(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

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基于单片机设计的脉搏测量仪)

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毕业设计任务书扬州工业职业技术学院电子信息工程系09 届毕业设计(论文)开题报告书第三部分毕业设计报告目录第一章引言 (7)第二章硬件电路设计 (8)2.1 AT89C2051主要性能 (8)2.2AT89C2051的结构框图 (10)2.3AT89C2051的引脚说明 (11)2.4 复位电路 (12)2.5 振荡电路 (13)第三章基本结构模块 (13)3.1 脉搏波检测电路 (14)3.2 脉搏信号拾取电路 (14)3.3 信号放大 (16)3.4 波形整形部分 (18)第四章整体电路分析 (19)4.1 光发射电路 (19)4.2 光电转换电路 (19)4.3 信号采集及处理系统 (20)4.4 过采样技术的应用 (20)4.5 整体硬件电路设计 (21)第五章软件设计 (23)5.1 程序设计 (23)5.2 程序源代码 (24)结束语 (29)致谢 (29)参考文献 (30)基于单片机设计的脉搏测量仪周静0601电气技术[摘要] 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。

本文介绍一种用单片机制作的脉搏测量仪,只要人把手指放在传感器内2秒钟就可以精确测量出每分钟脉搏数,测量结果用三位数字显示。

[关键词]:AT89C2051 单片机脉搏测量仪Single-chip design based on the pulse measuring instrumentZhou Jing0601 Electrical TechnologyAbstract: Nurse hospital wants to give in hospital every day the patient takes the pulse to record the patient each minute pulse number, the method is with the hand according to on the patient wrist's department artery, carries on the counting according to pulse's beat. For the saving of time, will not make 1 minute survey generally, usually will be surveys in 10 seconds time palpitation's number, will be multiplied by again the result 6 namely obtains each minute palpitation number, even if will do this is quite time-consuming, moreover the precision will not be high. This article introduced that one kind the pulse measuring instrument which manufactures with the monolithic integrated circuit, so long as the human places the finger in the sensor 2 seconds to be possible the precision measuring each minute pulse number, the measurement result showed with three digit. Key words: AT89C2051 monolithic integrated circuit pulse measuring instrument第一章引言脉搏测量属于检测有无脉博的测量,有脉搏时遮挡光线,无脉搏时透光强,所采用的传感器是红外接收二极管和红外发射二极管。

基于单片机的脉搏测量仪的设计

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。

(完整版)基于C51单片机的脉搏测量仪毕业设计论文

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摘要脉搏传感器采样脉搏信号,采用STC89C51单片机作为控制器,脉搏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。

脉搏次数超限时用蜂鸣器报警。

三极管加大功率,驱动器件工作。

单片机软件设计,设置中断向量,编程执行。

关键词:STC89C51单片机、脉搏测量仪、软件设计Abstract:Pulse sensor sampling pulse signal, using STC89C51 MCU as controller, pulse sensor output square wave into single chip microcomputer chip, each receiving a pulse waveform, digital tube counting time. Pulse frequency overrun with buzzer alarm. The three transistor to increase power, driving device. MCU software design, set the interrupt vector, programming executive.Key words: STC89C51 monolithic integrated circuit. pulse measuring instrument. Software design.目录引言 (1)1 系统方案选择与论证 (1)1.1 任务 (1)1.2 要求 (1)1.3 系统基本方案 (1)1.3.1各个部分电路的方案选择及论证 (1)1.3.2系统各模块的最终方案 (2)2.系统硬件设计 (3)2.1单片机处理电路 (3)2.1.1STC89C51系列单片机的主要性能特点 (3)2.1.2C51系列单片机的基本组成 (4)2.2 复位电路 (6)2.2.1单片机复位电路 (6)2.2.2测试复位电路 (7)2.3 振荡电路 (7)2.4 脉搏传感器部分 (8)2.4.1HK-2000A 集成化脉搏传感器 (8)2.4.2脉搏传感器接收电路 (9)2.4.3电源电路 (10)2.5显示报警部分 (10)2.5.1数码管显示电路 (10)2.5.2报警电路 (11)3 软件设计 (11)3.1 程序设计 (11)3.2 程序调试 (13)4结论 (18)谢辞 (19)参考文献 (20)附录 (21)引言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,能反映出人体心血管系统中许多生理疾病的血流特征。

