脉搏波提取电路的设计
电类课程设--脉搏跳动测量电路设计
目录一已知参数和设计要求 (1)1.1 基本要求 (2)1.2 发挥部分 (2)1.3 课程设计工作计划 (2)1.4 学生应完成的工作：（1）完成基本设计要求；（2）完成课 (2)二设计方案 (2)2.1 设计原理： (2)2.2 系统原理框图： (3)2.3单元电路设计 (3)2.3.1放大电路 (3)2.3.2 滤波电路 (4)2.3.3整形电路 (4)2.3.4 LM234引脚图 (5)2.3.5数显电路 (6)2.3.6单片机和报警电路 (6)2.3.7单片机程序设计流程图： (7)2.4总电路图 (10)三心得体会 (11)四参考文献 (12)一、已知参数和设计要求设计一个脉搏跳动测量电路。
设计参数：脉搏跳动传感器为模拟信号:5--50mv,噪声信号小于20mv。
要求1、基本要求：（1）电压比较用施密特触发器；（2）显示每分钟跳动值；（3）循环显示，每隔10s刷新一次，显示前一分钟的心跳次数，显示最小位为1次。
（4）每分钟跳动小于60、大于130时进行声光报警；正常心跳次数时蜂鸣器不响，绿灯亮；非正常心跳次数时蜂鸣器响，红灯亮。
2、发挥部分：选定传感器；判断测量范围中的异常。
3、课程设计工作计划：第一周完成资料查询、总体方案设计及部分电路设计；第二周完成具体电路设计及设计报告4、学生应完成的工作：（1）完成基本设计要求；（2）完成课程设计报告。
二、设计方案1、设计原理：电路由传感器模拟信号、信号放大电路、滤波电路、整形电路、单片机电路、数码显示电路和报警电路等六部分组成。
传感器模拟信号经过信号放大电路进行放大，再由一个二阶压控有源低通滤波器滤掉信号中的噪声信号，然后信号经过有555定时器构成的施密特触发器对信号波形进行整形后输入到单片机中，单片机采用8051单片机，在单片机中对信号计数，然后输出到数显电路和报警电路。
数显电路显示每分钟跳动数，报警电路对于正常心跳次数时蜂鸣器不响，绿灯亮；非正常心跳次数时蜂鸣器响，红灯亮。
人体脉搏波检测电路
人体脉搏波检测电路设计报告精82 蔡暻煊20080105352010/9/13目录一、综述 (4)1.课题背景 (4)2.实验任务 (5)3.实验预期目标 (5)二、总体方案设计 (5)三、电路设计 (6)1.时钟信号产生 (6)2.倍频电路 (7)3.计数信号产生 (8)4.计数电路 (8)5.显示电路 (9)6.清零信号的产生 (10)四、电路整体工作原理 (12)1.整体电路图 (12)2.工作流程简述 (13)五、实验数据分析 (13)六、总结与改进方案 (14)1.实习过程中的难点 (14)2.仍然存在的问题 (14)3.实习收获与感想 (15)4.改进方案 (15)1)使用数字器件 (15)2)使用单片机 (16)七、附录 (16)1.器件汇总（数字电路部分） (16)2.芯片管脚图汇总（数字电路部分） (17)3.实际电路照片 (19)八、参考文献 (23)一、综述1.课题背景1) 光电容积法测量脉搏的发展背景人体心室周期性的收缩和舒张导致主动脉的收缩和舒张, 使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, 这种波称为脉搏波。
脉搏波所呈现出的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息, 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。
传统的脉搏测量采用脉诊方式, 中医脉象诊断技术就是脉搏测量在中医上卓有成效的应用, 但是受人为的影响因素较大, 测量精度不高。
无创测量(Noninvasive Measurements) 又称非侵入式测量或间接测量, 其重要特征是测量的探测部分不侵入机体, 不造成机体创伤, 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。
生物医学传感器是获取生物信息并将其转换成易于测量和处理信号的一个关键器件。
光电式脉搏传感器是根据光电容积法制成的脉搏传感器, 通过对手指末端透光度的监测, 间接检测出脉搏信号。
光电式脉搏传感器具有结构简单、无损伤、可重复性好等优点。
脉搏信号采集系统的设计
第一章绪论脉诊传统中医中最具有特色的诊断方法之一，是中医理论体系中必不可少的组成部分。
脉象（脉搏信号）能反馈出人体各部分的生理与病理信息，是反映人体内部各种功能变化窗口，可以为疾病的诊断提供重要的参考依据。
脉诊在临床医学的运用十分广泛，涉及到医学很多领域，医生根据脉象的变化，可以测知人体的健康状况，推断病源的出处，以便为开处方提供依据。
但是中医的把脉全凭借的是多年的经验的积累，存在主观上因数素，有时候很容易出现失误。
如果客观的对人体的脉搏信号进行采集处理，最后送到上位机进行分析，研究就可以尽可能减少人为判断上的主观失误，从而为医学上病理的诊断提供更安全可靠地依据。
1.1 课题提出的意义脉搏是人体生理参数中重要非常重要的参数之一，它包含了人体丰富的病理和生理信息，具有十分重要的生理和临床诊断参考价值。
但脉搏信号是一种含有很强噪声的低频微弱信号，含有随机性强、频率低等特点，极易受到检测系统内部噪声和外界刺激(环境、温度)的于扰，必须对检测到的脉搏信号做一系列的处理，如滤波、放大，才可获取高精确度，不失真的脉搏信息，从而为医学分析研究提供准确、有效的脉搏数据源口。
当代以来，随着电子技术和计算机技术的发展。
人们能够将人体脉搏信号提取出来，直观地显示在各种显示器上。
特别是人体脉搏测量仪的出现．大大地推动了医学的发展，为人类的健康做出了巨大贡献。
人们通过观察和分析人体脉搏波形，能够更快更精确地诊断各种病症。
当前。
虽然人们已经制造出了各种各样的脉搏测量仪，但人们对脉搏测量仪的进一步研究依然在火热进行中，我认为设计一个，简单、实用、准确的脉搏信号采集系统十分必要，也具有很强的实用意义。
