心率血压测量仪

目录

第1章引言 (1)

第2章心率血压测量仪系统结构 (2)

2.1 心率血压测量仪的结构 (2)

2.2 工作原理 (3)

第3章各单元硬件设计说明及计算方法 (6)

3.1 复位电路 (6)

3.2 时钟电路 (6)

3.3 脉搏检测、放大、整形部分 (7)

3.4 血压检测、放大、A/D转换部分 (8)

3.5 显示电路 (10)

3.6 AT89C51单片机控制电路 (11)

第4章软件设计与说明 (12)

4.1 单片机主函数流程图 (12)

4.2 定时器中断函数流程图 (12)

4.3 外部中断函数流程图 (13)

4.4 显示函数流程图 (14)

4.5 软件说明 (14)

第5章系统调试 (15)

5.1 系统调试说明 (15)

5.2 系统检测 (15)

总结 (18)

参考文献 (19)

附录A 系统总硬件原理图 (20)

附录B 程序清单 (21)

第1章引言

在科学技术高速发展的同时使得社会竞争更趋激烈，人们的生活节奏更快，工作和生活压力随之加剧，亚健康状态广泛存在于白领阶层。同时，广大白领阶层对健康的要求越来越高，并且需要在对自己身体状态有一定了解的同时，要求医疗装置检测的耗时少，使用方便，检测结果数据可靠。

血压在生物医学测量中是一种常用而重要的指标。世界上出现比较完整的血压测量仪器已有一百年的历史。近年来随着科学技术的发展出现了各种新颖的血压测量仪器，特别是电子血压仪的出现，使血压测量变得非常方便。

我们利用光电式脉搏传感器及压力传感器，检测人手指的血压信号，并利用AT89C51单片机进行控制和信号采集，将人体血压和心率等测量值自动显示出来，达到了方便、快捷、准确地测量血压的目的。制成的心率血压测量仪样机性能良好，结构简单，有较好的应用和推广价值。

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第2章心率血压测量仪系统结构

血压脉搏测量仪的设计，必须是通过采集人体血压、脉搏变化引起的一些生物信号，然后把生物信号转化为物理信号，使得这些变化的物理信号能够表达人体的血压、脉搏变化，最后要得出血压值和每分钟的脉搏次数，就需要通过相应的硬件电路及芯片来处理物理变化并存储脉搏次数和血压值。在硬件设计中一般的物理信号就是电压变化，有了这个系统的设计思路，本课题就此开始实施。

2.1 心率血压测量仪的结构

心率血压测量仪是利用光电传感器和压力传感器作为变换原件，把采集到的用于检测脉搏跳动的红外光和血压信号转换成电信号，用电子仪表进行测量和显示的装置。本系统的组成包括光电传感器和压力传感器、信号处理、单片机电路、数码显示、电源等部分。

1．光电传感器和压力传感器

光电传感器即将非电量(红外光)转换成电量的转换元件，它由红外发射二极管和接收三极管组成，它可以将接收到的红外光按一定的函数关系(通常是线性关系)转换成便于测量的物理量(如电压、电流或频率等)输出。

压力传感器即将非电量(压力)转换成电量的转换元件，它由膜片在压力作用下的变形引起力敏电桥与压力成比例的应变，使电桥四臂的电阻发生变化，产生于压力成正比的输出电压。

2．信号处理

即处理光电传感器采集到的低频信号的模拟电路(包括放大、滤波、整形等)和处理压力传感器采集到的信号（包括放大、A/D转换等）。

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3. 单片机电路

即利用单片机自身的定时中断计数功能对输入的脉冲电平进行运算得出心率（包括AT89C51、外部晶振、外部中断等）和血压。

4．数码显示

即把单片机计算得出的结果用8位LED数码管静态扫描来显示，便于直接准确无误的读出数据。

5. 电源

即向光电传感器和压力传感器、信号处理、单片机提供的电源，可以是5V-9V的交流或直流的稳压电源。

2.2 工作原理

本设计采用AT89C51单片机为控制核心，实现心率血压测量仪的基本测量功能。心率血压测量仪硬件框图如下图2.1 所示。

图2.1 心率血压测量仪的工作原理

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当手指放在红外线发射二极管和接收二极管中间，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，红外接收二极管的电流也跟着改变，这就导致红外接收二极管输出脉冲信号。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数码管显示。

血压有两种,一是收缩压:是当心脏收缩把血液打到血管所测得的血压,二是舒张压:是心脏在不收缩所得的压力。当袖带的压力等于血压时,血液开始可以流通而产生所谓的袖带声,这时候也就是收缩压,必须开始从这里做记录,直到最后当袖带声没有的时候,此点即为舒张压。

根据气袖在减压过程中，其压力振荡波的振幅变化包络线来判定血压的。目前比较一致的看法是当气袖压力振荡波的振幅最大的时候，气袖的压力是动脉的平均压。动脉的收缩压对应于振幅包络线的第一个拐点，舒张压对应于包络线的第二个拐点。

收缩压判断的确定：通常采用最大的振幅法，即在放气过程中脉搏波振幅度包络线的上升段，当某一个脉搏波的幅度Ui与Um之比Kd

≤时，就认为此时对应的气袖压力为收缩压。

=

=|（2-1）

Ps*

P

Ks

Ui

Um

舒张压判断的确定：也是用最大的振幅法来判定，不过是在脉搏波振

≤时，就认幅包络线的下降段，当某一个脉搏波的幅度Ui与Um之比Kd

为此时对应的气袖压力为舒张压。

=

=|（2-2）

Pd*

Ui

Um

Kd

P

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