数字心率计的单片机设计与实现_石建飞
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。
数字人体心率检测仪的设计
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。
检测心率脉冲信号的传感器采用压电陶瓷（在压电陶瓷片上安装一海面垫以传递脉冲信号）；将采集到的心率信号经过由CD4069的3个非门组成3级放大电路进行放大，然后通过由R4、R5、C5及R7、R8、C6构成的2级梯形滤波电路进行滤波处理，即可获得人体心率范围的信号（约在0.66Hz-3.33Hz之间）；再通过由二极管D1、D2和R6构成的检测电路以及由U1F、U1D、U1E这3个非门构成的整形电路处理后，就可得到单片机所需要的标准的0-5V脉冲信号。
2.2 键盘电路键盘电路如图3所示。
因为I/O够用，所以4个按键分别接到单片机的P1.2、P1.3、P1.4、P1.5上，采用查询方式进行工作，K1、K2、K3及K4依次分别完成开始测量、查询、存测量结构及清除记忆数据等操作。
2.3 显示电路显示电路如图4所示，采用动态显示方式，图中2片74LS373的数据输入端均接在89C51单片机的P0口上，单片机通过P1.0和P1.3给2片74LS373提供片选信号，从而实现分时选择2片74LS373工作，分别传送段码和位码。
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。
数字心率计的设计
摘要摘要本设计采用以AT89S51单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示心率计的硬件电路和软件设计方法。
整个电路采用模块化设计，由主程序、预置子程序、信号采集子程序、信号放大处理子程序、显示子程序等模块组成。
本设计采用了红外对管传感器和光电转换原理进一步实现对心率的检测。
心率计通过感知手指内的微弱波动来接收信号，可以避免人工听诊器所带来不必要的麻烦。
心率传感器采样脉搏信号，采用AT89S51单片机作为控制器，心率传感器输出方波传入单片机，单片机每接收一个脉冲波形，数码管就计数一次。
心率次数超限时用蜂鸣器报警。
三极管加大功率，驱动器件工作。
各探头的信号经单片机综合分析处理，实现心率测量的各种功能。
在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。
关键词：心率；传感器；滤波器；放大器；显示电路；报警电路IAbstractAbstractThe rapid development of society today, people's material and cultural life has been great ly improved, but at the same time, a variety of diseases threatening people's life; and the heart attack is difficult to prevent the sudden fatal disease, so health is also more and more attention by people. This design is to solve the problem that can be measured by heart rate, heart dise ase prevention of heart disease in the digital heart rate meter.Heart rate is an important phys iological parameter of human body, in modern medicine, heart rate for blood circulation and c ardiac function in field research has important significance. Heart rate meter is used to measur e the human heart rate in medical devices, high accuracy rate meter research and development of medical instrument is always an important topic in the field of. This design aims to have th e circuit and hardware knowledge, design a simple heart rate meter. In the design of the pulse frequency and heart rate, heart rate can be used to measure the pulse measurement is obtained, therefore the design of human body pulse as the measuring object.Key words：Heart rate;sensor;filter;amplifier;a display circuit;alarm