单片机的脉搏血氧饱和度测量仪的研制
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基于单片机的脉搏测量仪的设计
于单片机的脉搏测量仪的设计 摘要 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，能反映出人体心血系统中许多生理疾病的血流特征。根据人体脉搏信号特征，本论文设计了一种基于单片机的脉搏测量系统。 系统采用红外发射与接收二极管充当脉搏传感器来采集脉搏信号。首先将采集到的信号通过低通滤波与放大电路对脉搏信号进行处理，然后，将放大的脉搏信号通过整形电路进行电压基准变化，在经过一次放大电路对整形后的脉搏信号进行放大，将信号转换为AT89S52单片机易于处理的脉冲信号。通过单片机编程对脉冲信号进行处理，测量出一分钟内的脉搏次数，最终在数码管中直观的显示出来。 为了节省时间，一般不会作一分钟的测量，通常是测量10秒钟时间内的脉搏数，再把结果乘以6即得到每分钟的脉搏数。发光二极管可以通过发光的形式显示脉搏的跳动。 关键词：脉搏测量仪；AT89S52；LED；信号处理
目录 引言 (1) 第1章绪论 (2) 1.1 脉搏测量仪介绍 (2) 1.2脉搏测量仪的应用 (2) 第2章主要器件介绍 (3) 2.1 单片机的选择 (3) 2.1.1 AT89S52简介 (3) 2.1.2 AT89S52特点.................................................................................................... . (3) 2.1.3 AT89S52引脚功能说明 (4) 2.2 传感器的选择 (6) 2.2.1 红外发光二极管简介 (6) 2.2.2光敏三极管简介 (7) 2.3 驱动芯片的选择 (7) 2.3.1 74LS245简介 (7) 2.3.2 74LS04简介 (8) 2.4 显示器的选择 (9) 2.4.1 三位共阳八段数码管简介 (9) 2.4.2 八段数码管字形表 (9) 第3章系统硬件设计 (10) 3.1 设计原理 (10) 3.2 外围电路 (10) 3.2.1 电源电路...................................... 错误！未定义书签。 3.2.2 复位电路 (11) 3.2.3 晶振电路 (12) 3.2.4 脉搏信号采集放大电路.......................... 错误！未定义书签。 3.2.5 LED显示电路.................................. 错误！未定义书签。第4章系统软件设计.. (14) 第5章软件调试及仿真 (15) 5.1 软件编译......................................................................................... 错误！未定义书签。 5.2单片机的选择 (17) 5.3系统仿真测试 (16) 结论 (18) 参考文献 (19) 致谢 (20) 附录一 (20) 附录二 (21)
脉搏血氧仪 产品技术要求性能指标
2性能指标 2.1外观与结构 2.1.1外型应端正，色泽应均匀、不应凹凸、裂纹、锋棱、毛刺。 2.1.2外壳紧固应无松动现象。 2.1.3文字和粘贴标记应清晰、准确、牢固。 2.2血氧饱和度 2.2.1测量范围 应为35%～100%。 2.2.2准确度： a)在70%～100% 范围内，误差应不大于±3%； b)70%以下，无准确度要求。 2.2.3血氧饱和度测量分辨率 血氧饱和度测量分辨率应为1%。 2.3脉率 2.3.1测量范围 应为25bpm～250bpm。 2.3.2 准确度 脉率测量误差应为±3bpm。 2.3.3脉率测量分辨率 脉率测量分辨率应为1bpm。 2.4通讯功能（适用于BM2000、BM2000D、BM2000E） 脉搏血氧仪应具有蓝牙通讯功能。 2.5低电提示 脉搏血氧仪应具有低电提示功能。 2.6其它功能 2.6.1续航时间 脉搏血氧仪充满电后，在正常工作条件下，连续进行血氧饱和度和脉率测量，工作时间应不低于10h。 2.6.2网络安全功能(仅提供数据接口) 数据接口传输协议：蓝牙 4.2标准协议。 2.6.3血氧波形显示功能（适用于BM2000、BM2000D、BM2000F） 脉搏血氧仪应具有血氧波形显示功能。 2.6.4旋转显示功能（适用于BM2000） 脉搏血氧仪应具有屏幕旋转显示功能。 2.7安全性能要求 安全性能要求应符合GB 9706.1-2007《医用电气安全通用要求》和YY 0784-2010《医用电气设备医用脉搏血氧仪设备基本安全》的要求。 2.8环境试验要求 环境试验除应符合GB/T14710-2009《医用电器环境要求及试验方法》中气候环境试验Ⅱ组、机械环境试验分组表Ⅱ组及表2的规定。运输试验、电源电压适应能力试验应分别符合GB/T 14710-2009中4章、5章的规定。 2.9电磁兼容要求 电磁兼容要求应符合YY 0505-2012《医用电气设备第1-2部分：安全通用要求并列标准：电磁兼容要求和试验》、YY 0784-2010《医用电气设备-医用脉搏血氧仪设备基本安全和主要性能专用要求》第36条标准和GB 4824-2013《工业、