本论文设计的人体脉搏信号提取系统是参考国内外先进的信号采集系统的基础上，进行进一步开发，优化得到的脉搏信号提取系统，具有很强的实用性。
1.2 课题所要达到的指标本课题所要达到的指标为：(1)对脉搏传感器输出的信号通过信号调理电路对脉搏信号进行滤波、放大，提升的处理以便得到干净的信号。
脉搏波提取电路开题报告
北京联合大学毕业设计（论文）开题报告题目：基于单片机的脉搏波提取电路的设计专业：电子信息科学与技术指导教师：章学静学院：信息学院学号： 2010080302128 班级： 1001b 姓名：李欣一、课题任务与目的1.课题任务本课题是基于单片机的脉搏波提取电路的设计。
设计采用数模转换器MAX1240芯片组成AD转换电路加上带通滤波电路、放大电路进行电压数据采集，然后将采集的脉搏信号即模拟电压值转换为12位数字值输入给单片机，单片机再将此数据处理为2个字节，低字节为低8位数据，高字节的低4位为数字电压值的高4位，进行数据处理后在通过串口将数据发送出去。
2.课题目的进一步了解单片机，掌握信号调理部分电路组成及设计方法，以及单片机设计数据信号采集电路的方法。
二、调研资料情况当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。
用光电法提取指尖脉搏光信息是当前最好的方法。
脉搏波检测系统的数字化设计方法:从脉搏波中提取人体的生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。
几乎世界上所有的民族都用过“摸脉”作为诊断疾病的手段。
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, 必需经过放大和后级滤波以满足采集的要求。
目前的指端脉搏检测系统都是采用模拟技术来完成滤波,放大整型等处理，再经过模数转换和进一步处理。
这种方法不仅增加了硬件的复杂程度，增大了功耗和体积，更主要的是增加了系统不可靠和不稳定因素。
光电脉搏测试报告
光电脉搏检测电路测试报告电路总体设计思路：电路总体要求：1．稳定提取人体手指信号2．对频率在0.5-20Hz内信号进行有效放大3．将50Hz干扰尽量滤除4．将脉搏波信号放大至伏量级进行观察单元电路测试与分析：1．光电传感电路电路主要功能：提取人体指端脉搏信号，将其转化为电信号输出。
测试方法：测试者平稳的将手指轻压光敏三极管上方，尽量覆盖它的透明部分，用发光二极管或其他光源照射手指。
测试结果：输出端得到约为4V直流信号，在其基础上有交流信号的变化，幅值约为1mV。
测试分析：光发射部分：测试时采用了实验室的台灯照射手指，因其功率较大，实验效果较好。
光接受部分：光敏三极管阻值随光照发生变化，从有到无变化范围为20-400k欧姆，通电后光敏三极管两端分压范围约为1-4V。
手指轻压在金属封装的光敏三极管上，基本遮住了光接受部分，减少了环境光的干扰，通电时从输出端测得信号为3.96V直流信号基础上含有交流信号，交流信号幅值为0.940mV频率为50Hz，即为光电传感器转化得到的人体脉搏信号，由于信号微弱，被工频干扰所覆盖。
2．前级处理、放大电路电路主要功能：去除直流低频信号，抑制高频信号，对50Hz工频干扰进行初步衰减，同时对有用的脉搏信号进行了初步的放大。
测试方法：用实验室信号发生器输入同一幅值的正弦信号，通过调节输入不同的频率用示波器进行输出信号幅值的观察。
测试结果：输入信号幅值为80mV理论放大10倍，截止频率为23Hz。
实验数据如下：f(Hz) 5.786 7.035 9.17 14.11 16.05 18.02 20.9 23.41 30.81 40.29 50.02 100 V(V) 0.45 0.506 0.562 0.6 0.597 0.584 0.564 0.543 0.479 0.405 0.348 0.19 可见，实际放大7.5倍左右，截止频率在30多Hz，在50Hz有4.35倍的放大。
脉搏采集放大电路设计报告
脉搏采集放大电路设计报告
内容简要：人体脉搏计的设计是基于传感器，放大电路，显示电路等基础电路的基础上，实现对人体脉搏的精确测量。
其设计初衷是适用于各年龄阶段的人群，方便快捷的测量脉搏次数，并用十进制数显示出来。
具体的各部分电路接下来将介绍。
传感器信号：传感器采用了红外光电转换器，作用是通过红外光照射人的手指
的血脉流动情况，把脉搏跳动转换为电信号。
放大电路：由于人体脉搏跳动经过传感器后的初始信号电压值很小，所以利用反相放大器将采集的电压信号放大约50倍。
又因为该信号不规则，将接入有源滤波电路，对电路进行低通滤波的同时，再次将电压信号放大1.6倍左右。
该电路使信号得到80倍的放大，充分的放大方便了后面的工作电路。
整形电路：本电路旨在采用滞回电压比较器对前面放大以后的信号进行整形，使信号更规则，最终输出矩形信号。
倍频电路：倍频电路的作用是对放大整形后的脉搏信号进行4倍频处理，以便在15s内测出1min内的人体脉搏跳动次数，从而缩短测量时间，以提高诊断效率。
基准时间产生电路：基准时间产生电路的功能是产生一个周期为30s（即脉冲宽度为15s）的脉冲信号，以控制在15s内完成一分钟的测量任务。
具体各部分是由555定时器产生一个周期为0.5秒的脉冲信号，然后用一个D触发器进行二分频得到周期为1s的脉冲信号。
再经过由74LS161构成的十五进制计数器，进行十五分频，再经D触发器二分频，产生一个周期为30s的方波，即一个脉
宽为15s的脉冲信号。
人体脉搏波检测电路