circuitII目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题背景、目的及意义 (1)1.2 国内外研究现状及存在问题 (1)1.3 课题的主要问题和研究方法 (2)1.3.1 设计要求 (2)1.3.2 设计内容 (2)第2章数字心率计总体方案设计 (3)2.1 数字心率计方案设计思路 (3)2.2 心率计的结构组成和框图 (3)2.2.1 心率计的结构组成 (3)2.2.2 心率计的结构框图 (4)2.3 本章小结 (4)第3章心率计的硬件设计 (5)3.1 AT89S51单片机 (5)3.1.1 AT89S51单片机简介 (5)3.1.2 AT89S51单片机的特点 (5)3.1.3 AT89S51的结构 (6)3.1.4 工作原理 (8)3.2 传感器 (8)3.2.1 传感器的选择与论证 (8)3.2.2 红外线传感器 (10)3.3 复位电路 (10)3.3.1 单片机复位电路 (10)3.3.2 按键电路 (11)3.3.3 振荡电路 (11)3.4 显示报警模块 (12)3.4.1 显示模块的选择与论证 (12)3.4.2 显示电路 (12)3.4.3 报警电路 (15)3.5 信号采集电路 (16)I I3.6 信号放大电路 (17)3.7 信号比较电路 (17)3.8 LM358P放大器 (18)3.9 本章小结 (19)第4章心率计的软件设计 (20)4.1 程序流程 (20)4.1.1 主程序流程图 (20)4.1.2 中断程序流程图 (21)4.1.3 定时器T0和T1的中断服务程序 (21)4.2 测量计算原理 (22)4.3 KEIL编程软件的介绍 (23)4.4 几种主要干扰因素 (23)4.5 本章小结 (24)总结 (25)致谢 (26)参考文献 (27)附录 (28)附录1 系统原理图 (28)附录2 程序代码 (29)I V第1章绪论1.1课题背景、目的及意义近年来世界科技与经济的飞速蓬勃发展，重视生命和健康渐渐成为人类共同的追求。
数字心率计的单片机设计与实现
ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａｌ Ａｐｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｓ ａ ｎ ｄ Ｃｏｍｍ ｕ ｎｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏＯ １ ３年 第 ３ ２卷 第 ５期
数 字 心 率 计 的 单 片 机 设 计 与 实 现
ＳＨＩ Ｊ ｉ ａ ｎ－ ｆ ｅ ｉ
（ Ｈ ｅ ｉ ｌ ｏ ｎ ｇ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｂ ａ ｙ ｉ Ａ ｇ ｒ ｉ ｃ ｕ ｌ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｄ ａ ｑ ｉ ｎ ｇ １ ６ ３ ３ １ ９ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
关键字 ： 心率计 ； 瞬时心率 ； 平均心率 ； 单片机 中图分类号 ： ＴＰ ３ ６ ８ ． １ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ３ ７ ２ ４ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ － ０ ０ ６ ７ — ０ ４
ＭＣＵ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｄｉ ｇ ｉ ｔ ａ ｌ Ｈｅ ａ ｒ ｔ — － Ｒａ ｔ ｅ Ｍｅ ｔ ｅ ｒ
ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｆ ｒ ｏ ｍ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｅ ｃ ｏ ｎ ｏ ｍｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｏ ｆ ｖ ｉ ｅ ｗ， ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ａ ｒ ｙ ＴＣＲＴ５ ０ ０ ０ ｒ ｅ ｆ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ
１ 引 言
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 。 因此心
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。
基于单片机的数字人体心率检测仪设计
基于单片机的数字人体心率检测仪设计摘要：数字人体心率检测仪是当前医学和运动健康领域中非常重要的一项设备。
本文主要针对基于单片机的数字人体心率检测仪的设计，通过检测人体心跳来实现对心率的准确测量和分析。
首先介绍了数字人体心率检测仪的原理和设计思路，然后详细讲解了数字人体心率检测仪的硬件和软件设计，并且给出了实验结果和分析。
本文提出的数字人体心率检测仪，具有结构简单、使用便捷、准确度高、可靠性好等优点，在不同领域都有广泛的应用前景。