脉搏血氧饱和度
什么是血氧饱和度？ 血氧饱和度是指红细胞与氧结合达到饱和程度的百分数，即血液中血氧的浓度。 人体血液是通过红细胞与氧结合来携带氧气的。人体的新陈代谢过程是生物氧化过程，而新陈代谢过程中所需要的氧，是通过呼吸系统进人人体血液，与血液红细胞中的血红蛋白，结合成氧合血红蛋白，再输送到人体各部分组织细胞中去，即血液中血氧的浓度。血氧饱和度是反映呼吸、循环功能的一个重要生理参数，是衡量人体血液携带氧的能力指标。 什么是脉搏？脉搏正常范围？ 脉搏即动脉搏动。 正常人的脉搏和心跳是一致的，60-100次/分钟。 老年人较慢，为55到60次/分。 正常人脉率规则，不会出现脉搏间隔时间长短不一的现象。正常人脉搏强弱均等，不会出现强弱交替的现象。
探头型血氧饱和度的正常范围是多少：（插图） 正常人的血液含氧量（血氧饱和度值）为94%-100%，在94%以下为供氧不足。有学者将SpO2<90%定为低氧血症的标准. 监测血氧饱和度有什么作用？ 氧是生命活动的基础，人体代谢过程的每一步都需要氧来配合完成。缺氧是导致许多疾病的根源，严重时直接威胁到人的生命。许多疾病都会造成氧供给的缺乏，因此，对动脉血氧饱和度的实时监测在临床和个人健康管理上十分必要，以便及时评价血氧饱和度的状态，极早地发现低氧血症及疾病转归状况，从而更有效地预防或减少缺氧所致的意外死亡。 爱易通脉搏血氧仪介绍 爱易通脉搏血氧饱和度监测仪原理（插图） 脉搏血氧饱和度仪是通过手指检测到人体的脉搏氧饱和度和脉率。用两种波长的发光二极管发出的红色与红外光透过身体的外周部位，由对侧的光敏传感器检测到透射的光信号，再跟据红光和红外光对氧合血红蛋白与还原血红蛋白的吸收率不同的特性，检测电路先得到脉动动脉血流所导致的光线吸收的变化波形，然后据此计算出脉搏血氧饱和度以及脉率值。
(最新版)基于单片机的脉搏测量仪的设计开题报告毕业论文
本科毕业设计 （ 论文） 开题报告 题目： 基于单片机的脉搏测量仪 的设计 课 题 类 型：设计丁实验研究□论文口 学 生 姓 名： 学 号： 专 业 班 级： 学 院： 信息工程学院 指 导 教 师： 开 题 时 间 年月日 开题报告内容与要求 一、毕业设计（论文）内容及研究意义（价值） 随着科技发展的不断提高， 生命科学和信息科学的结合越来越紧密， 出现了各种新 颖 的脉搏测量仪器，特别是电子脉搏仪的出现，使脉搏测量变得非常方便。 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。科技的创新，脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法，脉搏测量可利用电子仪器测量出精度更就的数据。人体脉搏信号中包含丰富的生理信息，也逐渐引起了临床医生的很大兴趣，达到了方便、快捷、准确的测量脉搏的目的。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。制成的脉搏测量仪器性能良好，结构简单，有较好的应用和推广价值。 脉搏测量仪的设计，必须是通过采集人体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脉搏变化，最后要得出每分钟的脉搏次数，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。在硬件设计中一般的物理信号就是电压变化。本系统的组成包括传感器、信号处理、单片机电路、显示电路、键盘输入等部分。 二、毕业设计（论文）研究现状和发展趋势（文献综述） 随着科学技术的发展，脉搏测量技术也越来越先进，对脉搏的测量精度也越来越高，国内外先后研制了不同类型的脉搏测量仪，脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法，脉搏测量可利用电子仪器测量出精度更就的数据。人体脉搏信号中包含丰富的生理信息，也逐渐引起了临床医生的很大兴趣，达到了方便、快捷、准确在测量脉搏的目的。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。制成的脉搏测量仪器性能良好，结构简单，有较好的应用和推广价值。而其中关键是对脉搏传感器的研究。起初用于体育测量的脉搏测试集中在对接触式传感器的研究，利用此类传感器所研制的指脉、耳脉等测量仪各有其优缺点。指脉测量比较方便、简单，但因为手指上的汗腺较多，指夹常年使用，污染可能会使测量灵敏度下降：耳脉测量比较干净，传感器使用环境污染少，容易维护。但因耳脉较弱，尤其是当季节变化时，所测信号受环境温度影响明显，造成测量结果不准确。过去在医院临床监护和日常中老年保健中出现的日常监护仪器，如便携式电子血压计，可以完成脉搏的测量,但是这种便携式电子血压计利用微型气泵加压橡胶气囊，每次测量都需要一个加压和减压的过程，存在体积庞大、加减压过程会有不适、脉搏检测的精确度低等缺点。 脉搏测量仪的发展主要向以下几个趋势发展： （1）自动测量脉搏并且对所得到的脉搏进行自动分析。目前很多脉搏测量仪都具有检测
(推荐)脉搏血氧仪原理与全面解决方案