人体脉搏波检测电路设计报告精82 蔡暻煊20080105352010/9/13目录一、综述 (4)1.课题背景 (4)2.实验任务 (5)3.实验预期目标 (5)二、总体方案设计 (5)三、电路设计 (6)1.时钟信号产生 (6)2.倍频电路 (7)3.计数信号产生 (8)4.计数电路 (8)5.显示电路 (9)6.清零信号的产生 (10)四、电路整体工作原理 (12)1.整体电路图 (12)2.工作流程简述 (13)五、实验数据分析 (13)六、总结与改进方案 (14)1.实习过程中的难点 (14)2.仍然存在的问题 (14)3.实习收获与感想 (15)4.改进方案 (15)1)使用数字器件 (15)2)使用单片机 (16)七、附录 (16)1.器件汇总（数字电路部分） (16)2.芯片管脚图汇总（数字电路部分） (17)3.实际电路照片 (19)八、参考文献 (23)一、综述1.课题背景1) 光电容积法测量脉搏的发展背景人体心室周期性的收缩和舒张导致主动脉的收缩和舒张, 使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, 这种波称为脉搏波。
脉搏波所呈现出的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息, 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。
传统的脉搏测量采用脉诊方式, 中医脉象诊断技术就是脉搏测量在中医上卓有成效的应用, 但是受人为的影响因素较大, 测量精度不高。
无创测量(Noninvasive Measurements) 又称非侵入式测量或间接测量, 其重要特征是测量的探测部分不侵入机体, 不造成机体创伤, 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。
生物医学传感器是获取生物信息并将其转换成易于测量和处理信号的一个关键器件。
光电式脉搏传感器是根据光电容积法制成的脉搏传感器, 通过对手指末端透光度的监测, 间接检测出脉搏信号。
光电式脉搏传感器具有结构简单、无损伤、可重复性好等优点。
光电脉搏信号检测电路设计
光电脉搏信号检测电路设计生物医学工程１班－唐维－3004202327摘要：系统采用硅光电池做为光电效应手指脉搏传感器识取脉搏信号。
信号经放大后采用低通放大器克服干扰。
关键词：脉搏测量放大器二阶低通一、前言脉诊在我国已具有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。
随着科学技术的发展，脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法。
利用血液是高度不透明的液体,光照在一般组织中的穿透性要比在血液中大几十倍的特点, 可通过传感器对脉搏信号进行检测,这种技术具有先进性、实用性和稳定性,同时也是生物医学工程领域的发展方向。
本文将详细介绍一种光传导式的脉搏信号检测电路，并说明所涉及到的问题和方法。
二、系统设计1 系统目标设计及意义设计制作一个光电脉搏测试仪，通过光电式脉搏传感器对手指末端透光度的监测，间接检测出脉搏信号，并在显示器上显示所测的脉搏跳动波形，要求测量稳定、准确、性能良好。
2 设计思想（1）传感器：利用指套式光电传感器，指套式光电传感器的换能元件用硅光电池,由于心脏的跳动,引起手指尖的微血管的体积发生相应的变化（当心脏收缩时，微血管容积增大；当心脏舒张时,微血管容积减少），当光通过手指尖射到硅光电池时,产生光电效应,两极之间产生电压由于指尖的微血管内的血液随着心脏的跳动发生相应于脉搏的容积变化,因而使光透过指尖射到硅光电池时也发生相应的强度变化, 而非血液组织(皮肤、肌肉、骨格等)的光吸收量是恒定不变的, 这样就把人体的脉搏(非电学量) 转换为相应于脉博的电信号, 方便检测。
（2）按正常人脉搏数为60~80次/min ，老人为100~150次/min ，在运动后最高跳动次数为240次/ min 设计低通放大器。
5Hz 以上是病人与正常人脉搏波体现差异的地方，应注意保留。
（3）测量中考虑到并要消除的干扰有：环境光对脉搏传感器测量的影响、电磁干扰对脉搏传感器的影响、测量过程中运动的噪声还有50Hz 干扰。
电子脉搏计电路设计
电子脉搏计电路设计一、设计任务与要求为提高运用电子技术基本知识进行理论设计、实践创新以及独立工作、团队合作的能力，通过实践制作一个数字频率计，学会合理的利用集成电子器件制作基于数字电路和模拟电路的课程设计与制作。
电子脉搏计是用来测量一个人心脏跳动次数的电子仪器，也是心电图的主要组成部分。
它是用来测量频率较低的小信号。
要求：(1)实现在1min内测量脉搏数；(2)用数码管将测得的脉搏数用数字的形式显示；(3)测量误差小于±4次/min。
二、原理电路设计正常人的脉搏次数是每分钟60～80次（婴儿为90～140次,老年人则为100～150次), 这种频率信号属于低频范畴.因此,脉搏计的用来测量低频信号的装置,它的基本功能要求应该是:（1）.要把人体的脉搏数(振动)转换成电信号,这就需要借助传感器。
（2）.对转换后的电信号要进行放大和整形处理，以保证其它电路能正常加工和处理。
（3）.在很短的时间（若干秒）内，测出经放大后的电信号频率值。
总之，脉搏计的核心是要对低频信号在固定的短时间计数，最后以数字形式显示出来。
可见，脉搏计的主要组成部分是计数器和数字显示器。
1 .设计方案比较脉搏计的上述功能要求，可采用两个不同的方案来实现：1）.把转换为电信号的脉搏信号，在单位时间内（一分钟或半分钟）进行计数，并用数字显示其计数值，从而直接得到每分钟的脉搏数。
2）.测量脉搏跳动固定次数（比如5次，10次）所需的时间，然后转换为没分钟的脉搏数。
这两种方案比较起来，第一种更直观，所需的电路结构更简单些；第二种方案的测量误差比较小，但实现起来电路要复杂些。
为了使脉搏计轻巧而便宜，通常采用第一种方案。
本文进行的设计就基于这一方案。
下图为选用方案的方框图：此电路需达到如下要求：（1）设计一个数字脉搏计，要求用十进制数字显示被测人体脉搏每分钟跳动次数，测量范围30~160次/min 。
（2）短时间内（5~15s ）测出每分钟的脉搏跳动次数，误差为±4次/min 。
脉搏与心电信号采集监测系统Multisim电路设计仿真