关键词：数字人体心率检测仪、单片机、心率测量、硬件设计、软件设计、实验结果Abstract:The digital human body heart rate detector is animportant device in the field of medicine and fitness. This paper mainly focuses on the design of a digital human body heart rate detector based on single-chip microcomputer, which can accurately measure and analyze heart rate by detecting human heartbeat. Firstly, the principle and design idea ofthe digital human body heart rate detector are introduced. Then, the hardware and software design of the digital human body heart rate detector are elaborated in detail, and the experimental results and analysis are given. The digital human body heart rate detector proposed in this paper has the advantages of simple structure, convenient use, high accuracy, and good reliability, and has broad application prospects in different fields.Keywords: digital human body heart rate detector,single-chip microcomputer, heart rate measurement, hardwaredesign, software design, experimental results1.引言在医学和运动健康领域，人体心率是一项非常重要的生理指标。
基于51单片机心率脉搏计设计和实现机械自动化专业
目录摘要 (I)Abstract (II)引言 (1)1 控制系统设计 (3)1.1 系统方案设计 (3)1.2 系统总体设计 (4)2 硬件设计 (5)2.1 主控电路 (5)2.2 驱动电路 (8)2.3 信号采集电路 (10)2.4 显示电路 (13)2.5 总体电路图设计 (15)3 软件设计 (16)3.1 软件开发环境的介绍 (16)3.2 系统重要函数介绍 (16)4 系统调试 (19)4.1 系统硬件调试 (19)4.2 系统软件调试 (19)结论 (22)参考文献 (23)附录1 总体原理图设计 (25)附录2 源程序清单 (26)致谢 (30)摘要为实现探究心率脉搏计的应用领域，测量心率能够高效的进行，在节省时间的同时准确显示心率相关状况是否存在异常的目标，本文设计了一款操作简单、运行稳定、可靠性高的心率脉搏计。
本设计使用STC89C51单片机作为控制核心，结合ST188光电传感器检测，再借用单片机系统的内部计时器计算时间。
其大致的步骤为通过ST188光电传感器感应生成脉冲，心跳次数由单片机累计所得，其对应的时间根据定时器获取。
本设计使用的时候可以展现脉搏心率次数当其终止使用的时候可以展示总的脉搏心率次数以及时间长短。
由于一些现实状况的存在我们应当实施下述的相关内容：一是了解系统功能的同时可以进行需求分析；二是机体内部生物信号大都在充满噪音状况里，频率和信号很弱，应该放大并且进行滤波处理；三是所有的硬件设备以及对弱信号的处理都应整合在一起，这样能够让人体脉搏信号转化为电信号。
还能够通过C语言这种方式进行编程，而且实现构建屏显等作用。
相关结果能够说明，心率脉搏计设计在技术方面有一定的可行性，基本上符合精度标准。
能够确保基础脉冲测量功能的同时又可以确保测量的精准度且使用单片机控制确保了系统准确稳定。
传感器采用光电传感器，大大降低了外界干扰信号的干扰。
显示器运用液晶显示器，显示效果更好，且易于操作。
基于单片机的数字心率计设计
基于单片机的数字心率计设计摘要:本论文中的心率计采用光电传感和放大滤波技术制作出一个光电脉搏探头,然后经过A/D转化把信号传送给主芯片STC89S52单片机作信息处理后送LCD液晶显示屏显示,LED发光二级管发光报警指示。
该电路能够有效地抑制干扰、提高精度,得到较理想的脉搏波信号,具有低功耗低成本的特点。
关键词:单片机STC89S52 光电传感器LCD液晶显示屏LED发光二极管为了提高心率测量的精确与速度,多种心率测量仪被运用到医学上来。
心率计很快产生,并得到发展。
随着人们的生活节奏加快、单片机技术的发展,设计一种以使用方便为前提,能够快速测出人心率的心率计,不仅是临床者的欲求,也是体育训练者和外出旅游者的需求,因此,心率计有着广阔的市场前景。
它的设计为现代社会人们的生活带来了诸多便利,在提高人们的生活质量、防治疾病的产生有一定的作用。