脉搏血氧仪原理与全面解决方案 本文导读]：脉搏血氧仪采用无创式技术测量血氧中的氧气含量，测量对象更准确的叫法是血氧饱和度，即SpO2。 今天主要向大家介绍脉搏血氧仪，一个是介绍脉搏血氧仪的工作原理；另外，面临在精确测量时候的挑战，也包括器件选型，最后我们会有几张图片介绍ADI的参考设计。 做过监护血氧仪、指甲式血氧仪都清楚，监护仪里面是带有血氧的模块，还有比较小的指甲式的，就是偏向于家用、个人用的，模式是不一样的。什么是脉搏血氧仪？首先讲一下氧气，大家知道人需要氧气活着，氧气怎么样让人活下去？氧气在血液当中的红细胞，由红细胞通过动脉供养给毛细血管。脉搏血氧仪测量的对于是血氧的饱和度，我们用SpO2，SpO2测量怎么出来？是代表实际含氧量与全氧饱和度的比值。刚才有介绍氧气怎么样传递到人体各个器官、毛细血管，里面就是靠红细胞，红细胞其实很小，非常、非常小，我们这里列了尺寸，是6-8微米的直径，厚度是2微米，每个细胞的寿命是100-120天，会回收再生。这些细胞是骨髓产生的，所以每个细胞需要7天的时间才能产生，跟电子不是直接有关，但如果不了解的话讲一讲还是有点意思。成人的体内细胞产生是每秒钟400万个，我们由荷尔蒙EPO 刺激产生的，运动员会注射这些激素，红细胞越多携带氧气的能力越强，竞赛的过程当中对没有注射的来讲是不公平的，所以在体育激素里面的故事会听到。每个成人有20-30万亿红细胞，男人比女人多20%。主要功能是氧气从肺里面送到人体的器官，保证各个器官的工作，每个红细胞在体内的循环从肺出去然后再回来，大概需要20秒的时间。
什么是脉搏血氧仪？在这个里面我们首先要了解一下HbO2的定义。在肺里面，红细胞是这样的，本身附着血红蛋白，符号是Hb，一种是氧合血红蛋白，就是HbO2，还有还原血红蛋白，从动脉经过毛细血管回到颈脉的时候，氧分子脱落了。这是我红细胞，附带血红蛋白，里面包含四个氧分子，是饱和的血红蛋白分子。血氧的饱和度，典型值是健康人，这个值90%-100%比较正常，但很多情况下跌到60%，这取决于很多因素，其中最重要的因素是病人身体的供血能力比较差，HbO2的读值会下降。 测量的原理，我们拿了最简单的例子，这也是最通常的情况，世界上大多数的血氧仪都是靠
基于51单片机的心率体温测试系统
摘要 本文介绍了一种基于51单片机的心率体温采集系统。首先介绍了51系列单片机的内部相关配置、工作原理以及编程方法，其次介绍了温度传感器PT100的相关测温方法以及通过红外光电传感器TCRT5000对射的方法来抓取人体脉搏信号。此次设计的电路部分主要包括：传感测量电路、放大电路、滤波整形电路、AD转换电路、计数显示电路、控制电路、电源供电电路等。通过按键开始测试，将PT100及TCRT5000输入的微弱信号进行放大整形，最后AD采集转换传送给单片机，在LCD1602上显示相关体温及心率信息。 本次硬件设计基于比较稳定可行、低成本的设计思想，软件设计采用模块化的设计方法，并且详细分析了红外传感器TCRT5000应用于心率测量上以及PT100应用于温度测量上的原理及优点，阐述了其他各配合电路的组成与工作特点，并且通过仿真进行电路的可行性验证，最后完成实物电路的设计，使得本次课题的预期结果得以实现。 关键词：51单片机；传感器；仿真；AD转换 -I
Abstract This paper introduced a heart rate and body temperature acquisition system that based on 51 single chip microcomputer. First the internal configurations of 51 single chip microcomputer are introduced. And the paper also tell how 51 single chip microcomputer works and how can we program on it. Then the method of using temperature sensor PT100 to get body temperature is introduced, and we use infrared photoelectric sensor TCRT5000 to get the pulse signal of human body.The design of the circuit mainly comprises sensing circuit , amplifying circuit, filtering and shaping circuit, AD converting circuit, counting and displaying circuit, controlling circuit, power supplying circuit and so on. When the keyboard is pressed, the system starts to get signal. The small signal from PT100 and TCRT5000 will be amplified and shaped. Then ad converter will change the analog signal into digital signal and send to 51 single chip microcomputer . At last LCD1602 will display the information of body temperature and heart rate. Keywords: Piezoelectric sensors；control circuit；counters；Multisim2001 simulation software control circuit. -II
