论 数字式人体脉搏器的设计
数字人体心率检测仪的设计
数字人体心率检测仪的设计1.设计思路本课题研究的是数字人体心率监测仪的设计，我所设计的检测仪，它使用方便，只需将手指端轻轻放在传感器上，即可实时显示出你的每分钟脉搏次数，特别适合体育训练和外出旅游等场合使用。
采用红外光学检测法，摒弃了不便于运动状态下测量脉搏的听诊器和吸附在人体上的电极等老式测量方法。
检测的基本原理是：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，组织则半透明度增大。
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，本心率检测仪将红外发光二极管产生的红外线照射到人体的上述部位，并用装在该部位的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，即可实时的测出脉搏的次数。
心率与脉搏的联系：心率与脉搏在身体正常的时候是相等的。
在房颤等心脏疾病时候可出现不等。
因此心率测量问题可以转化为脉搏的测量，而脉搏的测量有更容易实现的特点，在实际应用中得到更广泛的运用。
本检测仪的有效测量范围为50次—199次/分钟。
2 方案设计2.1 心率采集处理电路心率采集处理电路如图1-1所示。
该部分电路主要由脉搏次数红外检测采集电路模块、信号抗干扰电路模块、信号整形电路模块等三个主要的电路模块组成。
其中，红外线发射管D1和红外线接收管Q1组成了红外检测采集电路：R2与C1、C2与C3、R4与C4和ICA共同工程了信号抗干扰电路组，他们分别承担了对信号的低通滤波、干扰光线的光电隔离、参与高频干扰的滤除等任务。
另外，I CB、C5与R10、ICC则共同组成了信号整形电路模块。
图1光电式脉搏波传感器的原理其原理是利用光电信号来测量脉搏容量的变化。
当血管内容量变化时，组织对光的吸收程度相对发生变化，利用光电传感器可测出这种变化，该变化反映出血液动脉的基本参数情况。
数字脉搏测试仪毕业设计
摘要脉搏是一项重要生理参数。
目前，测试脉搏的设备已从传统的数字电路向以微控制器为核心的方向发展。
本文的重点就在于要求实现测量的简便化和精确化。
本题目主要设计一个由传感器、计数器、译码器和时基信号发生器等部分组成的数字脉搏测试电路。
能测量人在一分钟内的脉搏数，并以数字显示，能判断心率不齐且进行告警显示。
整个系统耗电低，体积小，具有便携性与精确性。
关键词：脉搏；计数器；译码器AbstractPulse is an important physiological parameter.At present, the test pulse equipment from the traditional digital circuit to the microcontroller as the core direction.The focus of this paper is that required to achieve a simple and accurate measurement.This topic mainly consists of sensor, counter, decoder and a time base signal generator and other components of the digital pulse testing circuit.Can be measured in one minute with the pulse number, and a digital display, can judge the heart rate and alarm display.The whole system of low power consumption, small volume, portable and precise.Key words: pulse; counter; decoder;目录摘要 (1)第一章引言 (4)第二章设计方案 (6)一设计要求及技术指标 (6)二原理方框图 (6)第三章单元电路的设计 (8)一信号检测放大与整形电路 (8)芯片CD4011 (8)二计数，译码，显示电路 (9)CD4511 (9)CD4553 （带扫描输出的三位十进制计数器） (10)三计时电路 (14)CD4060 (14)第四章总原理图及原理综述 (15)总体调试 (16)设计心得与体会 (17)参考文献： (19)致谢 (20)第一章引言在传统中医学的诊断中，“望、闻、问、切”是最基本的四个方面。
数字脉搏计课程设计报告
天津大学电力电子课程设计报告课题名称：数字脉搏计实验人：自动化1班淦智权同组人：自动化1班李得铭2014年12月25日一、设计任务及要求：设计、组装一个数字脉搏计。
（1）用十进制数字显示被测人体的脉搏每分钟跳动的次数，测量范围为20~200次/分。
（2）在短时间（5秒、15秒）内测量出每分钟的脉搏数。
（3）测量误差±4次/分。
（4）锁定每分钟的脉搏数，分别要求：①显示计数过程，并保持计数结果。
手动清零。
②不显示计数过程，锁存为计数结果。
自动清零，自启动计数。
注：5S和15S由开关控制。
二、电路设计方案及原理(一)总方案原理图：对于方案选择，由提供的PPT上的方案的原理框图，我们决定按该框图进行分析，不过在每个框图部分实现会有多种方案并进行有计划的结合实际的改造。
1、模拟信号处理（设计并仿真）对于脉搏信号的放大、滤波、整形部分采用 MultiSim或PSPICE仿真实现。
脉搏信号放大器（仿真）输入：1mV、1.2Hz输出：能够驱动CMOS数字芯片性能指标：电压增益：大于1000倍通频带：0.15Hz —30Hz仿真要完成的主要任务：功能分析、指标测量。