1 硬件设计与实现数字心率计主要是通过光电传感器采集外界人体心率后经信号的滤波放大比较处理再单片机控制液晶显示屏显示,达到理想测心率和显示输出效果。
数字心率计的总体设计电路框图如图1所示,主要包括取样电路、放大滤波电路、整形电路、单片机处理电路和显示电路。
先用红外光电传感器采集与心跳同频率的信息,当人体组织半透明度的数值较大时,红外光电二极管发射出的透过人体组织的光强度很弱,光敏三极管无法导通,所以输出端为高电平;当人体组织半透明度的数值较小时,红外光电二极管发射出的透过人体组织的光强度较强,光敏三极管导通,输出端为低电平,这样就形成了频率与心率次数成正比的低频信号,它近似于正弦波形。
脉搏为50次/分时,频率是0.78 Hz,199次/分时,频率是3.33 Hz,从传感器过来的是低频信号。
该低频信号首先经滤波电路以消除高频干扰,再经过二级线性放大器,放大器将信号放大后,再进行比较得到脉冲信号,该脉冲信号通过P3.2口送到单片机后,软件对信号进行处理,最后在液晶显示屏上显示数值。
基于单片机的心跳测试仪的设计与实现
I基于单片机的心跳测试仪的设计与实现摘要现代社会随着经济的飞速发展,人们的生活也越变越好了,但是在物质生活变好的同时,人们身体也伴随着多种疾病,因此人们的身体健康也渐渐被重视了起来;而心血管疾病又是一种高频率出现的比较难以预防的一种突发性疾病。
人们总是需要去一些固定的医疗点或者医院才可以检查身体疾病，本设计就可以解决这个问题，作为一个便携式的脉搏检测器可以让人们在任意地点放轻松的完成检测，尤其是有这方面疾病的患者可以事实监控自己的身体状况。
本设计采用ARM公司的STM32F103CBT6作为主控芯片；采用ST188光电传感器作为脉搏采集器；采用OLED显示屏来显示实时心率状况；采用LM358运算放大器对采集到的微弱信号进行放大整形；采用蜂鸣器作为报警装置提醒受检者。
本设计可以使用按键作为输入来控制心率上限下限值作为报警依据，采用USB接口进行供电，只需受检者将手指放于光电传感器上就可进行检测，使用方便，操作简单相信可以为广大人群带来方便与健康。
而且该系统测量精度准确到了2次/分。
关键词：光电传感器,心率检测,STM32F103CBT6,运算放大器1 绪论本系统采用的传感器是光电传感器,在有脉搏感应的时候透光性差,没有脉搏感应时透光性比较强,通过将光信号转化为电信号,从而作为脉搏检测的凭仗。
通过对脉搏信号的检测,可以对人体的身体机能情况进行预估,脉搏检测仪通常被广泛用于医疗中心和医院，但本设计外观小巧可以在各种地方使用。
本系统在受检者检测的同时可以通过显示模块与LED灯来查看脉搏状况，当然显示屏会更直观。
键模块还可以用于设置脉冲的上限和下限时间。
测定值超过设定值范围时，驱动蜂鸣器发出警报。
根据古代到现在的中国的脉冲条件来判断人体功能信息的一部分，是一般的科学方法。
本系统以ARM公司的STM32F103CBT6为主控芯片、以ST188光电传感器作为脉搏检测器、以单片机内部定时器作为时间依据、以LCD1602为显示模块、以蜂鸣器为报警模块。
基于单片机的心率检测设计-毕业论文
---文档均为word文档，下载后可直接编辑使用亦可打印---摘要：心率功能的检测在整个医疗过程中尤为重要。
心率功能的检测对了解循环程序的疾病和其它病情的分析是不可缺少的。
该文介绍了是以单片机89C51 为核心，配上光电传感器、放大器、键盘、显示器等少量的硬件组成的体积小、功能强和自动化高的多功能心率检测仪。
关键字：光电传感器；心率检测；单片机Design of Heart Rate Detection Based on Single Chip ComputerAbstract:Detection of heart function in the entire medical process is particularly important. Heart function test understanding of the circu⁃ latory system diseases and other conditions of the analysis is indispensable. This article describes the 89C51 microcontroller is the core, cou⁃pled with optical sensors, amplifiers, keyboards, monitors and other hardware components of a small number of small, powerful and versa⁃ tile automated high heart rate detectorKey words: photoelectric sensor; heart rate detector; SCM目录第1章绪论 .................................................................................................................................... i i1.1 论文研究的背景和意义 (ii)1.2发展及现状..................................................................................................................................... i