血氧探头的工作原理
血氧探头定义 血氧探头,全称为血氧饱与度探头(英文SpO2 Sensor/SpO2 Probe),就是指将探头指套固定在病人指端,利用手指作为盛装血红蛋白的透明容器,使用波长660 nm的红光与940 nm的近红外光作为射入光源,测定通过组织床的光传导强度,来计算血红蛋白浓度及血氧饱与度。通过SpO2监护,可以得到SpO2、脉率、脉搏波。应用于各种病人的血氧监护,通常另一端就是接心电监护仪。 血氧饱与度定义 血氧饱与度就是指血液中氧气的最大溶解度,血液中氧气结合主要就是靠血 红蛋白。一般情况下不会发生什么改变,但就是如果在一氧化碳含量较高的环境 下就会发生变化,造成一氧化碳中毒,也就就是煤气中毒,因为一氧化碳与血红蛋 白的亲与性很高,会优先与一氧化碳结合,从而造成血液中氧气含量降低发生危险。正常人体动脉血的血氧饱与度为98% 、静脉血为75%。 一般认为SpO2正常应不低于94%,在94%以下为供氧不足。有学者将 SpO2<90%定为低氧血症的标准,并认为当SpO2高于70%时准确性可达±2%,SpO2低于70%时则可有误差。临床上曾对数例病人的SpO2数值,与动脉血氧饱与度数值进行对照,认为SpO2读数可反映病人的呼吸功能,并在一定程度上*脉血氧的 变化。胸外科术后病人除个别病例临床症状与数值不符需作血气分析外,常规应用脉搏血氧饱与度监测,可为临床观察病情变化提供有意义的指标,避免了病人 反复采血,也减少护士的工作量,值得推广。 血氧探头工作原理 1、功能与原理 脉搏血氧饱与度SpO2指的就是血氧含量与血氧容量的百分比值。SpO2作为一种无创的、反应快速的、安全的、可靠的连续监测指标,已经得到公认。 目前在麻醉、手术以及PACU与ICU中得以广泛使用。根据氧合血红蛋白(HbO2)与还原血红蛋白(Hb)在红光与红外光区域的光谱特性,可知在红光区(600～ 700nm)HbO2与Hb的吸收差别很大,血液的光吸收程度与光散射程度极大地依赖 于血氧饱与度;而在红外光谱区(800～1000nm),则吸收差别较大,血液的光吸收 程度与光散射程度主要与血红蛋白含量有关,所以,HbO2与Hb的含量不同吸收光谱也不同,因此血氧饱与度仪血液导管中的血无论就是动脉血还就是静脉血饱与 度仪均能根据HbO2与Hb的含量准确地反映出血氧饱与度。 血液在波长660nm附近与900nm附近反射之比(ρ660/900)最敏感地反映出 血氧饱与度的变化,临床一般血氧饱与度仪(如泰嘉电子Taijia饱与度仪、脉搏血氧仪)也采用该比值作为变量。在光传导的途径上,除动脉血血红蛋白吸收光外,其她组织(如皮肤、软组织、静脉血与毛细血管血液)也可吸收光。但入射光经过手指或耳垂时,光可被搏动性血液与其她组织同时吸收,但两者吸收的光强度就 是不同的,搏动性动脉血吸收的光强度(AC)随着动脉压力波的变化而改变。而其
基于单片机的脉搏测量仪的设计
意义：医院的护士每天都要给住院的病人把脉记录病人每分钟脉搏数，方法是用手按在病人腕部的动脉上，根据脉搏的跳动进行计数。为了节省时间，一般不会作1分钟的测量，通常是测量10秒钟时间内心跳的数，再把结果乘以6即得到每分钟的心跳数，即使这样做还是比较费时，而且精度也不高。而该系统以AT89C51单片机为核心，以红外发光二极管和光敏三极管为传感器，并利用单片机系统内部定时器来计算时间，由光敏三极管感应产生脉冲，单片机通过对脉冲累加得到脉搏跳动次数，时间由定时器定时而得。系统运行中能显示脉搏次数和时间，系统停止运行时，能够显示总的脉搏次数和时间。 目的：实现脉搏波的实时存储并可实现与上位机( PC 机) 的实时通讯,作为多参数病人中心监护系统的一个模块完成心率检测和脉搏波形显示。 2.1 光电脉搏测量仪的结构 光电脉搏测量仪是利用光电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、信号处理、单片机电路、数码显示、电源等部分。 1．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。 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)。 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）。 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、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。
基于单片机的心率设计设计
基于单片机的心率设计设计
毕业设计（论文）题目心率监测系统设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
血氧仪的测试原理
