一章系统设计的整体构思 (3)第二章各元器件介绍 (4)§2.1 LM324 (4)§2.1.1 LM324简述 (4)§2.1.2 LM324主要特点 (4)§2.1.3 LM324引脚图 (5)§2.2 555定时器 (5)§2.3 单片机型号介绍 (6)§2.3.1 单片机简介 (6)§2.3.2 51子系列的主要功能 (7)§2.3.3 AT89C51引脚 (7)§2.4 74HC245 (9)§2.4.1 74HC245简述 (9)§2.4.2 74HC245的特点 (9)§2.4.3 74HC245引脚 (10)§2.5 74LS138 (10)§2.5.1 74LS138简述 (10)§2.5.2 74LS138主要特性 (10)§2.5.3 74LS138引脚图 (11)第三章软件介绍 (12)§3.1 KeilC51高级语言集成开发环境—uVision4 IDE (12)§3.1.1 KeilC51简介 (12)§3.1.2 uVision4 IDE集成开发环境 (12)§3.1.3 uVision4 IDE仿真过程 (13)§3.2 Proteus (14)§3.2.1 Proteus简述 (14)§3.2.2 Proteus主界面 (15)§3.2.3 电路图仿真 (15)第四章电路原理及仿真电路 (17)§4.1 光电式传感器 (17)§4.2 前置放大器 (19)§4.3 滤波电路 (19)§4.4 后置放大电路 (20)§4.5 波形变换 (21)第五章软件的设计 (23)§5.1 设计原理 (23)§5.1.1 定时原理 (23)§5.1.2 计数原理 (24)§5.2 软件设计的流程图 (24)§5.3 LED显示电路 (26)第六章系统的检测 (28)第七章误差分析 (29)结论 (30)参考文献 (32)致 (34)附录 (35)前言心率是指单位时间心脏搏动的次数，与脉搏跳动频率基本是一致的。
基于单片机的心率计设计
基于单片机的心率计设计（软件部分）Heart rate meter based on Microprocessor design (software)总计毕业设计（论文） 43 页表格 5 个插图 13 幅目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章引言 (1)1.1选题的依据及课题的意义和目的 (1)1.2研究概况及发展趋势综述 (3)第二章方案设计与论证 (5)2.1方案一:用压电陶瓷采集心电信号和用模拟温度传感器AD590J采集温度号的心率计 (5)2.1.1 设计思路 (5)2.1.2 硬件设计方框图 (5)2.1.3 AD574芯片简介 (6)2.2方案二：采用数字温度传感器DS18B20采集温度信号和用红外对管采集心电信号 (7)2.2.1.设计思路 (7)2.2.2.硬件设计方框图 (8)2.3方案比较论证 (8)第三章硬件电路的简单概述 (9)3.1心率计设计的原理 (9)3.2硬件电路图 (10)第四章程序设计 (11)4.1主程序设计 (11)4.1.1 主程序流程图 (11)4.1.2 语音模块ZY1420A功能简介 (12)4.2体温测量程序的设计 (13)4.2.1 DS18B20的简述 (13)4.2.2 体温测量程序设计 (15)4.2.3 温度测量子程序 (16)4.2.4 温度转换子程序 (18)4.2.5 显示子程序和语音播报子程序 (19)4.3心率测量的程序设计 (24)4.3.1 心率测量的主程序设计 (24)4.3.2 中断服务子程序设计 (25)总结 (28)参考文献 (29)致谢 (30)源程序清单 (32)摘要测量心率计是用于测量心率值的的医疗设备，它的应用在心血管疾病的研究和诊断方面也发挥出显著的作用，它们所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。