ii 第2章程序设计 ........................................................................................................................... i ii 程序的整体设计.................................................................................................................................... i ii 第3章仪器的基本原理 ............................................................................................................... i v 人体生理参数数据实时算法分析 (v)第4章硬件电路设计 ................................................................................................................... v i4.1 程序的硬件组成 (vi)4.2光电检测电路 (vi)4.3放大整形电路 (vii)4.4显示接口电路 (vii)4.5键盘及输入、输出接口电路....................................................................................................... v iii4.6系列单片机与微型打印机的接口............................................................................................... v iii 第5章软件设计 ........................................................................................................................... i x第6章仿真、实物制作和程序调试 (x)6.1数据测试与分析 (x)总结 ............................................................................................................................................... x iii参考文献 ....................................................................................................................................... x iv致谢 ................................................................................................................................................ x v第1章绪论1.1 论文研究的背景和意义心脏病是危险人类健康的主要疾病，白马过隙这么多年，本来很多人身体都很好，可是很容易患心脏病，而不管是从身体上还是心灵考虑，都会让人们感觉到十分难受痛苦，所以对于这样的病情进行早期的预防就显得尤其重要。
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。
基于单片机的便携式心率计设计
基于单片机的便携式心率计设计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STC89C51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STC89C51，LM358目录第一章引言 (3)1.1 心率计的研究背景和意义 (3)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 (4)2.1 研究内容及设计指标 (4)2.2 方案设计与论证 (5)2.3 元器件选择及功能介绍 (8)第三章硬件系统设计 (9)3.1 系统设计框图 (9)3.2 信号采集电路 (10)3.3信号放大电路 (10)3.4 信号比较电路 (11)3.5 LCD1602显示电路 (11)3.6 键盘电路 (12)第四章系统软件设计 (12)4.1测量计算原理 (12)4.2主程序流程图 (13)4.3中断程序流程图 (14)4.4定时器T0和T1的中断服务程序 (14)第五章系统测试与结果分析 (15)5.1 测试方法和仪器 (15)5.2仿真与焊接阶段 (16)第六章总结和展望 (20)附录 (21)附录一：系统仿真图 (21)附录二：系统原理图 (21)附录三：系统PCB (22)附录四：源程序 (22)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。