血红蛋白是血细胞的重要组成部分，它负责将氧气从肺部输送到身体的其它组织。血红蛋白在任一时刻所含的氧气量被称为血氧饱和度(即SpO2)。血氧饱和度是反映人体呼吸功能及氧含量是否正常的重要生理参数，它是显示我们人体各组织是否健康的一个重要生理参数。严重缺氧会直接导窒息、休克、死亡等悲剧的发生。 在肺部，氧气附着在受红细胞约束的蛋白质上，称为血色素（符号Hb），血液中的血色素有两种形态：氧合血红蛋白(HbO2)和还原血红蛋白(Hb)，则 血氧饱和度SpO2= (HbO2x100)/( HbO2+Hb)x100% 血氧仪的测试原理是：氧合血红蛋白和还原血红蛋白在可见光和接近红外线的频谱范围内具有不同的吸收特性，还原血红蛋白吸收较多的红色频率光线，吸收较少的红外频率光线；而氧合血红蛋白吸收较少的红色频率光线，吸收较多的红外频率光线。这个区别是SpO2测量系统的最基本依据。 为测量人体对红光和红外光线的吸收。红色和红外线发光二极管位置相互靠得尽可能近，发射的光线可透过人体内的单组织点。先由响应红色和红外光线的单个光电二极管接收光线，然后由互阻放大器产生正比于接收光强的电压。红色和红外LED通常采用时间复用的方式，因此相互间不会干扰。环境光线经估计将从每个红色和红外光线中扣除。测量点包括手指、脚趾和耳垂。 脉搏血氧仪提供了以无创方式测量血氧饱和度或动脉血红蛋白饱和度的方法。脉搏血氧仪的工作原理基于动脉搏动期间光吸收量的变化。分别位于可见红光光谱(660纳米)和红外光谱(940纳米)的两个光源交替照射被测试区(一般为指尖或耳垂)。在这些脉动期间所吸收的光量与血液中的氧含量有关。微处理器计算所吸收的这两种光谱的比率，并将结果与存在存储器里的饱和度数值表进行比较，从而得出血氧饱和度。 典型的血氧仪传感器有一对LED，它们通过病人身体的半透明部位(通常是指尖或耳垂)正对着一个光电二极管。其中一个LED是红光的，波长为660nm；另一个是红外线的，波长是940nm。血氧的百分比是根据测量这两个具有不同吸收率的波长的光通过身体后计算出的。 图1：基于ADI的ADuC7024的血氧仪电路框图。
基于单片机的脉搏测试仪的设计
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/f511043369.html, 基于单片机的脉搏测试仪的设计 作者：刘莹李娜冯暖 来源：《中小企业管理与科技·下旬》2011年第01期 摘要：人体脉搏波包含了许多重要的生理和病理信息，尤其是与人体心血管系统相关的信息，所以它是生物医学检测中的一个重要的生理指标。中外医学对脉搏的研究都很重视。因此，对脉搏波的准确、快速而方便地检测，成为临床医学中的一个非常重要的研究方向。而高质量脉搏信号的获取和有效的脉搏信号处理方法对与疾病相关的参数的计算分析起着决定性的作用。这里介绍的智能人体心率检测装置可以实现人体指端的无创测量，测试过程简单，能精确测量出心跳次数，实现数据显示上、下限报警功能。 关键词：单片机脉搏测试仪 1 装置组成及工作原理 此设计以单片机AT89C2051为核心，由光电传感器采集脉搏信号，经过前置放大电路、滤波电路、积分和比较电路后得到与脉搏相关的脉冲信号，该脉冲信号作为中断信号交由单片机进行脉冲周期的计算。然后得出每分钟的脉搏搏动次数(即心率)，并在数码管上显示心率，同时利用软件实现上下限报警功能，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 装置硬件电路设计 2.1 传感器及信号处理电路 由于在人体指尖组织中的动脉成分含量高，而且指尖厚度相对其他人体组织而言比较薄，透过手指后检测到的光强相对较大，因此光电式脉搏传感器的测量部位在人体指尖。将一对红外发射与接收探头置于手指两侧，当动脉血管随心脏周期性的收缩和舒张，动脉血管的血液容积随之发生变化时，红外接收探头便接收到随心脏周期性地收缩和舒张的动脉搏动光脉冲信号，从而采集到心脏搏动信号。 检测心率的传感器采用红外对管HRl068C-05Y2和PT331C。由于从人体手指采集到的生理信号十分微弱，其幅度一般在微伏到毫伏的数量级范围，而且在测试过程中由于肢体动作以及较强的工频干扰而产生大量的噪声。同时要将采集到的脉搏信号经过前置级放大电路进行高倍放大，这就要求电路具有高增益和高共模抑制比，至少在80dB以上，即集成运放要有很高的共模抑制比和极低的零漂等，所选的电阻参数要尽量精确。放大电路由电阻网络和OP07组成。 由于内外噪声及50Hz工频干扰等因素，即使电路具有很高的共模抑制比，但是脉搏信号非常微弱，淹没在于扰信号中，由于脉搏信号主峰频率在1Hz左右，能量较强的分量也在
基于单片机的心率计设计毕业设计论文
基于单片机的心率计设计 摘要 心率是指单位时间内心脏搏动的次数，包含了许多重要的生理、病理信息，特别是与心脑血管相关的信息，是生物医学检测中一个重要的生理指标，也是临床常规诊断的生理指标；因此迅速准确地测量心率便显得尤为重要。随着医疗水平和人们生活水平的提高，快速、准确、便携式心率计便成为一种新的发展趋势，同时伴随着单片机技术的发展，基于单片机的便携式心率计便不失为一个好的选择。 本心率计共有三大部分，分别为：传感器部分、信号处理部分、单片机控制部分。传感器部分采用光电式传感器实现对信号采集；信号处理部分则采用放大、滤波、波形变换等方法实现信号的有效处理；而单片机部分则实现对心率的计数和显示功能。通过这三部分的有效组合初步实现对人体心率的一个有效计数。 信号采集采用光电式传感器通过对手指末端透光度的监测，实现信号的采集；信号放大则采用四运放运算放大器LM324，波形变换采用555定时器构成反向施密特触发器；单片机控制模块则采用AT89C51微处理器和相关元器件通过C语言编程实现计数和显示功能。 关键词：心率，光电式传感器，信号处理，AT89C51