单片机的脉搏测量仪开题报告

单片机的脉搏测量仪开题报告
毕业设计(论文)开题报告
题目名称 学生姓名 李向荣
光电脉搏测量仪设计
专业 电子信息科学与技术 班级
一、选题的目的意义
随着经济和科学技术的快速发展,人们对脉搏测量技术、测量 精度的要求也越来越高,尽管在国内外研制了不同类型的脉搏测量 仪,但都存在各种这样那样的不足。近年来世界各地在研制中医脉 象仪方面取得很大的发展,国内一些地方也成立了跨学科研究协作 组,其中关键是对脉搏传感器的研究。脉搏主要由人体动脉舒张和 收缩产生的,在人体指尖,组织中的动脉成分含量高,因此光电式 脉搏传感器的测量部位通常在人体指尖。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。具有结构简单、无损伤、精度高、可重复使用 等优点。 因此设计一种便携式脉搏测量仪也随之成为一个重要课题。
goldenstaphylococcusepidermalstaphylococcussaprophyticstaphylococcusmicrococcigrouphammerbacteriaswinehemolyticsexhammerbacteriapneumoniahammerbacteriameningitiscardhegonorrheaneisseriameningitidisbacteriaproducedsinglenuclearcelllisztbacteriacolorectalescherichiacolibacteriasalmonellabacteriarecordshebacteriacrabbbacteriahafuniyabacteriadeformationbacillussildenafilcitrateacidbacilluspuluofeidengbacteriapseudomonasaeruginosafakesinglecellbacteriaproducedalkalifakesinglecellbacteriamaltyellowsinglecellbacteriamovingbacillusproducedalkalibacilluscommonspecimenspaintedlesionspepticulcerbleedingbleedingfromesophagealvariceshepatitisalcoholiclivercirrhosis毕业设计论文开题报告题目名称光电脉搏测量仪设计学生姓名专业电子信息科学与技术班级一选题的目的意义随着经济和科学技术的快速发展人们对脉搏测量技术测量精度的要求也越来越高尽管在国内外研制了不同类型的脉搏测量仪但都存在各种这样那样的不足

(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

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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□√实验研究□论文□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。

基于单片机的脉搏测量仪的设计开题报告

基于单片机的脉搏测量仪的设计开题报告

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□√实验研究□论文□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。

基于单片机的红外脉搏测量仪

基于单片机的红外脉搏测量仪
[3]聂茹.基于单片机的脉搏测量计设计与实现[J].微处理机,2015,36(02):84-87.
[4]邓承志,田伟,汪胜前,朱华生,吴朝明,熊志文,钟威.近似稀疏正则化的红外图像超分辨率重建[J].光学精密工程,2014,22(06):1648-1654.
[5]赵东升,PVDF压电薄膜制作传感器的理论研究[J].计算机测量与控制,2005(07):748-750.
二、本选题的研究状况和自己的见解
1.研究状况:
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准测的数据。
(1)国外研究状况:
国外在脉搏测量比我国开展的要早,研究的更深入。在1969年Kawai发现PVDF薄膜(聚偏氟乙烯)具有明显的压电特性后,经过多年的改进和运用,PVDF薄膜在用的较为广泛。
主要研究方法
本课题主要通过文献研究法和实验法进行研究。
根据本课题的研究目的,通过查阅国内外相关研究文献及网路资料,从而全面、正确地了解掌握了国内外对本课题涉及问题的研究现状。
按照任务书的要求,确定本课题系统的设计方案,根据方案进行元件采购,完成软、硬件设计,进行硬件搭建及调试,最后对各方面的干扰因素进行排除以及对设计和安全度进行合理评估,使设计满足预期要求。
脉搏,临床科学的说法为心率,是病理研究中非常重要的参数之一。现在医疗监测仪器的基本功能中,就包含心率的测量。及时迅速准确的对心率进行测量和评估,是对个人的生命体征的一种检查与监测。随着科学的发展,电子技术的进步,脉搏测量仪的形态有了很大的变化,逐步向体积小和操作灵活的方向发展。目前,用于脉搏监测的仪器为传统的大型机。其体型硕大,操作不便。为此特别设计了基于单片机的脉搏测试仪。此方法设计的脉搏测试仪,结构简单,体积较小,可靠性高,操作方便,测量精度高,只需接通电源便可进行及时有效的脉搏测量和计算,在医疗,家用保健等有较广泛的用途,发展前景良好。