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收稿日期：２０１２－０９－２５数字心率计的单片机设计与实现石建飞(黑龙江八一农垦大学,黑龙江大庆163319)摘 要：心率计是用来测量人体心脏跳动的次数的仪器,通过测量人体的心率反应身体的健康程度,因此测量的精确和性价比是衡量的一项重要指标。
设计从简单和经济实用角度出发,采用普通的TCRT5000反射型光电传感器采集信号,经过放大电路、滤波电路、比较电路将输入信号变换为单片机所能够识别的脉冲信号,经单片机STC89C52进行定时、计数处理后通过显示电路显示输出,最终实现瞬时心率和平均心率的精确测量。
关键字：心率计;瞬时心率;平均心率;单片机中图分类号:TP368.1 文献标识码:B 文章编号:1003-7241(2013)05-0067-04MCU Design and Implementation of Digital Heart-Rate MeterSHI Jian-fei( Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319 China )Abstract: Heart rate meter is used to measure the human heart beating frequency instrument, through the measurement of the human heart rate response to physical health, so the measurement precision and price are its important indicator. This design from simple and economical and practical point of view, using the ordinary TCRT5000 reflective photoelectric sensor signal acquisition, passes through the amplifying circuit, filter circuit, comparison circuit the input signal is transformed into single chip, with which microcomputer can identify the pulse signal. Through SCM STC89C52 for timing, counting treatment, the display circuit shows the output. Finally it realizes the instantaneous heart rate and the precise measurement of the average heart rate.Key words: heart- rate meter; instantaneous heart rate; average heart rate; MCU１ 引言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。
因此心率的测量是一种评价病人生理状况很好的方法。
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发挥出显著的作用,它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[1]。
随着电子科技的不断发展,生命科学和信息科学的结合越来越紧密,许多研究人员都投身于人类健康事业发展中来[2]。
Holter(动态心电图)的出现,使心电图机进入家庭变成可能,但是基于心电工作站的模式,使个别地区的患者因医院分析诊断系统的不健全,而变得不适应。
基于嵌入式及DSP的心电监护仪功能强大,但又因芯片价格的高昂而有悖于我国的基本国情。
古老的手动式听诊器价格便宜,但这样大大占用了人力资源,而且在没有医生的情况下不方便测量,大大影响了疾病的预防工作。
因此,对一种既经济又实用,方便测量的心率计的研究显得尤为重要。
基于这一目的,设计了一种方便测量人的心跳,而且价格便宜,并且符合我国人均收入水平的心率计。
目前,市场上存在了一些心率计,但是价格较高,不利于心率计的普及,因此通过选用较为常见的电子器件,测量过程操作简单,成品心率计成本较低,进行批量化生产后成本价格不足20元,性能好,能够动态显示人的心跳数的变化,并将一分钟人的心跳数保持并显示出Techniques of Automation & Applications| 6768 | T echniques of A utomation & A pplications来,记录完数据后,可以连续测量。
随着生活节奏的加快,人们工作压力较大,而且更加关注自身的健康。
此次设计的心率计消费格较低,适用绝大部分消费人群,因此有好的市场前景。
,２ 硬件电路设计单片机处理电路是心率计的核心,图1为单片机的系统框图。
通过控制开关来实现对输入心率信号的计数,并通过指示灯来指示各项操作,最后通过数码管将心率数值显示出来。