同时，在临床监护和治疗中，医护人员常常还要关注某些特殊患者的体温随时间变化的情况。
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。
基于51单片机的心率计设计
基于51单片机的心率计设计一、引言心率是反映心脏功能的重要指标之一，对于人体健康的监测具有重要意义。
本文将介绍一种基于51单片机的心率计设计方案，通过测量心电信号来实时监测心率变化，并将结果显示在液晶屏上。
二、硬件设计1. 传感器选择心电信号的采集是心率计设计的关键，常用的传感器有心电图传感器和心率带。
本设计选择心电图传感器作为采集装置，它能够直接测量心脏电活动，并将信号转化为模拟电压。
2. 信号放大与滤波由于心电信号较弱且容易受到干扰，需要对信号进行放大和滤波处理。
可以采用运算放大器进行信号放大，并通过滤波电路去除高频干扰和基线漂移。
3. 信号采样与转换经过放大和滤波处理的心电信号需要进行模数转换，将模拟信号转换为数字信号以便单片机处理。
可以选择12位的AD转换器进行采样，并通过SPI接口与单片机进行通信。
4. 单片机控制与显示选取51单片机作为控制核心，通过编程实现信号的采集、处理和显示功能。
使用GPIO口与AD转换器和液晶屏连接，通过串口通信实现与电脑的数据传输。
三、软件设计1. 信号采集与处理通过单片机的GPIO口实现对AD转换器的控制，进行心电信号的采集。
同时，通过软件滤波算法对信号进行滤波处理，去除噪声和干扰。
2. 心率计算心率的计算可以通过测量心跳的时间间隔来实现。
在信号处理过程中，可以设置一个阈值，当信号超过该阈值时，计数器加一。
根据连续心跳的次数和采样频率，可以计算出心率的值。
3. 数据显示与存储通过液晶屏显示心率的实时数值，并提供用户界面操作。
同时，可以通过串口将数据传输到电脑进行进一步的分析和存储。
四、实验结果与讨论本设计基于51单片机成功实现了心率计的功能。
通过实验验证，心率计能够准确地测量心率，并实时显示在液晶屏上。
通过与商用心率计进行对比，结果表明本设计具有较高的准确性和稳定性。
五、总结与展望本文介绍了一种基于51单片机的心率计设计方案。
通过对心电信号的采集、处理和显示，实现了心率的实时监测。
基于单片机的心率检测系统设计
目录1.引言 (2)2.系统基本方案 (2)2.1.系统总结构 (3)2.2.各个部分电路的方案选择及分析 (3)2.2.1.脉搏传感器部分 (3)2.2.2.单片机选择 (3)2.2.3.显示部分 (4)2.3.系统各模块的最终方案 (4)3.系统硬件设计 (5)3.1.单片机处理电路 (5)3.1.1.STC89C51系列单片机的主要性能特点： (5)3.1.2 .C51系列单片机的基本组成： (6)3.2.复位电路 (9)3.2.1.单片机复位电路 (9)3.3.振荡电路 (10)3.4.脉搏传感器部分 (10)3.4.1.HK-2000A 集成化脉搏传感器 (10)3.4.2.脉搏传感器接收电路 (12)3.4.3 .电源电路 (12)3.5显示报警部分 (13)3.5.1.数码管显示电路 (13)4.系统软件设计 (14)4.1 主程序流程的设计 (14)4.2 定时器/计数器中断程序流程的设计 (15)4.3 显示程序流程的设计 (16)5.总结 (18)参考文献 (19)1.引言心率是最为常见的临床检查与生理研究的生理现象,且包含两个人类生命的重要信息，那就是血管和心脏的生理状态。
人体各器官的健康状况、疾病等信息将以某种方式出现在脉冲的脉冲条件。
许多有诊断价值的信息，比如有关心脏、内外循环和神经等系统的动态信息，我们可以通过对脉搏波检测脉冲图包含大量的诊断价值信息,也可以用来预测一些身体器官结构和功能的转变趋势, 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[1]。
