数字人体心率检测仪的设计[1].
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关键词:心率;检测仪;压电陶瓷;通信中图分类号:T N99
收稿日期:2005210225;修回日期:2006203202。
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。
BL发出断续的“嘀、嘀……”报警声。
图7
声光报警电路
3软件的设计
系统主程序流程图如图8所示。
图8系统程序流程
・
87・・电子技术应用・电子工程师2006年7月
主要有显示驱动程序、按键处理程序、I N T0中断
服务程序、AT24C02驱动存储程序、串口通信程序等。
4结束语
通过实际设计制作,并与市场现有心率检测仪相对比,结果表明本设计具有体积小、重量轻、成本低、使用方便、测量准确等优点,有较好的应用前景。
门控振荡器。其中,U6A和U6B组成低频振荡器,振荡频率约1Hz,R5为下拉电阻,常态下使U C =0V。仅当测量数据在报警范围内时由单片机的P1.6提供一个高电平电路才起振,B 0端交替输出的高、低电平经Q1,使发光二极管闪烁发光;U6C和U6D组成音频振荡器,振荡频率约1kHz。仅当B O =1时第2级振荡器才起振,通过达林顿管Q2、输出变压器T驱动扬声器
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。
图2传感器及信号处理电路
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绵垫以传递脉冲信号;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,
2.Shandong Lai w u Special Steel Fact ory,Lai w u 271100,China
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。
图3键盘电路
・
77・第32卷第7期2006年7月 电子工程师E LECTRON I C E NGI N EERVol
.32No .7
Jul .2006
因为I/O口够用,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、存测量结果及清除记忆数据等操作。2.3显示电路
。
图4显示电路
2.4记忆存储电路
记忆存储电路见图5。存储芯片采用AT24C02。
S DA为串行数据输入/输出引脚;SCL为串行同步时钟输入端;A0、A1及A2是片选信号输入端;TEST引脚是写保护,接地时表示不保护,测量完心率数据后想要保存时就按一下存储按键K3,单片机就通过P2.1给AT24C02提供合适的时钟,然后将数据存入指定地址。当然,控制字、地址和数据是分3次输入的,并且在每段之间要求AT24C02提供给单片机一个应答信号。此外,在读写数据前后要加开始和停止位
参 考 文 献
[1]P ONT M J.使用8051系列微控制器开发可靠应用[M ].
北京:中国电力出版社,2004.
[2]龚建伟,熊光明.V isual C++/Turbo C串口通信编程实践
[M ].北京:电子工业出版社,2004.
[3]陈尔绍.传感器实用装置制作集锦[M ].北京:人民邮电
出版社,1999.
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P1.1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。图中6个数码管,前3个用来显示被测人的序号,后3个用来显示每分钟心跳次数;ULN2803是8反相驱动器,作为位增强驱动器
数字人体心率检测仪的设计
范红刚1
,冯 成2
,胡建国2
,张莉娟
1
(1.黑龙江科技学院电气与信息工程学院,黑龙江省哈尔滨市150027;
2.山东莱芜特殊钢厂,山东省莱芜市271100
摘 要:介绍了以AT89C51为控制核心的数字人体心率检测仪的系统组成及工作原理,给出了系统软硬件设计方法。实验结果表明,该检测仪能够精确完成实时测量及1m in定时测量两种测量方式,同时具有实时显示、报警、掉电存储、测量数据上传PC机等功能。实际应用结果表明,该检测仪具有使用方便、测量准确、成本低等优点,有广阔的应用前景。
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芯片,外辅少量硬件电路,完成数据处理、记忆、显示、
通信等功能
。
图1数字人体心率检测仪原理框图
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的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/m in或小于45次/m in时进行报警以提醒医生注意。
The Desi gn of D i git al Heart 2rate M easuri n g I nstru ment
FAN Honggang 1
,FENG Cheng 2
,HU J i a nguo 2
,ZHANG L ijuan 1
(1.Heil ongjiang I nstitute of Science and Technol ogy,Haerbin 150027,China;
。
图5记忆存储电路
2.5通信电路
通信电路的功能是将单片机测量的心率数据Fra Baidu bibliotek传
PC机。本电路采用一片MAX232芯片将TT L电平转换成PC机所能识别的电平,再通过一个标准的9针接口与PC机连接。外围电路非常简单,只需要5个0.1μF的电容器,具体电路如图6所示
