红外对管心率放大测试模块
基于51单片机心率测量电路设计
基于51单片机心率测量电路设计作者：蒋铁生来源：《科学导报·学术》2019年第10期1.1选题背景心率是人的重要的可被测量的生理指标。
在现代社会，随着人类社会生活水平的提高，人们的生活方式和饮食结构的改变，高血压，冠心病等心脏方面的疾病渐渐成为人们的常见病。
由有关数据显示，中国城市人口每五个成年人中就有一个人患有不同程度的心血管方面的疾病。
由于心脏不健康而导致的心肌梗塞，猝死等事件时有发生，并且心脏疾病方面发病率逐年提升，发病年龄也是下降趋势。
要减小心血管疾病给人们带来的健康危害，早期有效的测量設备与判断方法是十分重要的。
心率是人体十分重要有效的信息，是可以被检测的生物信号，它是反映心脏是否正常工作的一个重要参数，可以根据心率值判断一个人是否患有心率过速，早搏等几种常见的心脏病。
因此，设计一种简单，能显示心率的仪器十分有必要。
1.2 主要内容本心率测量电路设计是一个硬软件相结合的设计类题目。
要求设计一个基于51单片机的心率的检测电路。
可以实现与心率检测功能，整个系统电路的设计功能包括：1、使用MAX30102心率传感器模块进行心率采集；2、使用STC89C52芯片为控制核心；3、使用OLED液晶进行显示。
2 总体方案设计2.1整体设计思路本设计采用的是STC89C52芯片，通过STC89C52最小系统，心率模块、液晶屏，实现心率的测量与现实。
实时的心率显示在OLED液晶上。
由于STC89C52有较多的引脚数，能实现OLED液晶驱动以及实时心率测量等这些功能。
电源部分是通过USB线来外接可移动电源或电池供电。
2.2心率测量模块光电式传感器。
光电式传感器测量方法灵活多样，可测量参数较多，具有非接触，高精度，高分辨率，高可靠性，反映快等特点。
适合用来测量心率。
测量原理：随着心脏的跳动，人体组织半透明随之改变，当血液到达人体组织时，组织班透明度减小，当血液回流心脏时，组织的半透明度加大。
这种现象在人体组织较薄的地方比较明显，例如手指尖，耳垂部位。
基于红外光学融合技术的人体心率测量
基于红外光学融合技术的人体心率测量近年来，随着人们对健康的关注度不断提高，心率监测逐渐成为一种普遍的健康管理手段。
而方法，正逐渐被广泛应用于各个领域。
传统的心率测量方法主要依赖于心电图仪或心率带等设备，而这些设备使用起来相对复杂，且无法实时监测。
而，则通过红外光源和传感器，将心率测量变得更加简便和准确。
红外光学融合技术是一种将红外光学传感器与融合算法相结合的技术，它利用红外光通过人体皮肤的特性，可以实时测量心率。
具体来说，红外光会在人体皮肤表面发生反射和吸收，当心脏跳动时，皮肤会微微膨胀和收缩，导致红外光的反射和吸收程度发生变化。
通过传感器采集这些变化，再结合融合算法进行处理，就可以得到准确的心率数据。
相比传统方法，基于红外光学融合技术的人体心率测量具有以下优势。
首先，测量过程中无需直接接触人体皮肤，避免了传统方法可能带来的不适感。
其次，无论是静止还是运动状态下，这种技术都能够实时测量心率，为用户提供了更加方便和准确的监测体验。
此外，红外光学融合技术还可以结合其他生物参数的测量，如血氧饱和度等，进一步提高健康数据的全面性和可靠性。
基于红外光学融合技术的人体心率测量应用广泛。
在医疗领域，它可以用于病房监护和手术中的心率监测。
在运动领域，它可以用于运动手环、智能手表等智能设备，实时监测用户的心率变化，进行健康管理和运动指导。
此外，这种技术还可以应用于工作场所的健康管理、应急救援和睡眠监测等领域。
综上所述，基于红外光学融合技术的人体心率测量方法在健康管理和医疗领域具有广泛应用前景。
随着技术的不断进步和应用的推广，相信这种测量方法将为人们的健康管理带来更多便利和准确性。
便携式数字心率计说明书
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201720439399.2(22)申请日 2017.04.25(73)专利权人 湖北理工学院地址 435003 湖北省黄石市桂林北路16号(72)发明人 肖贵贤 严伟 (74)专利代理机构 武汉智嘉联合知识产权代理事务所(普通合伙) 42231代理人 黄君军(51)Int.Cl.A61B 5/024(2006.01)A61B 5/00(2006.01)(54)实用新型名称便携式数字心率计(57)摘要本实用新型公开了一种便携式数字心率计，包括用于采集人体心率信号的光电传感器、用于对所述光电传感器检测心率产生的电信号进行处理的处理电路、与所述处理电路的输出端连接的单片机及与所述单片机连接的LED数码管；其中，所述处理电路包括依次连接的前置放大电路、两级放大电路、低通滤波电路、陷波电路、整形电路。
本实用新型通过光电传感器将心率信号转换为电信号，并将电信号依次通过前置放大和两级放大后进行滤波和陷波处理，其有利于提高噪音及其他干扰因素的滤除率，进而保证信号的精确度，同时采用LED数码管显示心率数据其有利于读数的便捷性和准确性。