在医院临床护理和日常的中老年保健中,脉搏是一个基本的生活指数,因此脉搏测量是最常见的生活特征提取。
近年来在日常监护测仪器,如便携式电子血压计,可以完成脉冲测量。
但是这种便携式电子血压计利用微型气泵压力橡胶气球,每次测量都需要一个压缩和解压缩的过程,有体积庞大、脉搏检测的精确度低、加减压过程会有不适等等的不足。
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STM32单片机的心率计步体温显示系统设计
基于STM32单片机的心率计步体温显示系统设计设计背景：随着人们生活水平的提高，对健康的关注越来越多。
心率、步数和体温是人体健康状况的重要指标，因此设计一个基于STM32单片机的心率计步体温显示系统，可以实时监测这些指标并显示出来，对用户的健康状况进行评估，并能记录历史数据，以便分析和调整生活方式。
系统设计：1.硬件设计：(1)硬件主要包括STM32单片机、心率传感器、加速度传感器、温度传感器和OLED显示屏。
(2)STM32单片机作为主控芯片，通过串口连接各个传感器。
(3)心率传感器用于检测用户的心率，加速度传感器用于检测用户的步数，温度传感器用于检测用户的体温。
(4)OLED显示屏用于显示心率、步数和体温的实时数值。
2.软件设计：(1)软件主要包括数据采集、数据处理和数据显示三个模块。
(2)数据采集模块使用STM32单片机的GPIO口和串口功能，通过读取传感器的输出数据进行采集。
(3)数据处理模块使用算法对采集到的数据进行处理，包括心率的检测、步数的计算和体温的测量。
(4)数据显示模块使用OLED显示屏将处理后的数据显示出来，并可以通过按键进行切换和历史数据的查看。
系统功能：1.实时监测心率、步数和体温，显示实时数值。
2.记录历史数据，可以查看过去一段时间内的心率、步数和体温变化。
3.提供警报功能，当心率或体温超出安全范围时，系统会自动报警。
4.提供数据导出功能，可以将历史数据导出到电脑进行分析和保存。
5.提供远程监测功能，可以通过手机等终端对心率、步数和体温进行实时监测。
设计优势：1.硬件成本低廉，容易实现。
2.软件算法可靠准确，能够实时监测和控制用户的健康状况。
3.系统界面友好，操作简单方便。
应用前景：该系统可以广泛应用于医疗、健康管理、运动调控等领域，对群众的健康状况进行实时监测和控制，提高生活质量和健康水平。
同时，该系统还具有一定的市场前景，可以作为智能手环、智能手表等产品的配套产品，形成一个完整的健康监测系统。
基于STM32单片机的心率计步体温显示系统设计
基于STM32单片机的心率计步体温显示系统设计设计一个基于STM32单片机的心率计步体温显示系统，主要包括以下几个方面的内容：系统功能设计、硬件设计、软件设计、系统测试等。
一、系统功能设计：1.心率测量功能：通过传感器测量用户心率，将数据显示在液晶屏上。
2.计步功能：通过加速度传感器测量用户的步数，将数据显示在液晶屏上。
3.体温测量功能：通过温度传感器测量用户体温，将数据显示在液晶屏上。
4.数据存储功能：将心率、步数、体温等数据保存在存储设备中，以便后续查询和分析。
二、硬件设计：1.主控芯片：选用STM32单片机作为主控芯片，具有强大的计算和控制能力。
2.传感器：选择专业的心率传感器、加速度传感器和温度传感器，提供准确的测量数据。
3.显示模块：采用液晶屏显示传感器测量的数据和其他相关信息。
4.存储设备：使用闪存芯片或SD卡作为数据的存储设备，保证数据的可靠性和安全性。
5.电源模块：设计适配器和电池两种供电方式，保证系统的持续工作时间。
三、软件设计：1.硬件初始化：对主控芯片和传感器进行初始化设置，配置相关参数。
2.数据采集：通过传感器采集心率、步数和体温等数据，并进行滤波处理。
3.数据显示：将采集到的数据通过液晶屏显示出来，包括心率、步数和体温等信息。