DESIGN OF HEART RATE METER BASED ON MCU ABSTRACT Heart rate is refering to the number in unit time of the heart beating, contains many important physiological and pathological information, especially information associated with cardiovascular, biomedical detection an important physiological indexes, and routine clinical diagnosis of physiological indexes; so quickly and accurately measuring heart rate appears to be particularly important. With the improvement of medical level and people's living standards, rapid, accurate and portable heart rate meter has become a new trend, accompanied by the development of SCM technology, will not be regarded as a good choice of meter based on microcontroller portable heart rate. Heart rate meter consists of three parts, respectively: sensor part, signal processing part, MCU control part. Part of the sensor using photoelectric sensor achieved the signal of the signal acquisition; signal processing part uses the amplification, filtering, waveform transform method to effectively d eal with; and part of SCM is to achieve counting on heart rate and display function. Through the effective combination of these three parts, an effective count of human heart rate is realized.. Signals were collected using photoelectric sensor through the monitoring of the degree of light at the end of a finger, to realize the signal acquisition; signal amplification four operational amplifier LM324 operational amplifier is used, the waveform transform the 555 timer constitute reverse Schmitt trigger; MCU control module is used AT89C51 microprocessor and related components by C language programming counting and display function. KEY WORDS: heart rate, sensor photoelectric, signal processing, AT89C51
脉搏血氧仪设备临床评价技术指导原则
脉搏血氧仪设备临床评价技术指导原则 本指导原则旨在指导注册申请人对脉搏血氧仪设备（以下简称血氧仪）临床评价资料的准备及撰写，同时也为技术审评部门审评血氧仪临床评价资料提供参考。 本指导原则是对血氧仪临床评价的一般性要求，申请人应依据产品的具体特性确定其中内容是否适用，若不适用，需具体阐述理由及相应的科学依据，并依据产品的具体特性对临床评价资料的内容进行充实和细化。 本指导原则是供申请人和审查人员使用的指导文件，不涉及注册审批等行政事项，亦不作为法规强制执行，如有能够满足法规要求的其他方法，也可以采用，但应提供详细的研究资料和验证资料。应在遵循相关法规的前提下使用本指导原则。 本指导原则是在现行法规、标准体系及当前认知水平下制定的，随着法规、标准体系的不断完善和科学技术的不断发展，本指导原则相关内容也将适时进行调整。 一、范围 本指导原则适用于脉搏血氧仪设备，在医疗器械分类目录中的分类编码为6821。 脉搏血氧仪设备通过光信号与组织的相互作用，利用脉动