脉搏与心电信号采集与监测系统设计1. 设计脉搏或心电信号放大器•增益：60dB ～70dB ～80dB 三档可调•带宽：0.01HZ ～200HZ ，可插入50HZ 陷波器2. 设计测量和显示心率的数字电路（用七段数码管）3. 设计心率越限报警电话（报警范围为分次分次/150f /40f 00>---<），报警方式，喇叭或蜂鸣器鸣叫，屏幕显示。
4. 完成模拟电路和数字电路的仿真和虚拟实验。
5. 完成印刷板设计。
6. 基本框图脉搏与心电信号采集与监测系统一、 心电信号采集电路（模拟电路部分）1 、查阅资料可知人体心电信号有如下的特点(1)信号具有近场检测的特点，离开人体表微小的距离，就基本上检测不到信号；(2)心电信号通常比较微弱，至多为mV 量级；(3)属低频信号，且能量主要在几百赫兹以下；(4)干扰特别强。
干扰既来自生物体内，如肌电干扰、呼吸干扰等；也来自生物体外，如工频干扰、信号拾取时因不良接地等引入的其他外来串扰等；(5)干扰信号与心电信号本身频带重叠(如工频干扰等)。
2 心电信号采集放大器电路设计要求 •增益：60dB ～70dB ～80dB 三档可调（即放大倍数为1000~3160~10000） •带宽：0.01HZ ～200HZ ，可插入50HZ 陷波器分析：根据要求，放大倍数为1000~3160~10000，故采用二级放大。
其中前级放大增益三档可调，分别为10、31、100倍。
后级放大器为100倍。
2-1、前级放大器设计a 、放大器AD620构成的电路由于人体心电信号的特点，加上背景噪声较强，采集信号时电极与皮肤间的阻抗大且变化范围也较大，这就对前级(第一级)放大电路提出了较高的要求，即要求前级放大电路应满足以下要求：高输入阻抗；高共模抑制比；低噪声、低漂移、非线性度小；合适的频带和动态范围。
为此，选用Analog公司的仪用放大器AD620作为前级放大(预放)。
AD620的核心是三运放电路(相当于集成了三个OP07运放)，其内部结构如图1所示。
脉搏波检测系统的数字化设计方法
脉搏波检测系统的数字化设计方法1．引言从脉搏波中提取人体的生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。
几乎世界上所有的民族都用过“摸脉”作为诊断疾病的手段。
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[1]。
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, 必需经过放大和后级滤波以满足采集的要求。
从文献[2]-[6]可以看出，目前的指端脉搏检测系统都是采用模拟技术来完成滤波,放大整型等处理，再经过模数转换和进一步处理。
这种方法不仅增加了硬件的复杂程度，增大了功耗和体积，更主要的是增加了系统不可靠和不稳定因素。
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。
本文针对目前的脉搏波检测系统的问题，提出了脉搏波检测系统的数字化设计思想，采用了ADI公司生产的ADμC841单片机[7]，它的体积小，功耗低，内部集成了8052微处理器的内核，精确、高速的8通道12位模数转换（其最高转换速率420Ksps），双12位的输出电压数模转换器，并提供了62k字节闪速/ 电擦除程序存储器、8k字节闪速/ 电擦除数据存储器、以及2304字节的数据RAM 等。
本系统利用过采样技术，通过对光电转换后的电信号高速采样实现高分辨率模数转换，然后再进行数字滤波处理，从而代替原有模拟电路完成放大滤波等工作，以简化设计，提高系统稳定性。
2.脉搏波检测电路根据文献[3]-文献[6],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。
设计报告-光电脉搏信号检测电路
医用电子设计报告光电脉搏信号检测电路一、设计目的与意义脉搏的概念：脉搏的广义内容包括心尖搏动波、动脉波和静脉波。
其共同特点是频率甚低。
动脉脉搏为一般所说的脉搏，由心脏节律性地收缩和舒张引起主动脉中的容积和压力发生改变，从而使动脉管壁出现振动而产生的。
脉搏产生后沿管壁向全身动脉传播，在身体浅表有动脉通过的部位，都可触摸到脉搏。
所以动脉波的测量相对来说比较方便。
正常动脉波形如图。
它由以下几个部分组成。
上升支：在心室快速射血期，动脉血压迅速上升，管壁被扩张，形成脉搏波形中的上升支；下降支：心室射血的后期。
射血速度减慢，进入主动脉的血量少于由主动脉流向外周的血量，故被扩张的大动脉开始回缩，动脉血压逐渐降低，形成脉搏波形中下降支的前段。
随后，心室舒张，动脉血压继续下降，形成下降支的其余部分。
因为心室舒张时室内压下降，主动脉内的血液向心室方向返流。
这一返流使主动脉瓣很快关闭。
返流的血液使主动脉根部的容积增大，并且受到闭合的主动脉瓣阻挡，发生一个返折波，因此在降中峡的后面形成一个短暂的向上的小波，称为降中波。
老年人或者高血压病人由于血管顺应性较差，所以降中波不明显或者消失。
血管弹性不良而硬化时，上升及下降段也均呈陡峭状。
脉搏能反映心血管系统多方面的状态，如心跳的频率和节律、心脏的收缩力、血管充盈度、动脉管壁的弹性等等。
所以脉搏的测定是一项重要的临床检查顶目。
中医更将扪脉作为诊治疾病的主要方法。
在中医现代化研究中，对脉搏的分析更为细致，可以分辨出迟脉、数脉、代脉、浮脉、弦脉、滑脉和涩脉等等。
其中有以频率之不同而区分的（如迟脉、数脉），有以节律区分的（如结脉、代脉），有以深浅和形态区分的（如弦脉、滑脉、涩脉）等。
这就要求在设计脉搏传感器时，要对其灵敏度、频响、拾取信号的方向等作认真的考虑。
二、系统设计光电转换器的设计：①原理：利用光电池的光生电流大小与被测光的照度成正比的特性，用光电池作为光电变换器件。
生物体组织对波长大于600nm 的红光和近红外光线吸收的较少，透过较多。
光电脉搏检测电路