4.数据存储：将采集到的数据存储到闪存芯片或SD卡中，以便后续查询和分析。
5.数据上传：设计数据上传功能，可以通过USB接口或蓝牙等方式将数据上传到电脑或手机。
6.参数设置：设计参数设置功能，用户可以根据需要设置心率、步数和体温的阈值，系统会发出警报。
四、系统测试：1.系统功能测试：逐步测试各个功能模块，验证数据的准确性和功能的稳定性。
2.整体性能测试：对整个系统进行测试，验证系统的性能指标是否符合设计要求。
3.用户体验测试：邀请用户进行测试，收集用户的反馈意见和建议，进行优化和改进。
这个系统可以作为一款便携式的健康监测设备，可以方便用户随时随地监测自己的心率、步数和体温等健康数据，有助于用户及时发现和预防潜在的健康问题。
基于单片机的心率检测系统设计
基于单片机的心率检测系统设计心率检测系统是一种常见的医疗设备，用于监测人体的心率并提供实时反馈和数据记录。
本文将展示基于单片机的心率检测系统的设计。
1.系统概述本系统的设计目标是使用单片机来实现心率检测，并通过显示屏显示心率数据。
该系统的设计要求包括实时监测和显示心率数据，提供用户界面以便用户与系统进行交互等。
2.硬件设计系统的硬件设计包括以下主要组件：-心率传感器：用于检测用户的心率。
-单片机：作为系统的控制中心，负责数据处理和用户界面。
-显示屏：用于显示心率数据和用户界面。
-电源：为系统提供电力支持。
3.软件设计系统的软件设计包括以下主要模块：-心率检测模块：读取心率传感器的数据并进行处理，得到用户的心率数据。
-数据处理模块：将得到的心率数据进行处理，计算出平均心率和心率变化趋势等。
-用户界面模块：为用户提供交互界面，显示心率数据并接收用户的指令。
-数据存储模块：将心率数据保存在存储器中，用于后续分析和回放。
4.系统工作原理系统的工作原理如下：-用户将心率传感器与身体接触，传感器将用户的心率数据传输到单片机。
-单片机通过心率检测模块读取传感器的数据，并进行处理得到准确的心率数据。
-单片机将心率数据通过显示屏显示给用户，并提供用户界面供用户与系统进行交互。
-单片机将心率数据存储在存储器中，以便后续分析和回放。
5.系统优势和应用-优势：-高精度和可靠性：通过精准的心率传感器和数据处理算法，可以得到准确的心率数据。
-实时监测和反馈：系统可以实时监测并显示用户的心率数据，使用户能够及时了解自己的身体状况。
-数据存储和分析：系统可以将心率数据保存在存储器中，供用户和医生进行后续分析和回放。
-应用：-医疗领域：用于疾病监测和治疗过程中的心率监测。
-运动健康领域：用于跑步、健身等运动过程中的心率监测。
-日常生活：用于日常心率监测，提醒用户及时调整心态和行为。
总结：基于单片机的心率检测系统是一种功能强大且实用的医疗设备。
基于51单片机的心率计设计
基于51单片机的心率计设计心率计是一种用于测量人体心率的设备，以帮助人们掌握自己的健康状况。
本文将介绍基于51单片机的心率计的设计思路和实现方法。
首先，我们需要了解心率的原理和测量方法。
心率是指心脏在单位时间内跳动的次数，用每分钟跳动次数表示。
常见的心率测量方法包括心电图、脉搏计和光电传感器等。
在本设计中，我们将使用光电传感器来测量心率。
光电传感器是一种通过光电效应测量光强变化的传感器。
在心率测量中，光电传感器可以用于检测人体指尖的血液流动情况，从而间接地测量心脏收缩的频率和心率。
具体实现时，我们可以将光电传感器连接到51单片机的输入引脚上。
同时，我们需要使用一个合适的光源，如红外线发光二极管，以提供光线来照射到指尖。
当心脏收缩时，血液的流动速度会增加，导致光线的吸收量发生变化。
通过检测光电传感器输出的电压信号的变化，我们可以得到心率的测量结果。
在程序设计上，我们可以使用51单片机的定时器来控制心率测量的时间间隔。
通过定时器中断，在固定的时间间隔内取样光电传感器的输出，并计算心率的值。