基于单片机的脉搏测量仪设计毕业

基于单片机的脉搏测量仪设计毕业

基于单片机的脉搏测量仪设计毕业脉搏测量仪是一种用于测量人体脉搏的仪器,可以根据脉搏信号来分析人体的心率和心律。

基于单片机的脉搏测量仪具有体积小、功耗低、成本低等优点,适用于个人使用和医疗机构。

设计一个基于单片机的脉搏测量仪的系统主要分为硬件设计和软件设计两个部分。

硬件设计部分包括传感器、滤波电路、放大电路和显示电路等。

首先,选取合适的传感器感知人体脉搏信号。

一种常用的传感器是心率传感器,它能够非侵入式地探测人体脉搏信号。

心率传感器一般采用光电技术,通过血液中的脉搏信号的变化来测量心率。

将心率传感器与单片机进行接口连接。

其次,对传感器输出的脉搏信号进行滤波处理。

脉搏信号包含许多杂散噪声,需要通过滤波电路进行滤波处理,以减小噪声对信号的干扰。

常用的滤波器有低通滤波器,可以滤除高频噪声信号。

再次,通过放大电路对滤波后的脉搏信号进行放大,以增加信号的幅度,方便后续的分析处理。

放大电路采用运放电路,通过调整放大倍数和增益可以使信号更好地显示。

最后,通过显示电路将放大后的脉搏信号进行显示。

显示电路可以选择液晶显示屏、LED指示灯或者数码管等。

设计时要考虑显示界面的清晰度和易读性。

软件设计部分包括数据采集、信号处理和心率计算等。

数据采集模块负责从传感器获取脉搏信号,以一定的采样频率采集信号,并存储到单片机的存储器中。

信号处理模块对从传感器得到的脉搏信号进行处理,如滤波、放大等。

滤波可以采用数字滤波算法,如均值滤波、中值滤波等。

放大可以通过调整放大倍数和增益来实现。

处理后的信号可以传递给心率计算模块。

心率计算模块负责根据处理后的脉搏信号计算心率。

心率计算可以采用峰值检测算法,通过寻找脉搏信号的峰值来计算心率。

可以设置一个合适的阈值,当脉搏信号超过阈值时,认为达到峰值。

设计完成后,通过实验验证系统的准确性和可靠性。

可以与专业医学仪器进行对比,比较测量结果的一致性。

可以使用心电图或其他血压计进行参考。

综上所述,基于单片机的脉搏测量仪设计可以实现对人体心率的测量和分析,具有体积小、功耗低、成本低等优点。

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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□√实验研究□论文□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血氧等其他的功能,但是对这些信号的分析和诊断还需要一些有经验的医生观察,进行分析后才能确认结果,浪费大量的人力,且由人为引入的误差较大。

因此,未来脉搏自动检测的内容将更加详细,自动分析诊断功能也更强大。

(2)数字化技术等先进技术的应用。

随着数字科学技术的发展,脉搏测量仪集成度将更高,更便于携带。

数字信号处理的运用将使干扰更小,测量更为准确。

(3)多功能化越来越明显目前的脉搏测量仪,一般都具有测试血氧,心电图等等功能,单纯的脉搏测量仪已经很少见。

随着电子技术的发展,脉搏测量仪必然可以实现更多的功能。

人体脉搏测试仪是用来测量人体心脏跳动频率的电子仪器,也是心电图的主要组成部分。

心脏跳动频率通常用每分钟心脏跳动的次数来表示。

采用数显式脉搏计测量心脏跳动的频率不但精确,而且使用方便,显示结果醒目。

近年来国内外致力于开发无创非接触式的传感器,这类传感器的重要特征是测量的探测部分不侵入机体,不造成机体创伤,能够自动消除仪表自身系统的误差,测量精度高,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。