权利要求书1页 说明书4页 附图4页CN 208435639 U 2019.01.29C N 208435639U1.一种便携式数字心率计，其特征在于，包括用于采集人体心率信号的光电传感器、用于对所述光电传感器检测心率产生的电信号进行处理的处理电路、与所述处理电路的输出端连接的单片机及与所述单片机连接的LED数码管；其中，所述处理电路包括依次连接的前置放大电路、两级放大电路、低通滤波电路、陷波电路、整形电路；其中，所述前置放大电路包括一型号为AD620的单芯片放大器、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电阻R3、电阻R4，所述单芯片放大器的第1引脚通过电阻R4与其第8引脚连接，其第2引脚接地，其第3引脚通过依次串联的电容C1和电容C2与光电传感器的信号输出端连接，其第5引脚通过电阻R3与其第3引脚连接，其第4引脚接-5V电源并通过电容C3接地，其第7引脚接+5V电源并通过电容C4接地；所述两级放大电路包括放大器U1A、放大器U2B、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8，所述放大器U1A的反向输入端通过电阻R5与单芯片放大器的第6引脚连接，且其反向输入端通过电阻R6与其输出端连接，其同向输入端接地，其输出端通过电阻R7与放大器U2B的反向输入端连接，且所述放大器U2B的反向输入端通过电阻R8与其输出端连接，所述放大器U2B的同向输入端接地；所述低通滤波电路包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8，所述电阻R9、电阻R10、电容C6、电容C7依次串联，其电阻R9与所述放大器U2B的输出端连接，所述电容C4和电容C5串联与所述电阻R10并联，所述电阻R11和电阻R12串联后与串联后的电容C6和电容C7并联，所述电容C8一端与电阻R11和电阻R12的连接端连接、另一端通过电阻R13与电容C6和电容C7的连接端连接；所述陷波电路包括放大器A、放大器A2、电阻R15及电阻R14，所述放大器A的反向输入端与其输出端连接，同向输入端与电容C7连接，所述放大器A2的反向输入端与其输出端连接，其输出端与电阻R13和电容C8的连接端连接，所述放大器A2的输入端通过电阻R14与所述放大器A的输出端连接，并通过电阻R15接VCC；所述整形电路包括放大器LM358、电阻R16、电阻R17、电阻R18及电容C9，所述放大器LM358的第3引脚与放大器A的输出端连接，其第2引脚通过电阻R17接地并通过电阻R16接VCCO，其第4引脚接地并通过电容C9与第1引脚连接，其第5引脚接+5V电源并与第1引脚连接，其第1引脚通过电阻R18与单片机连接。
数字心率计
西南交通大学年短学期电子课程设计报告目录一、课题要求二、方案论证与设计三、系统原理框图四、主要电路以及参数计算五、调试步骤六、测试数据及实验结果七、结论八、学习心得九、本作品使用说明十、附录一、课题要求基本要求：实时数字显示心率值（两位半）能够有报警信号显示1）正常2）过快3）过慢提高要求：可显示平均心率心率不齐时有报警信号二、方案论证与设计（1）模拟部分●采集信号用红外反射ST188传感器采集血液流动信号，当血液流动时，由于血液的各项参数指标变化，那么传感器接收到的电流信号就会发生变化，从而从传感器输出的电信号也会发生不同的变化，由于接收到的信号很微弱，数量级在毫伏级别，且同时信号具有低频率，低幅值和干扰性非常强的特点，所以我们对采集到的信号进行放大才能被检测到，从而实现心率的测量与计算。
因此模拟部分电路分为三个模块，放大，滤波，整形。
●放大据资料显示，ST188采集到的人体的心率信号所能转化的电流大概在0.05mV-5mV左右，由于采集到的信号是毫伏级别的，而后面要进行整形的输入信号要达到3V以上，所以对电路的放大倍数的设置是非常重要的。
那么在开始阶段我们借助模拟电子技术的一些资料来设计电路，然后通过软件进行仿真，但是由于实验室无法满足每个电路元件参数的要求，所以我们在实际电路中统一使用了老师给定的电路。
用两个放大电路来实现需要的放大，，每个子电路的放大10，采用的电子电路元件参数为：①680K和2.7K；②680K和2.7倍数都约为2Ｋ。
滤波电源供电时会对电路产生50HZ的工频，且我们采用的是红外线传感器，易受外界影响，这些都会会影响模拟信号的采集和计算，所以需要把这50HZ的工频滤掉且尽量减小外界信号的干扰。
由于人的心率频率大概为3HZ左右，所以我们设置的滤波电路的截止频率为0.23-2.3Hz，由此计算得到高通滤波电路的设计为:①10uF和68K（0.23Hz）；低通滤波电路的设计为：①0.1uF和680K （2.3Hz）；。
基于AT89C51的心率测量系统设计与实现
基于AT89C51的心率测量系统设计与实现作者：赵伟卢涵宇刘荣娟来源：《电脑知识与技术》2018年第15期摘要：随着我国物联网技术发展和人民生活水平的逐步提高，智慧医疗应用越来越广泛。
本文基单片机AT89C51作为主控芯片设计开发了一种心率测量系统。
可以将人体1分钟的心跳次数数字显示出来，实现人体心率异常时进行健康报警等功能，操作方面，经济实用。
关键词：AT89C51；单片机；心率测量中图分类号： TP208 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）15-0281-02Design and Implementation of Heart Rate Measurement System Based on AT89C51ZHAO Wei，LU Han-yu ，LIU Rong-juan（ College of Big Data and Information Engineering，Guiyang 550025，China）Abstract： With the development of Internet of things in China and the improvement of people's living standard， intelligent medical applications are more and more widely used. In this paper， a heart rate measuring system is designed and developed based on MCU AT89C51 as main control chip. It can display the heartbeat number of the human body for 1 minutes， perform health alarm and other functions when the heart rate is abnormal， and is economical and practical in operation.Key words： AT89C51； Singlechip；Heart Rate Measurement随着人们的生活提高，人们越来越重视身体健康，而心率测量的传统方法是切脉或听诊，这种方法操作不便，且计数也不准确直观，很容易由于测试过程出错，而造成就医诊断的误差。