我们可以根据光电传感器输出的模拟电压信号，使用ADC转换将其转为数字信号，然后通过一系列算法处理得到心率的结果。
此外，为了方便用户查看心率结果，我们可以连接一个LCD显示屏到51单片机的输出引脚上。
通过LCD显示屏，用户可以即时地看到自己的心率数值，并据此对自己的身体状况进行判断和调整。
总结起来，基于51单片机的心率计设计涉及硬件电路的搭建和软件程序的编写。
硬件方面，我们需要使用光电传感器、光源和LCD显示屏等元件，并将它们与51单片机连接起来。
软件方面，我们需要编写定时器中断程序、ADC转换程序和心率计算程序等。
通过这两方面的协作，我们可以实现一个简单而实用的基于51单片机的心率计。
综上所述，本设计通过光电传感器、LCD显示屏和51单片机等元件的结合，实现了一种基于51单片机的心率计。
以此为基础，我们可以进一步完善该设计，加入更多的功能和特性，以满足用户的需要。
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。
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请在此处放置学校LOGO！！！基于单片机的心率计设计学院：_______________专业：_______________姓名：_______________学号：_______________2013年月日目录摘要 (3)第一章引言 (4)1.1 心率计的研究背景和意义 (4)1.2 心率计的研究现状及发展动态 (4)第二章方案论证及元器件选择 (5)2.1 研究内容及设计指标 (5)2.2 方案设计与论证 (5)2.2.1 传感器的选择与论证 (5)2.2.2 信号处理方案选择和论证 (7)2.2.3 单片机系统选择和论证 (8)2.2.4 显示模块选择和论证 (9)2.3元器件选择及其功能介绍 (9)2.3.1单片机AT89S52 (9)2.3.2红外传感器 (11)2.3.3双运算放大器LM358N (11)2.3.4 LCD1602 (12)第三章硬件系统设计 (13)3.1 系统设计框图 (13)3.2 信号采集电路 (14)3.3 信号放大电路 (15)3.4 信号比较电路 (17)3.5 LCD显示电路 (18)3.7 键盘电路 (19)第四章软件系统设计 (19)4.1 测量计算原理 (20)4.2 主程序流程图 (20)4.3 中断程序流程图 (21)4.4 定时器T0，T1的中断服务程序 (21)第五章系统测试与结果分析 (22)5.1 测试方法和仪器 (22)5.2 仿真与焊接阶段 (23)5.2.1 仿真阶段 (23)5.2.2 焊接与完成阶段 (23)5.3 测试数据与结果分析 (25)5.3.1测量结果与分析 (25)5.3.2几种主要系统干扰和影响 (27)结束语 (28)参考文献 (29)附录一：系统仿真图附录二：系统原理图和PCB附录三：源程序基于单片机的心率计设计摘要：在社会飞速发展的今天，人们的物质文化生活得到了极大的提高，但同时多种疾病威胁着人们的生命；而心脏病又是人们难以预防的突发致命疾病，所以健康也被越来越多的人所重视。
本设计要解决的问题就是可以测量心率、预防心脏病等心脏方面疾病的数字心率计。
便携式数字人体心率计运用AT89S52单片机作为核心控制处理单元，采用红外传感器作为传感器，运用软件和硬件双重滤波技术实现了对人体心率信号的准确检测。
测量范围限可以用按键调节，并进行声音报警，传感器可以放在身体脉搏明显的任何部位，测量结果以数字方式方式显示，测量精确到2次/分。
经过大量实验，本心率计已经基本达到题目要求部分的全部指标。
关键字：心率计，红外传感器，单片机AT89S52，LM358第一章引言1.1 心率计的研究背景和意义伴随着全球科技与经济的飞速发展与进步，关爱生命与健康已成为人类的共同追求。