心率计的总体设计电路框图如图2所示,主要包括信号采集电路、放大电路、比较电路、单片机处理电路和显示电路[3]。
先用红外光电传感器采集与心跳同频率的信息,当人体组织半透明度的数值较大时,红外光电二极管Dl发射出的透过人体组织的光强度很弱,光敏三极管无法导通,所以输出端为高电平;当人体组织半透明图１ 设计结构框图图２ 硬件设计原理图度的数值较小时,红外光电二极管Dl发射出的透过人体组织的光强度较强,光敏三极管导通,输出端为低电平,这样就形成了频率与脉搏次数成正比的低频信号,它近似于正弦波形．脉搏为50次/分时,频率是0．83H z,脉搏为199次/分时,频率是3．32Hz,从传感器过来的是低频信号[4]。
该低频信号经隔直流电容输送给放大器。
放大器将信号放大100倍,通过两阶低通滤波器滤除残留的干扰。
利用放大器的非线性应用,连成比较器,将输入的信号与基准电压比较后,输出标准的方波,做为单片机电路的输入信号[5]。
该信号通过P1.3引脚送到单片机后,软件对信号进行处理,最后在数码管上显示数值。
３ 系统软件设计与分析心率计的软件设计主要由主程序和定时器0、1中断子程序两部分组成。
由于采用了汇编语言进行程序设计,能够更快更高效的精细计算数据采样的时间,提高测量人在一分钟的心跳数的精确度,从而进行准确的时间定时,保证测量心跳的准确性和可靠性。
定时器T0中断中断子程序主要用来动态显示缓冲图３ 定时器T0中断子程序Techniques of Automation & Applications| 69图４ 定时器T1中断子程序区的内容,定时器定时4ms,每4ms进入中断一次;定时器T1中断子程序,用来完成定时1分钟功能,以便单片机在1分钟内完成对人体心率值的计数。
定时器T0、T1的中断子程序其流程图如图3和图4所示。
主程序流程图如图5所示。
程序初始化是每个单片机程序所必备的,它的主要任务是确定程序人口和中断人口地址。
接下来之后启动定时器0,查询P1.6管脚,当为高电平时,显示“———”。
当为低电平时显示“000”,此时查询P3.6管脚是否为低电平,当为高电平时,反复上述操作。
当为低电平,此时启动定时器0,单片机开始计数。
并判断60s标志位是否为1,当为1时停止计数,并通过测量P1.6管脚是否为高电,来判断此心率数值是否记录完毕,以后可以通过改变P1.6引脚来进行下一位的测量。
４ 几种干扰与处理(1) 阳光的干扰。
因为本设计是通过红外光线照射到手指来采集到图５ 硬件设计原理图信号,进而对信号处理得到人体的心跳,光在本设计中很重要[6]。
而且在各种不同的环境中,外界光照的强度不一样,这对实验的干扰很明显。
但是外界光照对于人体是均衡的,即各处光照强度相同,对人体内变化的影响是相同的,即可以相互抵消。
(2) 测量过程中手指的抖动。
光电传感器TCRT5000检测到的人体信号很微弱,（下转第76页）76 | T echniques of A utomation & A pplications作者简介：赵英灿（１９８７－），男，从事机械电子方面的研究。
冲周期。
因此由72MHz/TMARR 可以确定了PWM 信号的频率。
(3) 占空比的设置。
在计数器寄存器从0增加计数到自动装置寄存器设置值的过中,可以通过设置比较寄存器,改变比较寄存器与计数寄存器之间的大小关系,实现一次电平跳变,其中因此通过为了扩大可以产生的脉冲范围,可能需要对72MHz 的系统时钟进行预分频。
所以实际程序中先需要判断是否需要预分频,如若需要配置,那么还需计算最小的预分频系数。
３．４．３ 脉冲计数STM32可以直接设置 PWM 脉冲信号的周期和占空比,确定脉冲信号的形状,但需要通过对脉冲计数来确定发送脉冲个数,决定定时器的起停。
在生成P W M 过程中,当计数寄存器当前数值大于比较寄存器设置值时,将产生比较中断。
当计数寄存器值增加到自动装载寄存器设置值时,将产生溢出中断,2个中断皆采用边沿触发,比较中断将在下降沿触发,而溢出中断将在上升沿触发,在中断触发的时刻即可实现脉冲的计数。
４ 结束语本文应用S T M 32建立了伺服压力机的控制系统,并提出了伺压力机控制系统的实现模式。
控制滑块实现任意的速率和运动曲线,提高材料可成形性,降低噪音,节约能源。
从建立的伺服压力机控制系统中可以看出完善伺服电机的控制、计算能量的极小化、获得精确的冲压能量是有待进一步研究的问题[5]。
参考文献：[1] 叶春生,莫建华,樊自田等.数字伺服压力机控制系统的研究[J].锻压技术,2009,34(6):117-121.[2] 莫建华,郑加坤,古嗣伸裕,等.伺服压力机的发展现状及其应用[J].锻压装备与制造技术,2007,42(5):19-21.[3] FITZGERALD A E,CHARLES KINGSLY JR,STEPHEN D UMANS.电机学[M].第6版.刘新正,苏少平,高琳等,译,北京:电子工业出版社,2006.[4] 叶春生,莫建华,樊自田等.曲柄连杆伺服压力机控制模型的研究及系统实现[J].锻压装备与制造技术,2010(3):53-56.[5] 孙友松,周先辉,黎勉等.交流伺服压力机及其关键技术[J].锻压技术,2008,33(4):1-8.作者简介：石建飞（１９７５－），男，硕士研究生，讲师，学历问作者研究方向：电力电子与电力传动。
（上接第69页）手指的一点抖动都会引起测量心跳值的大幅变化。