光电脉搏检测电路设计报告报告人：陈云指导教师：李刚2007年1月12日目录1.系统设计 (3)1.1设计目的 (3)1.2整体电路 (4)2.单元电路设计 (4)2.1光发射电路 (4)2.2光电转换电路 (5)2.3前级放大 (5)2.4滤波电路 (6)2.5后级放大 (6)3.系统测试 (6)3.1测试仪器 (7)3.2单元电路测试 (7)3.3系统整体测试 (9)4.总结 (9)参考文献 (9)光电脉搏检测电路摘要：本电路由光电池、LM324等构成，实现对光电脉搏信号的提取和放大。
采用目前效果较好光电池的电流转电压电路实现对脉搏的测量。
整个电路的简化能够有效减小器件间匹配和级联引起的干扰，提高脉搏测量精度。
在实验测试过程中，采用该光电式脉搏传感器对人体的脉搏进行实时测量，得到比较理想的脉搏波形，为实现脉搏信息的提取和分析提供了参考方案。
1．系统设计1．1设计目的1．近年来，随着生活水平的不断提高，人民对健康的观念和医疗的认识也在发生着变化，开始从单纯对疾病的治疗，逐渐转向积极预防和促进健康。
而现在社会的快节奏和高压力引起的“亚健康状态”人群的增加使得人们开始越来越注重家庭医疗保健和体育锻炼。
脉搏波中包含有丰富的人体生理信号，因此脉搏波的监测在医疗保健和体育锻炼监测中都有重要的意义和广泛的应用。
2．通过亲自动手设计分析制作电路，能让我们从质上对从人体上如何取得医学信号及怎样处理有了一定的了解。
系统组成框图如下：1．2整体电路2．单元电路设计根据设计思路将整体电路分成五大模块介绍。
光发射电路、光电转换电路、前级放大、滤波电路及后级放大。
2．1光发射电路光发射电路采用了常见恒流源电路，通过稳压管使流过R1的电流为一定值，进而保证流过LED的电流为恒定值。
电路参数如下：（以下参数均是结合实验室现有元件取用，与理论上有些误差）稳压管：2V三级管：8050LED：850nmR1：65Ω(20mA)R2：390Ω(5~10mA)2．2光电转换电路光电转换电路采用了电流转电压型电路，根据米勒定律光电池的负载电阻为R=Rf/(A+1)。
频分双波长脉搏波检测电路-设计报告
频分双波长光电脉搏检测电路设计报告
1.设计背景
人体脉搏信号中包含丰富的生理信息，对临床诊断具有重大的意义。
以前脉搏波的测量是靠把脉，只能粗略估计血压和计算心率，又慢又不方便。
而光电法是一种简便有效的无创测量方法，但检测的信号常会受到背景光的干扰，对后级信号处理带来较大的不便。
本文利用光电效应设计了一个人体脉搏检测电路，能基本去除外界噪音影响，并在示波器上呈现出放大后的人体脉搏波。
对临床诊断有一定的帮助。
2.总体方案设计
用ICL8038集成函数发生器产生正弦波。
将正弦波输入血氧探头。
将血氧探头夹在人的手指上，探头会将发射到人手指上的红光和红外光用光电传感器接收并转化为2个电信号，即脉搏波，并且2个信号会调制到2个正弦信号的幅值上，最后从探头内输出。
输出的信号会分别经过带通滤波器，过滤信号外的噪声。
之后，信号分别经过前置放大电路，然后经过整流后进入各自的包络解调电路，将脉搏波从载波中解调出来。
最后将解调出的信号进行二次滤波后，分别输入两个级联的运放，进行信号放大。
最后输出到示波器。
3.方案中的各个单元电路设计
3.1脉搏波信号的检测、接收和调制，通过血氧探头完成，输入探头的2个正弦信号由函数发生
器产生
3.2探头输出的信号为调幅信，通过带通滤波器滤出，输出为滤波后的调制的信号
3.3使用一个仪用放大器将信号放大
3.4使用全波精密整流电路对放大后信号整流
3.5使用包络解调，得到脉搏波信号
3.6将脉搏波信号再次滤波
3.7将从滤波器输出的信号输入运放，级联放大，得到放大后的脉搏波信号。
课程设计 光电脉搏检测电路设计报告
光电脉搏检测电路设计报告脉搏波的概述1.脉搏波的定义脉搏波是以心脏搏动为动力源, 通过血管系的传导而产生的容积变化和振动现象。
当心脏收缩时, 有相当数量的血液进入原已充满血液的主动脉内, 使得该处的弹性管壁被撑开,此时心脏推动血液所作的功转化为血管的弹性势能; 心脏停止收缩时, 扩张了的那部分血管也跟着收缩, 驱使血液向前流动, 结果又使前面血管的管壁跟着扩张, 如此类推。
这种过程和波动在弹性介质中的传播有些类似, 因此称为脉搏波(pulse wave) 。
2.脉搏信息血液在人体内循环流动过程中, 经历过心脏的舒张、内脏流量的涨落、血管各端点的阻滞、血管内波的折一反射以及血管壁的黏弹等过程。
脉搏波不仅受到心脏状况的影响, 同时要受到内环境调控功能器官(脏器) 状态所需血液参数以及系统状态参数等的影响。
所以脉搏波所呈现出的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息富含有关心脏、内外循环和神经等系统的动态信息, 很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征。
3.脉搏测量的意义脉搏是临床检查和生理研究中常见的生理现象, 包含了反映心脏和血管状态的重要生理信息。
人体内各器官的健康状态、病变等信息将以某种方式显现在脉搏中即在脉象中。
人体脉象中富含有关心脏、内外循环和神经等系统的动态信息。
通过对脉搏波检测得到的脉波图含有出许多有诊断价值的信息, 可以用来预测人体某些器脏结构和功能的变换趋势, 如:血管几何形态和力学性质的变异会引起脉搏波波形和波速等性质的改变, 而脉搏的病理生理性改变常引发各种心血管事件, 脉搏生理性能的改变可以先于疾病临床症状出现, 通过对脉搏的检测可以对如高血压和糖尿病等引起的血管病变进行评估。
同时脉搏测量还为血压测量, 血流测量及其他某些生理检测技术提供了一种生理参考信号。
设计目的与意义❖目的应用光电式传感器、放大滤波电路组成的脉搏测量电路通过示波器显示人体指端动脉脉搏信息❖意义通过观测到的脉搏的次数、跳动的波形为临床提供部分诊断价值的信息, 为人体某些器脏结构和功能的变换趋势提供生理参考信号系统设计1.测量信号的特征❖人体信息本身具有不稳定性、非线性和概率特性。