心脑血管疾病是危害人类生命和健康的最主要的疾病。
每年因心脑血管疾病致死的人数位居人类死亡总数的首位，耗费的医疗费用居高不下，给家庭和社会造成巨大负担[1]。
近年来，由于饮食习惯不合理、生活节奏加快等原因，心脑血管疾病的发病率更是呈逐年上升的趋势。
如何科学的降低心脑血管疾病的发病率和死亡率，有效的减轻心脑血管疾病带来的社会和家庭负担，已经成为全社会所面临的一个十分严峻问题。
今天，越来越多的人已认识到健康生活方式和疾病预防的重要性，对拥有日常家庭化和个性化的健康监测和疾病预防手段的需求也日益增大。
在脉搏波研究方面，国内外已经出现了众多的技术和理论，基于现代医学技术，利用脉搏波对人体心血管健康进行无创检测的方法和仪器不断涌现。
现在的任务是既要对脉搏波的检测分析及对心血管健康检测应用方面做进一步研究，研制一种面向家庭和社区医疗服务的，能够对人体动脉硬化的程度和其他心血管健康状况进行无创检测的仪器，让更多的人对自己的心血管健康状态进行及时的了解，对心血管疾病能够及早的发现和进行预防。
基于上述现状和背景，不难发现：心血管功能检测新技术、新方法的研究以及心血管功能监测类家用电子医疗保健仪器的开发已刻不容缓。
它不仅能满足当前的医疗保健急需，也能为维持和发展我国家用数字医疗事业，为推行实施国家“家庭医疗保健工程”做出积极和长久的贡献[2]。
1.2 心率计的研究现状及发展动态自上世纪80年代以来，基于血流动力流变学和弹性腔理论的无创伤血管功能检测方法的研究逐渐受到广泛的关注。
很多不同学科的研究员与医学家合作，研究出各种应用型人体心率传感器，有单部、三部、液态水、子母式单点，多点，气压式、硅杯式、软性接触式、刚性接触式等，组成脉搏传感器的主要部件有压电晶体、单晶硅、陶瓷应变片、光敏组件、pvdf压电薄膜等，其中以单部单点应变片式应用最为广泛。
到目前，用于评价大动脉的结构和方法已有很多。
血管造影和其他造影技术等有创方法可精确评价动脉管腔或分心动脉壁结构。
但是这些方法操作复杂，费用高昂，需要非常精密的技术设备，限制了其只能在大型临床研究中应用，另外，还有一些其他的无创方法，这些主要根据超声技术和计算机分析图像和超声信号，来研究某些动脉轴和位点的功能和结构，这些相对复杂的技术仅用于某些临床研究实验室。
在无创方法中，脉搏波速度的检测已经在较长时间内广泛应用于评价动脉壁扩张性和硬度。
该方法无创伤，操作简单、结果准确、重复性好，因此被广泛应用于大型治疗和流行病学研究当中，并且，该方法非常适合于向家庭和社区医疗服务推广。
国外，诸如法国研制生产的康普乐仪、日本科林公司的动脉硬化检测仪等就是利用此种方法，并在欧美国家得到广泛的普及，国内也有医院引进了这种设备，但是价格昂贵[7][8]。
国内也有多家单位开始了此类设备的研究，在2007年，也有类似的产品相继上市。
但是，这些仪器均被应用在大型医疗机构中，成本高，检测费用高，功能局限于检测，不能满足患者随时随地的检测的需要。
第二章方案论证及元器件选择2.1 研究内容及设计指标研究内容：便携式数字人体心率计运用AT89S52单片机作为核心控制处理单元，采用红外传感器作为传感器，运用软件和硬件双重滤波技术实现了对人体心率信号的准确检测，最终以数值形式显示在LCD上。
本课题开发一款低功耗、便携式数字心率计，具体要求如下：(1)实时显示被测者心率值，并显示；(2)可用按键设置正常心率的范围，超过这个范围，进行报警提示。
2.2 方案设计与论证2.2.1 传感器的选择与论证(1)压电式压电式传感器的检测方法是利用压力传感器或振动传感器将人体脉搏振动转换成电信号。
常见的压力传感器可用现有的压电陶瓷代替。
压电式元件的内阻极高，通常采用两片相同的元件，使其极性反向相叠，由夹在中间的铜片作为一个电极。
这样，中央电极处于全空状态，可以用具有良好绝缘性的导线引出。
此种方法的优点是传感器种类多，一般的传感器输出信号也比较大，对后面的放大电路要求不高。