脉搏心率测试仪测试与制作报告
五邑大学电子系统课程设计题目：脉搏心率测试仪测试与制作院系信息工程学院专业电子信息工程学号学生姓名指导教师陈鹏讲师报告日期2013年1月脉搏心率测试仪测试与制作引言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。
本系统是采用STC89C52单片机为核心而制作的一种实用型脉搏测量仪。
采用红外发射管和接收管对人体的脉搏心率进行数据采集，得到的信号滤波放大整形后送入STC89C52单片机进行采集和处理。
单片机将采集到的脉搏心率在液晶LCD1602上实时显示出来。
本文将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，最后列出完善的计算和处理方式与结果。
1.设计解析与设计方案介绍平均心率值是指一分钟内心脏实际跳动的次数，本心率测量仪是测试平均心率值，测量方法主要有两种: 一种是心电测量. 即根据心电图上相邻二次波形之间的间隔时间来计算心率值; 另一种是脉搏测量。
通常心脏的跳动与脉搏的跳动是同步的, 因此只需测出脉搏跳动次数就可以知道心率值测量脉搏是通过记录处理脉搏传感器发出的指脉电信号来实现的。
本方案选择的比较简单直接的脉搏测量方式。
目前脉搏波检测系统有以下几种检测方法：光电容积脉搏波法、液体耦合腔脉搏传感器、压阻式脉搏传感器以及应变式脉搏传感器。
近年来, 光电检测技术在临床医学应用中发展很快, 这主要是由于光能避开强烈的电磁干扰, 具有很高的绝缘性, 且可非侵入地检测病人各种症状信息。
本系统设计了指套式的透射型光电传感器, 实现了光电隔离,减少了对后级模拟电路的干扰。
采用指套式的透射型光电传感器模块对人体实行心率数据采集，采集所得信号通过放大电路模块实行电信号放大，然后信号通过滤波电路模块进行滤波（特别滤除50Hz市电干扰），再通过整形稳压电路进行整形后，得到幅值在0~5v的正弦信号，再最后将信号通过斯密特比较器NE555形成矩形波并送入单片机控制显示电路模块实现平均心率结果显示。
红外线心率计
-10.7V 0V +12V
印制板布局
电子实习
放大1 放大1 传感器
放大2 放大2
滤波
整形
负电源变换电路
通电调试注意事项及要求 电子实习
1.通电前,把桌面清理干净,电路板下不允许有杂物, 1.通电前,把桌面清理干净,电路板下不允许有杂物, 通电前 禁止把电路板放在金属元件盒上通电! 禁止把电路板放在金属元件盒上通电! 2.采取分块调试的原则,即每做完一块功能的电路, 2.采取分块调试的原则,即每做完一块功能的电路, 采取分块调试的原则 则对其调试,记录测量数据波形(具体方法参考教材) 则对其调试,记录测量数据波形(具体方法参考教材) 3.遇到问题,自己独立分析,培养会思考的能力. 3.遇到问题,自己独立分析,培养会思考的能力. 遇到问题 4.每一块功能电路调试完成后,数据波形让老师检查后, 4.每一块功能电路调试完成后,数据波形让老师检查后, 每一块功能电路调试完成后 领取下一块电路的元器件. 领取下一块电路的元器件.
电子实习
2 VDD 3
通电后2脚为12V, 脚输出低电位, 截止,V 不发光. 通电后2脚为12V,3脚输出低电位,V6截止,V5不发光. 12V 低电位 按下S 脚输出高电位 高电位, 饱和导通,V 按下S1,3脚输出高电位,V6饱和导通,V5亮.V6的C极输出低电 12V电压通过 电压通过R 充电.当充到8V 8V时 平,12V电压通过R17, R31对C6充电.当充到8V时,输出状态发 生偏转, 脚输出低电位, 截止,V 极的输出高电位. 生偏转,3脚输出低电位,V6截止,V6的C极的输出高电位. back 参数由什么决定? TW参数由什么决定? TW=1.1(R17+R31)C6
红外线心率计原理框图 红外线心率计原理框图
心率模块的原理
心率模块的原理心率模块是一种用于测量人体心率的设备，常见于智能手表、心率监测器等产品中。
其原理是通过传感器感知心脏的搏动，然后转换成电信号进行处理，最终得到用户的心率值。
下面将详细介绍心率模块的工作原理。
心脏是人体循环系统的关键组成部分，通过周期性收缩和舒张的方式推动血液循环。
心率即心脏每分钟跳动的次数，它是一个重要的生理指标，能够反映人体健康状况、身体负荷以及运动耐力等信息。
心率模块通常由光电式传感器、信号放大器、滤波器、模数转换器和处理器等组件构成。
以下将对每个组件的功能进行详细介绍。
1. 光电式传感器：光电式传感器是心率模块的核心部件，其作用是通过发射和接收红外光束来检测心跳信号。
传感器通常由一对红外发射二极管和一个光敏二极管组成。
当心脏收缩时，血液通过血管会吸收红外光，导致光强的变化。
传感器检测到光强的变化后，会产生相应的电信号。
2. 信号放大器：由于光电式传感器的输出信号非常微弱，所以需要通过信号放大器将其放大。
信号放大器可以根据传感器输出的信号强度进行放大增益的调节，以确保后续处理的准确性。
3. 滤波器：心率模块在测量心脏搏动时会受到来自环境的干扰，例如呼吸运动、肌肉活动等。