通过查阅资料发现主要的脉率采集有三种方法:采用一对红色发光二极管实现、采用反射式的红外管实现和采用压电陶瓷芯片实现。

方法一:检测的基本原理:随着心脏的搏动,人体组织半透明度随之改变。

当血液送到人体组织时,组织的半透明度减小;当血液流回心脏,组织的半透明度增大。

这种现象在人体组织较薄的手指尖、耳垂等部位最为明显。

因此,本脉率计将红外发光二极管产生的红外线照射到人体的上述部位,并用装在该部位另一侧或旁边的红外光电管来检测机体组织的透明程度并把它转换成电信号。

由于此信号的频率与人体每分钟的脉搏次数成正比,故只要把它转换成脉冲并进行整形、计数和显示,就能实现实时检测脉搏次数的目的。

方法二:采用反射式的红外管。

现在市场上的脉率计普遍采用这种传感器来采集信号,因为此红外管接收和发射都在手指的同一侧,所以就不用考虑每个人手指情况不同所造成的麻烦了。

但是同样的,对红外的知识了解相对匮乏,得到需要的信号也不太容易。

方法三:采用压电陶瓷片通过脉搏的跳动采集信号。

随着心脏的搏动,人体手腕的脉搏和颈部的搏动较为明显,采用压电传感器放于上述部位,把压电传感器测得的信号转换成脉冲并进行整形、计数和显示,就能实现实时检测脉搏次数的目的。

当脉搏跳动时,压电陶瓷片便会产生相应的信号,虽然这是一种很陈旧的方法,但是却很实用,测试的时候能够明显的观测到信号的变化。

人体心室周期性的收缩和舒张导致主动脉的收缩和舒张,是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,这种波成为脉搏波。

从脉搏波中提取人体的心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。

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,因此必需经过放大和后级滤波以满足采集的要求。

三、毕业设计(论文)研究方案及工作计划(含工作重点与难点及拟采用的途径)本设计采用单片机AT89C51为控制核心,实现脉搏测量仪的基本测量功能。

系统硬件框图如下图1所示:图1 脉搏测量仪硬件框图本设计的难点在软件编码与调试这一部分,软件这部分用C语言编写,C语言编写比较简单,而且看起来脉络清晰,明白,易懂。