压电陶瓷具有成本低、取材方便、易于提高敏感度等特点。
(2)声电式声电式传感器的作用是将气体、液体或固体中传播的机械振动转换成电信号。
因此，它也属于力学量传感器。
它的制作材料一般由不定性无烟煤颗粒或压电陶瓷构成。
颗粒式声电传感器的优点是耐用、成本低和容易制作，缺点是颗粒的机械磨损和接触表面上的瞬间电弧会使颗粒逐渐老化，从而导致杂音大、性能不稳定和非线性；而压电陶瓷式的声电传感器在检测声音信号时却存在着一定的缺陷。
声电式检测方法是利用微音传感器将人体的振动的声音转换成电信号。
此种方法的优点是作为传感器的微音传感器可利用现有的驻极体或电容式话筒，但其后面的电路要采取一定的措施将环境的声音干扰信号滤去。
(3)光电式光电系统通常是指能敏感由紫外光到红外光的光能量，并将光能量转换成电信号的器件。
通常用的光电器件有光电二极管和光电三极管。
光电式传感器测量微小的位移变化有明显的效果，但是光电传感器对材料、电路控制和光电管属性要求较高：1）吸收红外光的能力极强2）介电常数小，以便得到大的输出电压。
3）介电损耗小。
光电式检测方法是利用光电传感器检测人体内血液流动时对光的透过率或反射率不同而将其转换成电信号的方法。
此种方法有两种方式：一种是对射式，另一种是反射式。
对射式是在一个大小合适的环的两侧各放一个发射管和一个接收管，测量时将人的手指伸到环中，由于手指中的血流量的变化而使光电接收管的光电流也随之变化，反射式是光电发射与光电接收都指向一个方向，当人体内的血流发生变化时其对光的反射率也随之变化，从而检测出心率。
这种方法的优点是外界干扰信号小，但其最大的难点是传感器输出信号小，对后面的放大电路要求较高。
此外，对于干扰变化强烈的信号，回路不宜调制，可视光电管的定向角不同，光轴也不宜把握。
综上所述，从传感器的制作工艺、材料的选取、受外界的干扰信号的干扰程度和制作过程中前级电路的处理难易程度上考虑，就选用一对红外对射二极管实现。
红外传感器的检测、放大、滤波和整型并传到单片机工作系统的过程见下图2-1所示：图2-1信号检测处理工作流程图2.2.2 信号处理方案选择和论证(1)小规模数字电路：采用小规模数字电路也可完成此方案的基本功能，电路框图如图2-2所示。
图2-2小规模数字电路心率计这种方案是采用一个二进制计数器，将处理后的脉波信号进行计数，在1分钟内将计数值显示。
此方案的不足是电路结构复杂，实现一个相对简单一些的过程控制功能都要用好多片电路，且数字电路器件功能单一，一旦硬件电路定型就难以改动，尤其在题目要求中，要实现心率测量并显示，还要超限报警等等，则显得力不从心。
(2) PLD：可编程逻辑器件(PLD)突破了小规模数字电路功能单一的缺点，可以按照设计者设计分析出来的逻辑要求去编程定义，应用起来确实方便，设计也比较灵活。
针对题目要求，该方案应该至少由传感器电路、闸门电路、计数器电路、数字锁存电路、显示电路、数据存储电路、PC接口电路七部分构成，在闸门信号允许时间内对被测信号计数，闸门宽度为单位时间。
显然电路复杂，一旦涉及到数据处理、数据分析、数据记忆、数据通信等功能要求时，其实现难度可想而知。
(3)单片机：单片机的发展和应用大家有目共睹，其体积小、重量轻、价格低、可靠性高、耗电少和灵活机动等许多优点已经被默认。
在科学计算、数据处理及信息管理、CAD、CAM、CAA、CAI、过程控制和仪表智能化、军事领域、多媒体系统和信息高速公路甚至家用电器和家庭自动化等方面都可以看到单片机的影子，可谓立下了汗马功劳。
单片机内部包含了CPU、RAM、ROM、I/O口、总线甚至A/D及D/A转换电路，功能十分强大。
许多在数字电路、模拟电路中的难题都在单片机的程序设计中得到了出乎意料的解决效果，通过对程序和外部少许电路的修改即可以改变整个设计系统的功能。
可移植性和可维护性得到极大的改善。
在数据分析、处理、记忆、通讯等方面表现相当出色。