为了滤除这些干扰信号，心率模块通常会采用滤波器进行信号处理。
滤波器可以根据心脏搏动的频率范围选择合适的带通滤波器，以滤除不相关的信号。
4. 模数转换器：经过滤波器处理后的信号是模拟信号，为了将其转化为数字信号，需要使用模数转换器。
模数转换器将模拟信号转换为数字形式，便于后续的数字信号处理和数据传输。
5. 处理器：心率模块的处理器通常是一个小型微控制器或专用芯片，其功能是接收并处理模数转换器输出的数字信号。
处理器会根据心跳的周期性变化计算出用户的心率值，并将其输出到显示屏上或者通过无线通信传输给外部设备。
总体来说，心率模块的工作原理是通过光电式传感器感知心脏的搏动信号，经过信号放大、滤波、模数转换和处理等步骤，最终得到用户的心率值。
max30102的工作原理
max30102的工作原理Max30102是一种集成了红外发光二极管、光电二极管和处理电路的生物传感器芯片，主要用于心率和血氧饱和度的测量。
它的工作原理基于血红蛋白的吸收光谱特性，通过红外LED和红光LED的发射，在皮肤表面形成一个红外和红光交替的光源，并通过光电二极管采集皮肤反射的光信号，随后通过模拟前端放大电路和数字信号处理器处理获得的信号。
Max30102的核心部分是一种高性能的可见光和红外光模拟前端放大器，用于从光电二极管中接收和处理皮肤反射的光信号。
它可以自适应调整放大器的增益和时间常数，以适应不同的皮肤类型和信号质量，从而提高血氧和心率的精确度。
在数字信号处理器方面，Max30102采用了一种高效的算法，可以实时计算出血氧饱和度和心率，并通过I2C总线接口输出数据，便于连接到其他系统进行数据分析和应用。
Max30102的工作过程比较复杂，需要多个模块协同工作。
当红外LED和红光LED开始发射光线时，它们会经过皮肤组织，部分光线被皮肤吸收和散射，部分光线透过皮肤组织，被血红蛋白吸收。
其中，红光的波长为660nm，红外光的波长为940nm，血红蛋白对这两种光的吸收率不同。
红光被氧合血红蛋白吸收，而不被脱氧血红蛋白吸收；红外光则被脱氧血红蛋白吸收，而不被氧合血红蛋白吸收。
当光线通过皮肤组织后，光电二极管会接收到反射的光信号，转换成电信号，并通过模拟前端放大器进行放大。
这个过程中，放大器的增益和时间常数会自适应调整，以保证在信号强度和皮肤类型等多种因素变化的情况下，仍能够获得高质量的信号。
最后，通过数字信号处理器的算法，可以计算出血氧饱和度和心率等生物参数，并输出给其他系统进行数据分析和应用。
总体来说，Max30102的工作原理相对比较复杂，需要多个模块协同工作，才能实现对生物参数的精确测量。
它的核心部分是模拟前端放大器和数字信号处理器，这些模块的性能和算法的精度都对最终的测量结果产生影响。
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。
《非接触式生命体征检测装置设计与实现》
《非接触式生命体征检测装置设计与实现》一、引言随着科技的不断发展，非接触式生命体征检测技术在医疗、安全监控等领域得到了广泛应用。
非接触式生命体征检测装置因其便捷、快速、准确的特点，对于实现健康管理和疾病预防具有重要作用。
本文旨在设计并实现一种非接触式生命体征检测装置，为相关领域提供一种有效的解决方案。
二、系统设计（一）设计目标本设计的目标是为实现非接触式生命体征检测，包括心率、呼吸频率、体温等关键生理参数的实时监测。
同时，系统应具备操作简便、准确度高、抗干扰能力强等特点。
（二）系统架构本系统主要由传感器模块、信号处理模块、主控模块和显示模块四部分组成。
传感器模块负责采集生命体征数据，信号处理模块对采集的信号进行滤波、放大等处理，主控模块负责数据处理和存储，显示模块则用于实时显示生命体征数据。
（三）传感器模块设计传感器模块包括心率传感器、呼吸传感器和红外温度传感器。
其中，心率传感器和呼吸传感器采用光学传感器技术，通过采集人体表面的红光和绿光信号，计算出血氧饱和度和心率变化；红外温度传感器则用于实时监测体温。
（四）信号处理模块设计信号处理模块对传感器采集的信号进行预处理，包括滤波、放大、数字化等操作，以提高信噪比，保证数据准确性。
此外，还需对信号进行特征提取和参数估计，以便于后续数据处理和分析。
（五）主控模块设计主控模块采用高性能微处理器，负责接收传感器模块发送的数据，进行数据处理和存储。
同时，主控模块还需与显示模块进行通信，实时显示生命体征数据。
此外，主控模块还应具备数据分析、异常报警等功能。
（六）显示模块设计显示模块采用液晶显示屏，可实时显示心率、呼吸频率、体温等关键生理参数。
此外，显示模块还应具备界面友好、操作简便等特点，方便用户使用。
三、系统实现（一）硬件实现根据系统设计，选择合适的传感器、微处理器等硬件设备进行搭建。
同时，还需对硬件设备进行调试和优化，确保系统稳定运行。
（二）软件实现软件部分主要包括数据采集、数据处理、数据存储和显示等模块。
红外心率原理
红外心率简介红外线——在光谱中波长自760nm至400μm的电磁波称为红外线，红外线是不可见光线。
所有高于绝对零度（-273.15℃）的物质都可以产生红外线。
现代物理学称之为热射线。
一、红外心率原理将红外发光二极管产生的红外线照射到人体的血管位置,通过红外光对血管的透射或反射，血液的流动信号返回到接收管，经过模块电路调试，由接收管传感器采集脉搏信号,经过前置放大、滤波、单片机进行处理后可以得出人体的实时心率值。
原理其实比较简单，在网络上也有很多资料可查，在此不做详述。
二、硬件设计硬件主要有以下组成：采集电路+ 运算放大+ 滤波处理+ 电源部分；信号滤波后提交单片机算法处理。
硬件部分做法五花八门，都离不开以上几大步骤。
由于硬件的选型不同，造成实际测试时得出的结果的稳定性也不一样。