心音、脉搏信号采集、调理电路的设计
心音、脉搏信号采集、调理电路的设计童英华;陈学煌;冯忠岭【摘要】Heart sound and pulse are the most important indexes of the human physiology and pathology. As the heart sound and pulse signals are always weak and can be easily disturbed by outside noise when collection, a circuit which can extract the weak heart sound and pulse signals are developed according to these characteristics. The electret condenser microphone and infrared photo-electrical technique are adopted in the circuit to extract the weak heart sound and pulse signals. It also takes a series of amplifjng and filtering measures to eliminate the interference of noise. This circuit solves the outside interference problem in a better way and possesses the advantages of accurate and reliable data collection, low noise, and low cost.%心音、脉搏是人体生理及病理的两项重要指标,针对这些信号一般比较微弱、且采集过程中也容易受外界干扰等特点,设计开发了一种能提取微弱心音、脉搏信号的电路.该电路采用驻极体话筒和红外光电法提取心音和脉搏信号,并采取了一系列放大、滤波措施.滤除噪声干扰.该电路较好地解决了外界干扰问题,具有采集数据准确可靠,噪声小,成本低等优点.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2011(034)008【总页数】4页(P193-196)【关键词】心音;脉搏;传感器;调理电路【作者】童英华;陈学煌;冯忠岭【作者单位】青海师范大学,计算机系,青海,西宁,810008;青海师范大学,计算机系,青海,西宁,810008;青海师范大学,计算机系,青海,西宁,810008【正文语种】中文【中图分类】TN911-34;TP391心音和脉搏是反映人体生理及病理的两项重要指标，它们分别是诊断人体疾病的重要手段之一，具有非常重要的临床意义。
吴芸帆压力脉搏波测量电路设计报告
压力脉搏波测量电路设计报告生物医学工程1班3012202315吴芸帆一．脉搏波及其测量简介。
脉搏波：心脏收缩时，有血液进入原已充满血液的动脉中使得该处血管壁扩张；心脏停止收缩时，原来扩张的血管也随之收缩，并驱动血液向前流动，从而又使前面的血管壁扩张。
由于此过程类似于波在介质中的传播。
心血管疾病是威胁人类健康的主要疾病之一，其病理状态能在脉搏波波形和波速度上表现出来。
通过对脉搏波的测量，能得到很多有用的生理参数，从而能及时发现病情，给予有效的控制和治疗。
临床上，采集桡动脉处的脉搏波，主要因为此部位容易暴露，组织结构好，容易得到精确的脉搏信号。
假定动脉管为薄壁弹性圆柱管，其壁厚与直径相比可忽略不计，血液均匀的作用在管壁上，其压强为，血管底部受骨骼支撑，传感器，表皮，血管及骨头之间无摩擦，脉搏压力传感器对血管施加一定的压力，使一部分血管壁呈扁平状态，但并不造成血管闭塞，再假定传感器与血管壁之间的表皮厚度相对于血管直径可以忽略不计，如图一所示。
传感器与动脉管壁之间力的作用关系可以用图2中的理想模型来表示，其中P1代表体表动脉血管内的血压，F代表传感器测量得到的压力，血管壁近似为理想薄膜。
从血管的受力分析可知，在该状态下,理想薄膜所受张力方向与传感器表面平行，因此不产生任何弯矩。
从图中可以看到，压力矢量F方向与张力T方向相互垂直，因此F与T相互独立，F的大小仅取决于动脉压P1和血管扁平区域面积A： F=P1*A（1）在F一定的状态下，通常可认为血管扁平区域面积A恒定，由式（1）可知，此时传感器检测到的压力F与动脉压P1成正比，在一个心动周期内，血压P1随时间变化的波形与传感器检测到的压力F随时间变化的波形相似。
因此可把传感器压力F随时间变化的波形近似认为是动脉压随时间变化的波形。
再通过后续电路的处理可以得到较为理想的脉搏波波形。
图3 脉搏波波形二．设计要求。
1.输出摆幅＞2.5V （采用单片机采集时动态范围≥28）2.频带：0.5～20Hz 。
基于光电传感器的脉搏信号采集电路优化设计
基于光电传感器的脉搏信号采集电路优化设计龚中良;李曜【摘要】By briefly introducing the characteristics of pulse signal and the working principle of the photoelectric sensor with OPT101 as its core,this paper has designed and optimized a conditioning circuit which can amplify the filtering of pulse signal based on high common mode rejection ratio of differential circuit. Experiments show that the optimized circuit can capture the pulse waveforms required by the A/D conversional input voltage clearly. For this optimized circuit,low cost and simple and reasonable structure are its important advantages.%简要介绍了脉搏信号的特点以及以OPT101芯片为核心的光电传感器的工作原理。