并且调试、修改起来也比较方便。

编写时各个模块可以独立编写,各个模块用一个函数表示,需要时只需调用即可,最后再将各个模块联系起来。

当然,各个模块程序的编写还是相当不容易的,需要多查阅资料与学习。

重点在硬件设计,硬件设计主要就是各个模块的设计,其关键在于仪器选型和电路设计,如:显示电路用LED显示,键盘主要用于设定脉搏波速上下限,不在此范围,则就报警。

这部分也需多查阅资料,多多请教别人,多思考。

工作计划四、主要参考文献(不少于10篇,期刊类文献不少于7篇,应有一定数量的外文文献,至少附一篇引用的外文文献(3个页面以上)及其译文)[1] 程光,赵崇侃.指动脉搏波光电传感器的研制[J].南京医学院学报,1991年第11卷第4期,329—330.[2] 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,第1期,1—3.[3] 韩文波,曹维国,张精慧.光电式脉搏波监测系统[J].长春光学精密机械学院学报,1999,第22卷第4期,2.[4] 欧阳俊,谢定等.基于BL-410 的指端脉搏波采集系统应用研究[J].实用预防医学,2004,第11卷第2期,2—4.[5] 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,第2期,2—5.[6] 刘文,杨欣,张铠麟.基于AT89C2051单片机的指脉检测系统的研究[J].医疗装备,2005,第9期,2—14.[7] 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,第25卷第5期,1—3.[8]李海滨 .单片机技术课程设计与项目实例[M]. 北京:中国电力出版社,2009 [9] J McLaughlin, M McNeill, B Braun and P D McCormack. Piezoelectric sensor determination of arterial pulse wave velocity [M]. UK:INSTITUTE OF PHYSICS PUBLISHING,2003, 6-4.[10]J.C.Candy and G.C.Temes.Oversampling Methods for Data Conversion[M].IEEE Pacific Rim conference on Communications,Computers and Signal Processing,May 1991,9-10[11] John D.Ryder Electronic Fundamentals and Applications[M].1983,1-24.外文文献:Piezoelectric sensor determination of arterial pulse wave velocityArterial pulse wave velocity (APWV) is a measure of the elasticity (or stiffness) of peripheral arterial blood vessels. The pulse referred to here will be the pressure pulse as opposed to the flow pulse measured by ultrasound Doppler.The pressure pulse velocity varies over the range from about 12 m s−1 to15 m s−1 in stiff peripheral arteries, whereas in normal arteries it has a velocity in the range of 7 to 9 m s−1.The aim of this project was the development of a fast and easy to use system for thedetermination of peripheral arterial pulse wave velocity. The principle of the PWV measurement is based on simultaneous measurement of two pulse waves at two different positions, such as the radial artery at the wrist and the brachial artery just above the elbow. By determining the pulse transit time between these points and the distance measured between the two locations, pulse wave velocity may then be calculated. The pressure pulse detection is done by using two piezoelectric sensors which generate a measurable voltage at the output contacts if they are mechanically deformed. The deformation produced voltage is first amplified and filtered and then digitalized with a data acquisition card. The analysis of the data obtained from the sensors includes a filtering process, the calculation of the PWV with three different methods— foot-to-foot, cross-correlation and peak-to-peak—and the determination of the arterial pulse rate.The sensor technique used in this work involves the piezoelectric effect in polyvinylidene fluoride (PVDF), which produces an output voltage in response to mechanical pressure on the material.Three methods of APWV determination are used: foot-to-foot APWV; peak-to-peak APWV and cross-correlation APWV. The FFAPWV and CCAPWV methods are less sensitive to pressure wave reflections at bifurcations, etc in the arterial tree, than the PPAPWV method. Mean values and standard deviations were computed for all three methods and compared.‘Foot-to-foot’ APWV (FFAPWV). This is based on the velocity of the ‘foot’, or leading edge, of the pressure pulse wave. The arrival times of the foot of the pulse wave at two positions along the artery are recorded. If Δt is the difference in arrival times and Δs the distance between the two recording positions (proximal and distal), the FFAPWV is simplyFFAPWV = Δs/Δt.‘Peak-to-peak’ APWV (PPAPWV). This is completely analogous to the FFAPWV except that the points of observation are the two (proximal and distal) peaks of the pulse wave andPPAPWV = Δs/Δt.Apparent pulse wave velocity (AAPWV). The pressure wave may be represented as aFourier series,P(t) = P0 +Pn sin(nωt + θn)Where P0 is the mean fluid pressure, n is the harmonic number, Pn is the amplitude of the nth harmonic and θn is the phase angle of the nth harmonic.The spatial rate of change of the phase for one harmonic based on two simultaneous pressure measurements separated by a distance _s along an artery, is related to the apparent arterial pulse wave velocity (AAPWV) by the following equation,AAPWVn = (Δs)n(f )(360o)/(θx1−θx2)Where AAPWVn is the apparent pulse wave velocity for the nth harmonic, f is the heart rate,θx1 is the phase angle for the proximal harmonic n and θx2 is the phase angle for the distal harmonic n.Cross-correlation PWV. If the arterial pulse at the proximal measurement position is represented by the pressure time series P(x1, t) and that at the distal position by P(x2, t) andthe cross-correlation coefficient is Φx1,x2(τ), then Φwill have a maximum value at some time lag.The correlation function can be expressed asΦx1,x2(τ) = (1/T ) P(x1, t)P(x2, t) dt.The value of τat which maximum correlation occurs represents the transit time (_t) of the pressure wave from position x1 to position x2 along the arterial segment. From the separation distance and transit time data the correlation arterial pulse wave velocity isCCAPWV = (x2 −x1)/Δt.In this