各种工程师的医疗专业技能、电子基础知识也严重影响了产品开发的进度，最终得出的血液流动情况也是千奇百怪。
安排经验最丰富、专业技能强，电子基础知识最扎实的人做该项目的研发是非常有必要的。
医疗行业是要求非常高的行业，跨行业研发该类产品会直接导致产品的不稳定性，不仅影响着公司的声誉，还会导致产品给客户带来不必要的麻烦。
在选型方面，巧妙运用各大公司的现有集成IC方案也是一条捷径，如ADS、TI等等，这类公司都有先有类似解决方案。
相比国内声称芯片级的解决方案商，其实大多是抄袭国外大型半导体公司的方案，而且诸多的不稳定性增加调试的麻烦和使用的返修率。
所以建议采用国外大型企业比较稳定的方案。
在产品需求情势比较急的情势下，采用第三方方案公司的产品或者第三方的技术支持也是比较明智的选择。
行业内比较成功的有深圳市侨亚、美国迈欧等知名企业，新兴起的深圳市百智康科技有限公司也是比较专业的方案提供商，他们的算法是基于各种社会人员的各种环境下的各种采集数据，可靠性和稳定性一直比较好。
三、软件设计硬件的好坏直接关系着软件精准度，所以前提是必须有稳定可靠的硬件平台。
基于STM32的脉搏测量仪设计毕业设计
安徽机电职业技术学院毕业论文基于STM32的脉搏测量仪设计安徽机电职业技术学院2015届毕业生毕业论文成绩评定单姓名xxx 专业xx 班级xxxx课题基于STM32的脉搏测量仪设计评分标准分值得分指导教师评语（40分）设计方案合理、实用、经济、原理分析正确、严密，内容完整。
10计算方法正确，计算结果准确，程序设计正确简洁，工艺合理。
5元器件（材料）选择合理，明细表规范。
5图面清晰完整，布局、线条粗细合理，符合国家标准。
5文字叙述简明扼要，书写规范。
5按时独立完成，同学相互关心，遵守制度，认真负责。
10合计得分：指导教师签名：日期：年月日评阅教师评分（30分）内容充实，有阶段性成果，有应用价值。
10图纸、论文如实反映设计成果，有理论分析，又有实践过程。
10语句通顺，思路清晰，符合逻辑。
5图标清晰，文字工整，字符和曲线标准化。
5合计得分：评阅教师签名：日期：年月日答辩评分（30分）自述条理明确，重点突出。
5基本概念清楚，回答问题正确。
15专业知识运用灵活，解决问题技术措施合理。
10合计得分：答辩组长签名：日期：年月日总得分：等级系主任签名：日期：年月日指导教师评语等级签名日期安徽机电职业技术学院毕业论文指导过程记录表题目基于STM32的脉搏测量仪设计学生姓名x 学号x 指导教师xx系部电气工程系班级x 顺序号第 1次学生完成毕业论文（设计）内容情况第一周: 指导老师布置毕业设计课题，要求学生查阅有关毕业设计的相关资料；学生签名：时间：年月日教师指导内容记录教师签名：时间：年月日安徽机电职业技术学院毕业论文指导过程记录表题目基于STM32的脉搏测量仪设计学生姓名x 学号x 指导教师xx系部电气工程系班级x 顺序号第 2次学生完成毕业论文（设计）内容情况第二周：主要是把毕业设计方案要确定下来。
和同学们熟悉实验室相关设备并掌握单片机结构原理。
学生签名：时间：年月日教师指导内容记录教师签名：时间：年月日安徽机电职业技术学院毕业论文指导过程记录表题目基于STM32的脉搏测量仪设计学生姓名x 学号x 指导教师xx系部电气工程系班级x 顺序号第 3次学生完成毕业论文（设计）内容情况第三周：在指导老师的指导下，完成毕业设计并焊出实物得出相关结论并写报告；学生签名：时间：年月日教师指导内容记录教师签名：时间：年月日安徽机电职业技术学院毕业论文指导过程记录表题目基于STM32的脉搏测量仪设计学生姓名x 学号x 指导教师xx系部电气工程系班级xx 顺序号第 4次学生完成毕业论文（设计）内容情况第四周:完成基于基于STM32的脉搏测量仪设计得出结论并总结，把论文的内容主体写好。
arduinoMAX30102血氧仪手腕心率脉搏检测心跳传感器模块
arduinoMAX30102⾎氧仪⼿腕⼼率脉搏检测⼼跳传感器模块模块有两个发光⼆极管，⼀个光检测器，优化光学和低噪声的仿真信号处理，以检测脉搏⾎氧饱和度和⼼脏速率信号。
只需要将⼿指头紧贴在传感器上，就能估计脉搏⾎氧饱和度(SpO2)及脉搏(相当于⼼跳)。
携带氧⽓的红⾎球能吸收较多红外光(850-1000nm)，未携带氧⽓的红⾎球则是吸收较多的红光(600-750nm)。
因此pulse oximeter就是⼀个迷你的分光计，利⽤不同红⾎球之吸收光谱的原理，来分析⾎氧饱和度。
/*1、安装库：IDE-⼯具-管理库-搜索“MAX30105”-安装2、项⽬：串⼝读取测量数据3、连线(I2C)：VIN → 3.3VGND → GNDSDA 接 A4SCL 接 A5*/#include <Wire.h>#include "MAX30105.h"#include "heartRate.h"MAX30105 particleSensor;const byte RATE_SIZE = 4; //Increase this for more averaging. 