设计了一个对脉搏信号进行滤波放大的调理电路并进一步对其优化，优化电路利用差分电路的高共模抑制比的特点，实现对脉搏信号的滤波放大处理。
经实验测试表明，采用优化后的电路能够在示波器上采集到符合A/D转换输入电压要求的清晰脉搏波波形。
此电路具有成本低、结构简单合理等优点。
【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】4页(P658-661)【关键词】滤波技术;电路设计;光电传感器;差分电路【作者】龚中良;李曜【作者单位】中南林业科技大学机电工程学院，长沙410004;中南林业科技大学机电工程学院，长沙410004【正文语种】中文【中图分类】TN713.8人体脉搏信号中包含丰富的生理信息,对临床具有重大的意义。
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无锡工艺职业技术学院毕业设计（论文）题目：脉搏波提取电路的设计系部：电子信息系专业：应用电子技术姓名：于鹏学号：2009261231指导教师：李冬职称：高级实验师二0一二年五月十日目录第一章绪论 (3)第二章设计方案论证 (4)2.1设计任务 (4)2.2系统统计原则 (4)2.3总体结构框架 (5)2.3.1脉搏信号的提取 (5)2.4信号调理电路设计 (5)2.4.1设计要求 (5)2.4.2滤波电路设计 (6)2.4.3电压提升电路设计 (8)2.4.4信号调理电路的仿真分析 (8)第三章硬件电路设计 (9)3.1单片机的选择 (9)3.1.1数据采集 (10)3.1.2MAX1240模数转换器简介 (10)3.1.3串行通讯 (12)3.2整体单片机电路模块 (15)3.2.1电源模块设计 (15)3.2.2+5v电源设计 (16)3.2.3负电源设计 (16)第四章软件设计 (17)4.1初始化程序设计 (17)4.2中断处理子程序设计 (17)4.3输入口处理子程序设计 (18)第五章总结 (19)参考文献 (20)附录 (21)第一章绪论人体的脉搏波可用特制的脉搏描记器记录下来。
从可见每个脉搏波描记曲线都由升支A和降支K构成。
随后心室舒张，心室内压低于主动脉血压，于是动脉血倒流，导致主动脉瓣关闭，在曲线上形成降支切迹N，也叫降中峡或重波谷降支的形状与外周阻力的大小有关；如阻力大则降支坡度较缓，其切迹的位置较高；反之，切迹的位置较低。
脉搏波的形状，因循环系统的情况改变而不同。
本设计的的系统的主要功能是希望对所检测到的脉搏信号进行动脉硬化程度的识别，需要对系统不断进行改进以提高识别的准确率，从而提高检测的精确度和准确度，为广大病友提供医疗保障，保证他们的生命健康。
脉搏波检测系统的数字化设计方法:从脉搏波中提取人体的生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。
几乎世界上所有的民族都用过“摸脉”作为诊断疾病的手段。
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,必需经过放大和后级滤波以满足采集的要求。
目前的指端脉搏检测系统都是采用模拟技术来完成滤波,放大整型等处理，再经过模数转换和进一步处理。
这种方法不仅增加了硬件的复杂程度，增大了功耗和体积，更主要的是增加了系统不可靠和不稳定因素。
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。
本文针对目前的脉搏波检测系统的问题，提出了脉搏波检测系统的数字化设计思想，采用了MAX1240芯片，它的体积小，功耗低。
本课题利用过采样技术，通过对光电转换后的电信号高速采样实现高分辨率模数转换，然后再进行数字滤波处理，从而代替原有模拟电路完成放大滤波等工作，以简化设计，提高系统稳定性。
第二章设计方案论证2.1设计任务本设计采用一种采用新型模数转换器MAX1240芯片进行电压数据采集，并由单片机串口将数据发送出去的简单电路，MAX1240由单片机发出的时钟信号与使能信号驱动，将输入的模拟电压值转换为12位的数字值输入到单片机，单片机再将此数据处理为2个字节，低位字节为低8位数据，高字节的低4位为数字电压值的高4位，进行数据处理后再通过串口发送出去。
2.2系统统计原则基于脉搏信号的动脉硬化分析系统由硬件检测和上位机软件分析两部分组成，在设计和研发过程中要遵循以下原则。
（1）安全原则脉搏信号检测系统是一款直接与人体接触的医疗仪器，因此应将人身安全作为设计的首要原则。
（2）准确原则设计系统后期分析诊断的准确性取决于所提取脉搏信号的完整性。
脉搏信号的缺点决定了它易受到外界的干扰，因此在系统设计中要采取一切手段保证信号不失真。
（3）可靠原则医用系统必须保证能够长时间稳定可靠的工作。
（4）易用原则考虑到此所设计的脉搏信号检测与分析系统的设计主要面向家庭用户，用于动脉硬化的早期检测，因此大多数用户对电子产品和计算机的操作水平有限，因此易学、易用是对系统的基本要求。
（5）便于升级由于所设计的系统的主要功能是希望对所检测到的脉搏信号进行动脉硬化程度的识别，需要对系统不断进行改进以提高识别的准确率，因此设计需要考虑对系统功能的不断升级。
2.3总体结构框架本系统主要由脉搏信号调理模块、A/D采样电路、单片机、电源系统、通信接口电路和脉搏信号和智能处理模块组成，如图2-1所示。
其中，脉搏信号调理模块包括信号放大、滤波和电压提升电路；调理后的信号由12位A/D转换器MAX1240采样到AT89S52单片机；电源系统为各功能模块提供所需的直流电压；脉搏信号的智能分析软件是在上位机中运行的。