血流导致组织光学特性的依赖于时间的变化，用于无创的测量脉搏血氧饱和度(SpO2)和脉搏率(PR，即Pluse Rate)。 脉搏血氧仪设备包括脉搏血氧仪主机、血氧探头和探头延长电缆（如提供），其中探头延长电缆和血氧探头可组合成单一的部件。 本指导原则所述的血氧仪包含预期测量和监护脉搏血氧饱和度的各种设备或系统。血氧仪可以单次测量或连续测量脉搏血氧饱和度，或是独立设备，或集成在多参数模块的设备或系统中。血氧仪可以使用透射、反射或散射方式，透射、反射或散射方式指的是血氧探头几何结构，而不是指血氧仪的原理、光在血红蛋白上的作用机理。 本指导原则对于血氧仪的测量部位、预期使用环境等不做限制，例如，血氧仪的测量部位包含但不限于手、手指、足、前额、耳、鼻和背，等等；血氧仪预期在医疗机构或在家庭中使用。 二、基本要求 制造商应提供血氧仪的下述信息： (一)综述信息 1.临床机理、工作原理/作用机理、实现方法，例如，功能血氧饱和度或氧合血红蛋白、脉搏血氧饱和度的测量原理； 2.设计特点和功能；
压电传感器SC0073脉搏测量仪设计讲解
大连民族学院机电信息工程学院 自动化系 单片机系统课程设计报告 题目：脉搏测量仪设计 专业：自动化 班级：自动化103 学生姓名：王宏刚，勾延伟，金文杰 指导教师：陈晓云，张秀春 设计完成日期：2012年11月28日
目录 1任务分析和性能指标 (1) 1.1任务分析 (1) 1.2性能指标 (1) 2总体方案设计 (2) 2.1硬件方案 (2) 2.1.1传感器 (2) 2.1.2 信号处理 (2) 2.1.3 单片机 (2) 2.1.4 电源 (2) 2.2软件方案 (2) 3硬件设计与实现 (4) 3.1前置放大电路 (4) 3.2二阶有源滤波电路 (4) 3.3波形整形电路 (5) 3.4单片机接口电路 (6) 4软件设计与实现 (7) 4.1主程序 (7) 5 调试及性能分析 (8) 5.1调试分析 (8) 总结 (9) 参考文献 (10) 附录1 元器件清单 (11) 附录2 调试系统照片 (12) 附录3源代码 (13)
1任务分析和性能指标 1.1任务分析 医院的护士每天都要给住院的病人把脉记录病人每分钟脉搏数，方法是用手按在病人腕部的动脉上，根据脉搏的跳动进行计数。为了节省时间，一般不会作1分钟的测量，通常是测量10秒钟时间内心跳的数，再把结果乘以6即得到每分钟的心跳数，即使这样做还是比较费时，而且精度也不高。为了提高脉搏测量的精确与速度，多种脉搏测量仪被运用到医学上来，从而开辟了一条全新的医学诊断方法。 随着科学技术的发展，脉搏测量技术也越来越先进，对脉搏的测量精度也越来越高，国内外先后研制了不同类型的脉搏测量仪，而其中关键是对脉搏传感器的研究。 动态微压传感器是一种高性能、低成本的压电式小型压力传感器，产品采用压电薄膜作为换能材料，动态压力信号通过薄膜变成电荷量，在经传感器内部放大电路转换成电压输出。该传感器具有灵敏度高，抗过载及冲击波能力强，抗干扰性好、操作简便、体积小、重量轻、成本低等特点，广泛应用于医疗、工业控制、交通、安全防卫等领域。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,因此必需经过放大和后级滤波以满足采集的要求。 1.2性能指标 系统能准确测量人的脉搏次数，一分钟误差不超过1次，有直观的显示系统。系统要求有自己设计电路部分。
基于单片机的脉搏测量器设计
东北石油大学课程设计 2013年7 月7 日
东北石油大学课程设计任务书 课程：单片机的控制系统课程设计 题目：基于单片机的脉搏测量器设计 专业：自动化姓名：学号：1006011401 主要内容、基本要求、主要参考资料等 主要内容： 基于单片机的脉搏测量器设计，主要内容如下： 1、要求通过手指测量脉搏跳动； 2、准确测量出1分钟内脉搏跳动的次数； 3、通过数码管显示出1分钟内脉搏跳动的次数； 4、通过发光二极管显示脉搏的跳动。 基本要求： 1、熟悉51系列单片机系统的基本构成和工作原理。 2、设计并实现具有复位功能的单片机最小系统。 3、掌握51系列单片机I/O、定时器等操作方法。 4、掌握单片机的一般编程技巧。 参考资料： 1、张毅刚．单片机原理及应用[M].北京：高等教育出版社,2010. 2、蔡美琴．MCS-51系列单片机系统及其应用[M].北京：高等教育出版社,2004. 3、朱国富，廖明涛，王博亮.袖珍式脉搏波测量仪[J].电子技术应用.1998年.第1期. 4、刘云丽，徐可欣等.微功耗光电式脉搏测量仪[J].电子测量技术.2005年.第2期. 5、程咏梅，夏雅琴，尚岚.人体脉搏波信号检测系统[J].北京生物医学工程.2006年.第 25卷 完成期限2013-7-7 指导教师 专业负责人 2013年6月28日