4 is good.byte rates[RATE_SIZE]; //Array of heart ratesbyte rateSpot = 0;long lastBeat = 0; //Time at which the last beat occurredfloat beatsPerMinute;int beatAvg;void setup(){Serial.begin(115200);Serial.println("Initializing...");// Initialize sensorif (!particleSensor.begin(Wire, I2C_SPEED_FAST)) //Use default I2C port, 400kHz speed{Serial.println("MAX30105 was not found. Please check wiring/power. ");while (1);}Serial.println("Place your index finger on the sensor with steady pressure.");particleSensor.setup(); //Configure sensor with default settingsparticleSensor.setPulseAmplitudeRed(0x0A); //Turn Red LED to low to indicate sensor is running particleSensor.setPulseAmplitudeGreen(0); //Turn off Green LED}void loop(){long irValue = particleSensor.getIR();if (checkForBeat(irValue) == true){//We sensed a beat!long delta = millis() - lastBeat;lastBeat = millis();beatsPerMinute = 60 / (delta / 1000.0);if (beatsPerMinute < 255 && beatsPerMinute > 20){rates[rateSpot++] = (byte)beatsPerMinute; //Store this reading in the array rateSpot %= RATE_SIZE; //Wrap variable//Take average of readingsbeatAvg = 0;for (byte x = 0 ; x < RATE_SIZE ; x++)beatAvg += rates[x];beatAvg /= RATE_SIZE;}}Serial.print("IR=");Serial.print(irValue);Serial.print(", BPM=");Serial.print(beatsPerMinute);Serial.print(", Avg BPM=");Serial.print(beatAvg);Serial.println();delay(1000);}。
数字脉搏测试仪设计
数字脉搏测试仪设计作者：邢晓敏来源：《求知导刊》2018年第09期摘要：文章论述了数字脉搏测试仪的硬件电路和软件实现。
为了便于控制和功能的实现，采用了宏晶公司新一代微型处理器STC12C5A60S2作为系统控制核心。
电源采用直流稳压电源提供给整个系统;信号采集模块利用红外对管进行光电转换实现对信号的采集。
信号调理模块由两级带通滤波放大电路和反向迟滞比较器电路对信号进行调理。
单片机模块主要由微型处理器STC12C5A60S2进行信号脉冲计数及其内部的定时器编程进行计时。
液晶显示模块采用LCD1602作为系统的显示屏;测试对象按键选择模块由弹性开关组成，通过微型处理器STC12C5A60S2编程确认测试对象及启动脉搏测试仪;蜂鸣器报警模块由蜂鸣器和8050三极管组成，通过微型处理器STC12C5A60S2编程驱动。
经测试，系统工作正常。
关键词：红外对管;STC12C5A60S2;脉搏计数;LCD1602中图分类号：TH77文献标识码：A本设计采用单片机STC12C560S2为控制核心，实现脉搏测试仪的基本测量功能。
脉搏测试仪硬件框图如下图1所示：当手指放在透射式红外线发射管和接收管中间，随着心脏的跳动，血管中血液的流量将发生变换。
由于手指放在光的传递路径中，血管中血液饱和程度的变化将引起光的强度发生变化，因此和心跳的节拍相对应，红外线接收管的电流也跟着改变，这就导致红外线接收管输出脉冲信号。
该信号经放大、滤波、整形后输出，输出的脉冲信号作为单片机的外部中断信号。
单片机电路对输入的脉冲信号进行计算处理后把结果送到LCD1602液晶屏上显示。
数字脉搏测试仪是利用透射式红外光传感器作为变换元件，把采集到的用于检测脉搏跳动的红外光转换成电信号，用由一些电子元器件组成的电子仪表进行测量、显示和报警的装置。
本系统的组成包括信号采集、信号调理、单片机电路、液晶显示、测试对象按键选择电路、蜂鸣器报警电路、电源等部分。
心率检测仪的电路设计及基于STM32的嵌入式系统实现
心率检测仪的电路设计及基于STM32的嵌入式系统实现心率检测仪是一种用于测量人体心率的设备，它可以帮助人们监测心脏健康状况并及时发现异常。
本文将介绍心率检测仪的电路设计以及基于STM32的嵌入式系统实现。
心率检测仪的电路设计是整个系统的核心部分，它包括传感器、信号处理模块和显示模块。
首先，我们需要选择一个合适的心率传感器。
常见的心率传感器有光电传感器、压力传感器和心电图传感器等。
光电传感器是最常用的一种，它通过测量血液中血红蛋白的反射光强度来确定心率。
在电路设计中，我们可以使用光电二极管传感器和光敏二极管来实现。
接下来，我们需要对传感器输出的信号进行处理。
首先，需要对传感器输出的光信号进行放大，以增强信号的强度。
可以使用运放进行放大处理。
其次，需要通过滤波器进行滤波处理，以去除噪声干扰和不必要的频率成分。
可以采用低通滤波器来实现。
在信号处理模块之后，我们需要将处理后的信号进一步转换成数字信号，以供嵌入式系统的处理。
这可以通过模数转换器（ADC）来实现。
ADC将连续的模拟信号转换成离散的数字信号，以便进行数字信号处理。
接下来，我们将介绍基于STM32的嵌入式系统实现。
STM32是一系列32位内核的单片机，具有丰富的外设接口和处理能力，非常适合用于嵌入式系统的设计。
首先，我们需要选取一款适合的STM32芯片，根据需求选择合适的型号。