2.3.1脉搏信号的提取设计所选取的脉搏传感器是华科电子生产的HK2000B型压电脉搏传感器。
HK-2000B型脉搏传感器采用高度集成化工艺将力敏原件（PVDF压电膜）、灵敏度温度补偿原件、感温原件、简单信号调理电路集成在传感器内，其输出信号为模拟信号。
HK2000B型传感器其具体出厂技术指标如下：1）电源电压：DC5~6V2）压力量程：-50~+300mmHg3）灵敏度：2000Uv/mmHg4）灵敏度温度系数：1*10/c5)精度：0.5%6)重复性：0.5%7)迟滞：0.5%2.4信号调理电路设计2.4.1设计要求搏传感器所提取的脉压信号幅值小、频率低、随机性强、易受干扰，选择硬件电路时，必须从增益、频率响应、共模抑制比、噪声和漂移等方面综合考虑。
1．增益由于HK2000B型压电脉搏传感器的输出范围约为-0.2~0.8V,为了提高AD采样后信号的分辨率，应对信号进行适当放大。
根据所选择的A/D转换器的输入参考电压范围为0~3.3V,所以脉搏信号放大器的放大倍数应在10倍内可调。
2．频率响应体脉搏信号的频谱范围为0.1~40Hz,脉搏信号调理电路在此频率范围内必须不失真地放大所检测到的脉搏信号，为了减少不需要的带外噪声，用高通，低通滤波器来压缩通频带，这样，经过脉搏信号调理电路的脉搏信号才具有可靠的诊断价值。
3．共模抑制比脉搏信号的检测可能受到很多电气设备运行的干扰，尤其是市电的共模干扰，还有其他共模干扰。
因此一般要求CMMR应达到80dB以上。
4．低噪声、低漂移在脉冲信号调理信号电路中，噪声和漂移是两个较重要的参数。
正状态分布。
为了获得一定信噪比的输出信号，对所用到的放大器的低噪声性能有严格的要求。
根据设计要求，本设计所用到的所有运算放大器均采用TL084，其主要特性如下：1）输入阻抗极高，大于1012Ω;2）失调电流极低，小于5Pa;3)低温漂，小于1uV/.C;4)共模抑制比大于80dB;5)开环效益较高，大于110Db;2.4.2滤波电路设计常规脉搏信号的主要频带范围是0.1~40Hz。
为防止处于干扰状态环境时脉冲信号中混入各种噪声，因此在本系统中设计了通带频率为0.1~44Hz的带通滤波电路，将脉冲信号的有用成分从采集到的信号中分离出来。
本设计的带通滤波器由44Hz的低通滤波器级联0.1Hz的高通滤波的方法实现的。
1．二阶有源低通滤波器为降低元件灵敏度，获得较好的高频衰减特性和失真特性，本文采用多重反馈型二阶有源滤波器，电路图如图2—2所示。
图中电阻和电容的计算公式如下；R f =R 1=R 2=R 32-1Fc=1/2πC f R f 2-2C 1=3QC f 2-3C 2=C f /3Q2-4图2—2二阶有源低通滤波器2．二阶有源高通滤波器多重反馈型二阶有源滤波器的电路如图2—3所示二阶有源高通滤波器的参数计算公示如下：C F =C 3=C 4=C 52-5Fc=1/2πC f R f R 5=R f /3Q R 6=3QRf12图2—3多重反馈型二阶有源滤波器将前面设计的低通和高通滤波器级联起来，便得到所需要的带通滤波器。
2.4.3电压提升电路设计采集到大脉搏信号有负电压，而A/D转换器MAX1240定义的最低转换极限为0V，为了保证A/D转换时不出现负峰失真，必须将滤波后的心电信号通过一个电压提升电路，使得心电信号的电平值都为正值。
电路如图2—4所示。
图2—4电压提升电路TL431和电位器RP2提供0~2.5V可调电压，为保证TL431正常工作，应选择合适的电阻值以保证阴极电流在1~100mA。
2.4.4信号调理电路的仿真分析完整的信号调理电路如图2-5所示，将该图进行仿真，其结果如下。
零输入电压：当电路的输入电压为0时，电路的输出电压为为伏级，可以忽略。
噪声分析：噪声分析是分析电路内原件所产生的噪声对电路的影响。
可以看到采用已选元器件进行电路设计，对电路噪声影响很小。
V CC图2-5信号调理电路第三章硬件电路设计3.1单片机的选择本设计中单片机及其外部电路部分主要完成信号的A/D转换及与上位机的串口通信，因此对单片机的要求比较低。
MCS-51系列单片机造价低廉且通用性好，市场应用成熟，用此类单片机足以完成课题要求，使资源利用率较高。
AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS8单片机，支持ISP（在系统可编程）下载方式，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构。
AT89S52具有如下特点：40个引脚，8K字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据时钟，3个16位定时/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。
因此本设计采用AT89S52单片机，不仅满足设计要求，而且可在电路板上进行在线程序下载，方便程序调试。
3.1.1数据采集如图3—1所示，RV1产生0~3.3V直流电压，可以模拟实际采集电压，经转换器MAX1240转换为12位数字量时，DOUT端输出高电平，通知单片机转换已完成，单片机再连续发送13个脉冲到SCLK，完成一个转换值的采集。
图3—1数据采集电路3.1.2MAX1240模数转换器简介本设计需要对采集到的脉搏信号进行只能分析，提取信号的细节信息，因此要求所采集的信号具有较高的分辨率。
考虑硬件设计的性价比，可选择12位的A/D转换器进行数据采集。
本设计A/D转换器采用MAX1240，它是MAXIM 公司生产的一种单通道12位逐次逼近型串行A/D转换器，具有低功耗、高精度、高速度、体积小、接口简单、不需外部时钟电路、也不需外部基准电压、允许电源电压变化范围宽等特点。
其外部共有8个管脚，所以外围电路非常简单，经实际使用，其转换速度快，工作可靠，很适于应用在嵌入式数据采集系统中。