。
图6通信电路
2.6声光报警电路
声光报警电路见图7。由与非门74F00构成2级
收稿日期:2005210225;修回日期:2006203202。
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。
BL发出断续的“嘀、嘀……”报警声。
图7
声光报警电路
3软件的设计
系统主程序流程图如图8所示。
图8系统程序流程
・
87・・电子技术应用・电子工程师2006年7月
主要有显示驱动程序、按键处理程序、I N T0中断
服务程序、AT24C02驱动存储程序、串口通信程序等。
4结束语
通过实际设计制作,并与市场现有心率检测仪相对比,结果表明本设计具有体积小、重量轻、成本低、使用方便、测量准确等优点,有较好的应用前景。
门控振荡器。其中,U6A和U6B组成低频振荡器,振荡频率约1Hz,R5为下拉电阻,常态下使U C =0V。仅当测量数据在报警范围内时由单片机的P1.6提供一个高电平电路才起振,B 0端交替输出的高、低电平经Q1,使发光二极管闪烁发光;U6C和U6D组成音频振荡器,振荡频率约1kHz。仅当B O =1时第2级振荡器才起振,通过达林顿管Q2、输出变压器T驱动扬声器
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。
图2传感器及信号处理电路
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绵垫以传递脉冲信号;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,
2.Shandong Lai w u Special Steel Fact ory,Lai w u 271100,China
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。
图3键盘电路
・
77・第32卷第7期2006年7月 电子工程师E LECTRON I C E NGI N EERVol
.32No .7
Jul .2006
因为I/O口够用,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、存测量结果及清除记忆数据等操作。2.3显示电路
。
图4显示电路
2.4记忆存储电路
记忆存储电路见图5。存储芯片采用AT24C02。
S DA为串行数据输入/输出引脚;SCL为串行同步时钟输入端;A0、A1及A2是片选信号输入端;TEST引脚是写保护,接地时表示不保护,测量完心率数据后想要保存时就按一下存储按键K3,单片机就通过P2.1给AT24C02提供合适的时钟,然后将数据存入指定地址。当然,控制字、地址和数据是分3次输入的,并且在每段之间要求AT24C02提供给单片机一个应答信号。此外,在读写数据前后要加开始和停止位
参 考 文 献
[1]P ONT M J.使用8051系列微控制器开发可靠应用[M ].
北京:中国电力出版社,2004.
[2]龚建伟,熊光明.V isual C++/Turbo C串口通信编程实践
[M ].北京:电子工业出版社,2004.
[3]陈尔绍.传感器实用装置制作集锦[M ].北京:人民邮电
出版社,1999.
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P1.1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。图中6个数码管,前3个用来显示被测人的序号,后3个用来显示每分钟心跳次数;ULN2803是8反相驱动器,作为位增强驱动器
数字人体心率检测仪的设计
范红刚1
,冯 成2
,胡建国2
,张莉娟
1
(1.黑龙江科技学院电气与信息工程学院,黑龙江省哈尔滨市150027;
2.山东莱芜特殊钢厂,山东省莱芜市271100
摘 要:介绍了以AT89C51为控制核心的数字人体心率检测仪的系统组成及工作原理,给出了系统软硬件设计方法。实验结果表明,该检测仪能够精确完成实时测量及1m in定时测量两种测量方式,同时具有实时显示、报警、掉电存储、测量数据上传PC机等功能。实际应用结果表明,该检测仪具有使用方便、测量准确、成本低等优点,有广阔的应用前景。
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芯片,外辅少量硬件电路,完成数据处理、记忆、显示、
通信等功能
。
图1数字人体心率检测仪原理框图
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的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/m in或小于45次/m in时进行报警以提醒医生注意。
The Desi gn of D i git al Heart 2rate M easuri n g I nstru ment
FAN Honggang 1
,FENG Cheng 2
,HU J i a nguo 2
,ZHANG L ijuan 1
(1.Heil ongjiang I nstitute of Science and Technol ogy,Haerbin 150027,China;
。
图5记忆存储电路
2.5通信电路
通信电路的功能是将单片机测量的心率数据Fra Baidu bibliotek传
PC机。本电路采用一片MAX232芯片将TT L电平转换成PC机所能识别的电平,再通过一个标准的9针接口与PC机连接。外围电路非常简单,只需要5个0.1μF的电容器,具体电路如图6所示
。
图6通信电路
2.6声光报警电路
声光报警电路见图7。由与非门74F00构成2级