然后，我们需要编写相应的软件程序，包括初始化设置、数据采集和处理、显示功能等。
在软件程序中，首先需要进行STM32芯片的初始化设置，包括时钟配置、GPIO口设置等。
然后，在主循环中不断读取ADC转换后的数字信号，进行数据处理和心率计算。
可以采用一些算法如峰值检测法或相关性分析法来计算心率。
最后，将心率数据通过显示模块显示出来。
为了降低功耗，可以使用睡眠模式来控制系统的运行状态。
当没有心率检测需求时，可以将系统进入睡眠状态，以达到节能的目的。
此外，为了增加系统的可靠性和稳定性，还可以在嵌入式系统中加入一些保护功能，例如温度保护、电压保护等。
基于STM32的脉搏心率检测仪硬件设计与实现
基于STM32的脉搏心率检测仪硬件设计与实现一、引言脉搏心率检测仪是一种用于测量人体心率的设备，是心率监测和健康管理领域的重要工具。
本文将介绍基于STM32微控制器的脉搏心率检测仪的硬件设计与实现。
二、硬件设计方案1. STM32微控制器选择基于成本和性能考虑，我们选择了STM32系列微控制器。
这些微控制器具有强大的计算能力、低功耗、多种外设接口等特点，非常适合用于心率检测仪的设计。
2. 传感器选择心率检测仪需要用到光电传感器来检测脉搏信号。
根据我们的需求，我们选择了一款高灵敏度的光电传感器。
该传感器能够通过红外和近红外光线的反射来检测脉搏信号，并将其转换为电信号。
3. 模拟前端设计为了保证脉搏信号的准确性和稳定性，我们设计了一个模拟前端电路。
该电路包括放大器、滤波器等模块，用于放大和滤除传感器输出的信号中的噪声和干扰。
4. 显示模块选择为了方便用户查看心率数据，我们选择了一款液晶显示模块。
该显示模块具有高分辨率、低功耗等特点，能够清晰显示心率数据和其他相关信息。
5. 电源管理模块为了保证设备的稳定工作，我们设计了一个电源管理模块。
该模块用于对输入电压进行稳压和过压保护，以及对微控制器和其他电路模块进行电源管理。
6. 外部接口设计为了方便用户与设备的交互，我们设计了一些外部接口。
例如，通过UART接口可以将心率数据传输到电脑或其他设备，通过按键或触摸屏可以实现设备的操作和设置。
三、硬件实现过程1. PCB设计根据硬件设计方案，我们进行了PCB电路板的设计。
在设计过程中，我们注意了布局的合理性和信号的完整性，以确保电路板的性能和稳定性。
2. 元器件选择和焊接根据PCB设计，我们选择了合适的元器件，并将其焊接到电路板上。
在焊接过程中，我们特别注意了焊接质量和电路板的可靠性。
3. 调试和测试完成硬件的焊接后，我们对设备进行了调试和测试。
通过测试，我们确保了设备的各项功能正常工作，并满足了设计要求。
四、总结通过基于STM32的脉搏心率检测仪的硬件设计与实现，我们成功实现了一个功能稳定、性能优越的心率检测仪。
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仿真，调整到合适的参数，使得该模块能正常工作，最后在万用板上
搭建实际电路来实现红外对管心率电路。
1、查找网上现有的原理图是工程师需要基本掌握的一项技能，
找到的电路图不一定能够合适用上，所以只能当作自己的一个参考。
例如下图所示的网上搜索结果。
2、然后经过计算和 Multisim14 的测试仿真。 心率信号数字处理及算法在测量过程中，预处理电路探测到的脉 搏信号容易受到外界干扰，需要对干扰噪声进行处理。 一般可以通过两种途径对噪声处理：一是增加滤波电路;二是从 数字信号处理的角度，通过算法来减少噪声。 如果在外围加入滤波电路会使成本增加，并影响仪器的便携性， 另外由于干扰的不确定性，滤波的效果不会很好。软件滤波尽管会占 用一定的系统资源，但成本低、可靠性高、稳定性好，在处理速度允 许的条件下，具有灵活、方便、功能强的优点。本文主要采用数字滤 波的方法来进行处理，其中最重要的算法是匹配滤波算法。所谓匹配 滤波器就是使滤波器输出信噪比在某一特定时刻达到最大并由此导 出的最佳线性滤波器。匹配滤波原理：设输出信噪比最大的最佳线性 滤波器的传输函数为 H(ω)，滤波器输入信号与噪声的合成波为：式 (1)中，s(t)为输入数字信号，其频谱函数为 S(ω)，n(t)为高斯噪 声。由于该滤波器是线性滤波器，满足线性叠加原理，因此，滤波器 输出也由输出信号和输出噪声两部分组成，即：式(2)中，输出信号 的频谱函数为 S0(ω)，其对应的时域信号为：滤波器输出噪声的平 均功率为：所以，在抽样时刻 t0,线性滤波器输出信号的瞬时功率与 噪声平均功率之比为：从式(3)可见，在输入信号给定的情况下，输 出信号比 r0 只与滤波器传输函数 H(ω)有关。根据施瓦兹不等式： 根据帕塞瓦尔定理有：式(5)中，E 为输入信号的能量，故得关系式： 根据施瓦特不等式中等号成立的条件 X(ω)=kY*(ω)，k 为任意常数，
可得不等式中等号成立的条件为：式(7)中，K 为常数，通常可选择
为 k=1.S*(ω)是输入信号频谱 S(ω)的复共轭。该滤波器在给定时刻
t0 能获得最大输出信噪比 2E/n0。这种滤波器的传输函数 H(ω)除相
乘因子 Ke-jωt0 外，与信号频谱的复共轭相一致，所以称该滤波器
为匹配滤波器。易得到匹配滤波器的脉冲响应为：红外线接收探头获
我们事半功倍完成实际搭建的电路。 当我在检查所出的原因的时候，花了比较多的时间思考分析原因，
比如运放端能否正常输出波形，于是，用到了函数发生器模拟红外对 管所产生的信号。当我发现能正常时，便排除了大部分万用板上焊的 地方的错误，后来发现无法实现的原因出在红外对管其中输出信号段 的限流电阻太大，导致无法输出正常波形。 七、中、英文参考文献资料。
五、焊接，调试，拍摄成品照片
六、 设计体会 经过这次工艺实训，我也深刻的学习到了很多的知识，学会了