目录 第1章绪论 0 第2章系统结构及主要元器件 0 2.1 系统结构 0 2.2 元器件清单 0 2.3 单片机AT89S52功能介绍 0 2.4 半导体发光二极管工作原理、特性及应用 (3) 第3章硬件设计 (4) 3.1 单片机复位电路设计 (5) 3.2 单片机晶振电路设计 (5) 3.3 红外发射和接收电路的设计 (6) 3.4 7SEG-MPX4-CC与单片机接口电路 (7) 3.5 电路原理图 (8) 第4章软件设计 (9) 4.1 程序流程图 (10) 4.2 程序清单 (10) 第5章系统仿真及调试 (12) 5.1系统Proteus仿真图 (12) 结论 (14) 参考文献 (15)
脉搏血氧仪校准规范
脉搏血氧仪校准规范 1范围 本规范适用于光电式的脉搏血氧仪、脉搏血氧计以及多参数监护仪中脉搏血氧监护部分的校准。 2引用文件 本规范引用了下列文件： JJF（京）31—2003脉搏血氧计校准规范 JJF 1542—2015血氧饱和度模拟仪校准规范 YY 0784—2010医用电气设备医用脉搏血氧仪设备基本安全和重要性能专用要求 ISO 9919:2005(E) Medical electrical equipment – Particular requirements for the basic safety and essential performance of pulse oximeter equipment for medical use. ISO 80601-2-61:2011《医用电气设备第2-61部分：医用脉搏血氧仪设备的基本安全和基本性能专用要求》 凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本规范。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。 3术语和计量单位 3.1 血氧饱和度 Blood Oxygen Saturation 指动脉血氧与血红蛋白结合的程度，是单位血红蛋白含氧百分数，%。 3.2 动脉氧饱和度S a O2 通常使用有创采血方式测得，表示动脉血中与氧结合的功能血红蛋白分数，用来确定脉搏血氧 饱和度S p O2的测量误差。 3.3 脉搏血氧饱和度S p O2 由脉搏血氧仪测得的动脉血氧饱和度，是对动脉氧饱和度S a O2的估计值，%。 3.4 脉搏频率值 Pulse Rate 每分钟动脉搏动的次数即为脉搏频率，脉搏频率可在人体指尖处采集，次/分。 3.5 脉搏血氧仪 Pulse Oximeter 采用分光光度测定法，测量人体内动脉血氧饱和度的一种光电测量仪器。
血氧探头的工作原理
血氧探头，全称为血氧饱和度探头（英文SpO2 Sensor/SpO2 Probe），是指将探头指套固定在病人指端，利用手指作为盛装血红蛋白的透明容器，使用波长660 nm的红光和940 nm的近红外光作为射入光源，测定通过组织床的光传导强度，来计算血红蛋白浓度及血氧饱和度。通过SpO2监护，可以得到SpO2脉率、脉搏波。应用于各种病人的血氧监护，通常另一端是接心电监护仪。 血氧饱和度定义 血氧饱和度是指血液中氧气的最大溶解度，血液中氧气结合主要是靠血红蛋白。一般情况下不会发生什么改变，但是如果在一氧化碳含量较高的环境下就会发生变化，造成一氧化碳中毒，也就是煤气中毒，因为一氧化碳与血红蛋白的亲和性很高, 会优先与一氧化碳结合，从而造成血液中氧气含量降低发生危险。正常人体动脉血的血氧饱和度为98% 、静脉血为75%。 一般认为SpO2正常应不低于94%在94%以下为供氧不足。有学者将 SpO2<90定为低氧血症的标准，并认为当SpO2高于70%寸准确性可达± 2% SpO2 低于70%寸则可有误差。临床上曾对数例病人的SpO2数值，与动脉血氧饱和度数值进行对照，认为SpO2读数可反映病人的呼吸功能，并在一定程度上*脉血氧的变化。胸外科术后病人除个别病例临床症状与数值不符需作血气分析外，常规应用脉搏血氧饱和度监测，可为临床观察病情变化提供有意义的指标，避免了病人反复采血，也减少护士的工作量，值得推广。 血氧探头工作原理 1、功能与原理 脉搏血氧饱和度SpO2指的是血氧含量与血氧容量的百分比值。SpO2作为一种无创的、反应快速的、安全的、可靠的连续监测指标，已经得到公认。 目前在麻醉、手术以及PACU口ICU中得以广泛使用。根据氧合血红蛋白（HbO2）和还原血红蛋白（Hb）在红光和红外光区域的光谱特性，可知在红光区（600? 700nm）HbO和Hb的吸收差别很大，血液的光吸收程度和光散射程度极大地依赖于血氧饱和度；而在红外光谱区（800?1000nm）,则吸收差别较大，血液的光吸收程度和光散射程度主要与血红蛋白含量有关，所以，HbO2和Hb的含量不同吸 收光谱也不同，因此血氧饱和度仪血液导管中的血无论是动脉血还是静脉血饱和度仪均能根据HbO2和Hb的含量准确地反映出血氧饱和度。 血液在波长660nm附近和900nm附近反射之比（p 660/900）最敏感地反映出血氧饱和度的变化，临床一般血氧饱和度仪（如泰嘉电子Taijia 饱和度仪、脉搏血氧仪）也采用该比值作为变量。在光传导的途径上，除动脉血血红蛋白吸收光外，其他组织（如皮肤、软组织、静脉血和毛细血管血液）也可吸收光。但入射光经过手指或耳垂时，光可被搏动性血液和其他组织同时吸收，但两者吸收的光强度是不同的，搏动性动脉血吸收的光强度（AC随着动脉压力波的变化而改变。而其他组织吸收的光强度（DC不随搏动和时间而改变，由此，就可计算出在两 个波长中的光吸收比率R R=（AC660/DC660）/（AC940/DC940） R与SpO2呈负相