work normal, young test subjects were used, and it has the primary objectives of optimizing the measurement procedures and establishing the statistical spread and mean values of the observed PWVs for a specific peripheral arterial segment. Based on this, it is planned to use the system in clinical trials involving patients withperipheral arterial disease (due to diabetes, hypertension, etc), pre-, during and post treatment (pharmaceutical or surgical).Analogue and digital circuitryAnalogue charge amplifier. Piezoelectricmaterials convert mechanical stress or strain into proportionate electrical energy, by producing a charge when subjected to mechanical stress. The charge is converted to a voltage by an operational amplifier connected as a current integrator, called a charge amplifier. The signal output of the amplifier is approximately −30 mV. It is augmented by signal amplification.Analogue signal amplification . This is done by use of an inverting amplifier. Because a dc signal appears at the output of the charge amplifier, dc offset removal is essential and is implemented in the inverting summingThe next phase of the analogue circuitry is a low pass filter to remove the 50 Hz noise interference.Digital controlled data acquisition and analysis. A data acquisition board (DAQ) is required when the transducer signals need interfacing with a PC. The board contains 12 bit plus sign and a successive approximation and self-calibrating analogue-to-digital (ADC) converter. The ADC incurs a systematic error known as the quantization error. It is due to limited resolution and with the analogue input limit set at −5 to +5 V, the quantization error of the A/D converter used here was calculated to be 0.122 mV.The data acquisition and analysis was done using Lab View—a powerful instrumentation and analysis programming language for PCs.Digital data acquisition program. The data acquisition circuit performs all the necessary operations for the data acquisition with Lab View. The functions of the circuit initialize the data acquisition and read the data from the acquisition card. These data are stored for later use in the data analysis part of the program.Lab View programs are called virtual instruments (VIs) because of their appearance and operations are analogous to measuring instruments. A VI that is called within another VI is called a sub-VI and is analogous to a subroutine in text-based languages.The data acquisition, analysis and presentation are comprised of three main procedures:(1) Data acquisition card to interface the hardware to the PC.(2) Data acquisition program to acquire and store data in a spreadsheet file.(3) Data analysis to carry out digital signal processing, calculate PWV and present results.PWV Calculation1. PWV calculation using peak detection. To calculate PWV using peaks, the location of the peaks must first be determined, so that the transit time of the wave between the peaks can be determined. It was found that the best method of peak detection is the derivative of the curve method. If the first derivative of a curve is zero, then an extreme value can exist—eithera peak or a turning point. It is necessary to take the second derivative at this point—if this is also zero, then an extreme value exists. The second VI used to determine the PWV is PWVcalc, using the time separation between the located peaks.2. PWV with pressure wave foot detection. The VI named PWV Foot determines the leading edge (foot) of the pressure wave at the upstream and downstream locations. The VI named PWVcalc is again used to compute the PWV from the time separation between the tw o leading edges (‘foot-to-foot’ APWV or FFAPWV).3. PWV with cross-correlation. The PWV determination with cross-correlation is done with the VI named CalcPWV. The VI is in two parts: a part for the initialization function and a part for the calculation of the CCAPWV.In all cases PWV values are assembled in an array and the mean value, standard deviation and variance are calculated.Sensor positioningSensor placement is critical to obtaining consistent measurements. A screw mechanism was first used to apply the sensors to the skin. But readings were very variable and so this technique was replaced by that in which the sensors are fixed to the skin by elastic strips. This led to better results.Arm position is another critical feature of measurement. Two positions, normal and dependent, were analyzed in detail, using one test subject. In the normal position, the subject sits with the arm resting on a table. All test subject measurements were made in this position. In the dependent position, the subject sits with the arm hanging straight down.The PWV values were smaller in this position and the variability was much greater, so this technique was discarded.A correction module, ‘Delete Incorrect’, was used to delete PWV values resulting from aberrant signals, caused commonly by arm movement during the measurement. These unrealistic values were deleted before the PWV values were passed to the analysis VI.中文翻译压电传感器测定动脉脉搏波速度动脉脉搏波速度(APWV)是一个测量的弹性(或刚度)的外周动脉血管。

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