Multisim 的仿真，实际元件参数的配比，功能板子的调试。 焊接完电路板，最最需要耐心的就是调试电路板的功能，想要达
到理想的功能，则不仅需要熟练的焊接技巧，更需要在检测已经出现 了问题的电路时分析各种原因以及解决方法，正确的分析方式有利于
A1、A2 与周围元件组成二级放大电路，放大倍数 Auf 为：
Auf
R4 R3
R8 R6
10 10 100
由于放大后的波形是一个交流信号，而计数器需要的是单方向的
直流脉冲信号。所以经过检波后变成单方向的直流脉冲信号，并把检
波后的信号送到 RC 两阶滤波电路，滤波电路的作用是滤除放大后的
取的动脉搏动光脉冲信号的数字匹配滤波的过程是通过输入信号序
列 s(n)与匹配滤波器的冲击响应序列 h(n)求卷积的方法来实现的。
3、当仿真结果达到预期效果的时候，我开始搭建红外对管功能的功
能模块。焊接的过程不仅是考验焊工，更是分析电路出现不同问题的
能力的锻炼。
三、元件参数选择
R1
150Ω
C3
100nF
干扰信号。R9、LED 组成传感器工作指示电路，当传感器接收到心跳
信号时，LED 就会按心跳的强度而改变亮度，因此 LED 正常工作时是
按心跳的频率闪烁。
在 NE5532 运算管放大器第二级输出端 7 引出排针可以用示波器
显示出心率的变化规律。
二、 红外对管模块的实现过程
首先我在网上查找类似电路原理图，然后经过 Multisim2014 的
一、 红外心率模块工作原理 电路由血液检测电路、放大滤波电路电路组成。
血液波动检测电路首先通过红外光电传感器把血液中波动的成 分检测出来，然后通过电容器耦合到放大器的输入端。如图下图所示。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ12V
3k
R1
1k8 TCRT5000
R2 22k
放大整形
C1
电路
+
+
C
E
血液波动检测电路
TCRT5000 红外光电传感器的检测方法： 首先用数字万用表的二极管档位正向压降测试控制端发射管（浅 蓝色）的正、负极，将红黑表笔分别接发射管的两个引脚，正反各测 一次，表头一次显示“1.05（0.9-1.1）”，一次显示溢出值“-1”，则 显示 1.05V 的那次正确，红表笔接的是正极，黑表笔接的是负极。若 两次都显示“1”，说明发射管内部开路，若两次都显示“0”发射管 内不短路。然后再判断接收管的 C、E 极和光电转换效率，方法如下： 将发射管的正负极分别插入数字万用表 hFE 档 NPN 型的 C、E 插孔，再 将模拟万用表打到 R×1kΩ档。红黑表笔分别接接收管的两个引脚， 若表针不动，则红黑表笔对调，若表针向右偏转到 15kΩ左右，则黑 表笔所接管脚为 C，红表笔所接管脚为 E。此时，再用手指或白纸贴
人体指尖的动脉比较发达，当动脉血管随心脏周期性收缩与舒张 时，血管中的血液容积也会发生变化。这时红外接收探头便能采集到 的相应的光脉冲信号，经过去噪和放大后送到单片机，进行运算处理， 便得到了心率数据。采集信号部分的原理图如下图所示。
放大、滤波电路是把传感起检测到的微弱电信号进行放大、滤波， 最后输出反映心跳频率的放大样子，如下图(a)所示。其中 NE5532 为 高 精 度 单 运 放 电 路 ， 它 们 的 引 脚 功 能 下 图 3(b)
(a)
(b) 因为传感器送来的信号幅度只有 2～5 毫伏，要放大到 10V 左右 才能作为计数器的输入脉冲。因此放大倍数设计在 100 倍左右。两级 放大器都接成反相比例放大器的电路，经过两级放大、反相后的波形 是跟输入波形同相、且放大了的波形。放大后的波形是一个交流信号。 其中 A1、A2 的供电方式是正负电源供电，电源为+12V、-10V。
近两管上方，表针继续向右偏转至 1kΩ以内，说明该红外光电断续 器的光电转换效率高。
血液波动检测电路工作原理：TCRT5000 是集红外线发射管、接 收管为一体的器件，工作时把探头贴在手指上，力度要适中。红外线 发射管发出的红外线穿过动脉血管经手指指骨反射回来，反射回来的 信号强度随着血液流动的变化而变化，接收管把反射回来的光信号变 成微弱的电信号，并通过 C1 耦合到放大器。
电子工艺实训设计报告
设计题目 红外对管心率显示波形器
专业 14 电气工程及其自动化
班级
1
学号 4140211118
姓名 沈 韬
2016 年 6 月 30 日
衢 州学 院
红外对管心率显示波形器
摘要：红外线心率计就是通过红外线传感器检测出手指中动脉血 管的微弱波动，由计数器计算出每分钟波动的次数。但手指中的毛细 血管的波动是很微弱的，因此需要一个高放大倍数且低噪声的放大器， 这是红外线心率计的设计关键所在。
关键字：运算放大器；红外对管；低噪声； 设计要求：当手指放到红外信号采集模块部分时候，经过信号的 采集，放大采集到的电路，使得心率波形能在示波器上显示出来。
方案选择比较: 在测量过程中，预处理电路探测到的脉搏信号 容易受到外界干扰，需要对干扰噪声进行处理。一般通过两种途径对 噪声处理：一是增加滤波电路;二是从数字信号处理的角度，通过算 法来减少噪声。如果在外围加入滤波电路会使成本增加，并影响仪器 的便携性，另外由于干扰的不确定性，滤波的效果不会很好。软件滤 波尽管会占用一定的系统资源，但成本低、可靠性高、稳定性好，在 处理速度允许的条 件下，具有灵活、方便、功能强的优点。
R2
1KΩ
C4
100nF
R3
6.8KΩ C5
100nF
R4
680Ω
C6
10uF
R5
68KΩ
C7
100nF
R6
6.8KΩ C8
10uF
R7
680Ω
LED1
红外发射
二极管
R8
68Ω
X1
红外接受
管
C1
47uF
NE5532P 1 片
C2
22Uf
LED2
普通发光
二极管
Au=10*10=100 倍，理论上根据集成运算放大器可知，采集到的信号 将被放大 100 倍。 四、仿真调试结果