2、给定条件实验箱一台：直流电源、面包板、连续脉冲信号等元器件：锁相环 CD4046计数器（可预置数的4位二进制计数器） CD4526计数器（二——十进制同步加计数器） CD4518计数器/分频器（14位二进制串行计数器/分频器） CD4060译码器 74LS48数码管 LG5011AH(实验箱上74LS48已与数码管连接好）缓冲器（反相器）电阻、电容若干数电实验中常用芯片三、各单元部分设计及电路实现(一)仿真阶段对于仿真部分的要求题目要求如下：输入：1mV、1.2Hz；电压增益：大于1000倍；通频带：0.15Hz—30Hz我们采用的multisim仿真，仿真阶段有三个部分，分别是：放大，滤波及整形。
放大是要将采集到的微小的脉搏信号放大成可读取的信号；滤波是为了滤去杂波；整形是为了将正弦信号转化为方波，方便计数1、放大部分对于放大，我们用的是最基础的放大器放大方法，由于电压增益大于1000，我们决定放大3000倍，采用三个LM324器件，进行10*10*30三级放大，具体参数见下图。
ARM数字式人体脉搏仪设计方案
封面作者：PanHongliang仅供个人学习嵌入式系统设计题目：基于ARM的数字式人体脉搏仪的设计专业：电气工程及其自动化学号：K030941441姓名：张雄2011年11月14日-数字式人体脉搏器测量系统总体方案设计1.1系统硬件电路设计方案数字式人体脉搏器是通过脉搏传感器采集脉搏信息输出电压信号,经信号放大电路对英进行放大。
然后，将放大后的脉搏信号通过A/D转换模块转换为单片机易于处理的脉冲信号。
通过对单片机进行编程来实现对脉搏波动频率的测量和计算，最终在显示电路中直观的显示出来。
硬件原理框图如图1.1所示：图1. 1数字式人体脉搏仪测疑系统駛件原理框图由图可知，本系统硬件部分主要由以下部分构成：脉搏传感器部分、信号放大电路部分、A/D 转换电路部分、单片机处理电路部分及显示电路部分。
其中各部分实现功能如下：（1）脉搏传感器部分。
选用合适的脉搏传感器，将脉搏信号转换成电信号输出。
脉搏传感器的精度、灵敏度、抗干扰能力及安装方式决定了脉搏测量精度，因此其选型对整个设计具有决圧性的作用。
（2）信号放大电路部分。
脉搏传感器出来的电压信号较弱，一般在亳伏级，需要进行放大。
所以，设计信号放大电路，将脉搏传感器出来的信号进行放大，使之成为一个幅值适当的信号，便于后续电路的处理。
（3）A/D转换电路部分。
单片机是数字信号处理工具，输入单片机的信号必须是离散的数字信号或者是脉冲信号，经A/D转化，便于单片机处理。
（4）单片机处理电路部分。
本设计作为一个简单脉搏测量仪，最后需给出脉搏波动频率，以单片机作为信息处理中心，通过对单片机进行编程，完成信号输入检测、信息分析处理及信息显示。
（5）显示电路部分。
单片机处理得到的脉搏波动频率信息，最后在显示电路中直观地显示出来。
所以，需要选用合适的显示设备及显示电路，来实现对脉搏波动频率信息的显示。
1. 1. 1脉搏传感器的选择传感器又称为换能器、变换器等。
脉搏传感器是脉搏检测系统中重要的组成部分，其基本功能是将切脉压力和挠动脉搏动压力这样一些物理量（非电量）转换成为便于测量的电量。
脉搏计的设计_毕业设计说明书(论文)
信息职业技术学院毕业设计说明书(论文)设计（论文）题目: 脉搏计的设计专业: 通信技术班级: 通技06-2学号: 0620045姓名:指导教师:二OO八年十二月三十日信息职业技术学院毕业设计（论文）任务书备注：任务书由指导教师填写，一式二份。
其中学生一份，指导教师一份。
目录摘要 (1)第1章绪论 (2)1.1目的与意义 (2)1.2思想与方法 (2)第２章方案设计 (3)2.1方案比较与论证 (3)2.2方案选择 (5)第３章单元电路设计 (6)3.1放大与整形电路 (6)3.1.1传感器 (6)3.1.2放大电路 (6)3.1.3有源滤波电路 (7)3.1.4整形电路 (7)3.1.5电平转换电路 (7)3.2倍频电路 (8)3.3基准时间产生电路 (8)3.3.1秒脉冲发生器 (9)3.3.2十五分频和二分频器 (9)3.3.3基准时间产生电路 (9)3.3.4计数、译码、显示电路 (10)3.3.5控制电路 (13)总结 (14)致谢 (15)参考文献 (16)附录总电路原理图 (17)摘要本设计主要由传感器、计数器、译码器和时基信号发生器等部分组成的数字脉搏。
要求能测量人在一分钟内的脉搏数，并以数字显示，测量的脉搏数范围40~200次／分钟，适用于各个年龄及性别的人，能判断心率不齐且进行告警显示。
关键词数字脉搏测试；时基信号；发生器计数器；译码器第1章绪论1.1 目的与意义从脉搏波中提取人体的生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。
几乎世界上所有的民族都用过“摸脉”作为诊断疾病的手段。
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，必需经过放大和后级滤波以满足采集的要求。
数字脉搏测试仪的设计
当T1、T2和T3均处于放大状态时，电路存在着很强的正反馈。例如，当T3管电流iC3稍有增加时，会引起电阻R2上的压降增大，则T2管基极电位uB2提高，从而使T1管射极电位uE1下降，经C6耦合到T3的基极，使uB3下降，进而iC3更加增大，这个正反馈过程很快使T3管进入饱和状态。T3饱和后，管压降uCE3很低（只有0.3V左右），它直接加在T2的发射极上，于是使T1和T2都将成为截止状态。
Keywords：pulse；sensor；alarm
目录
前言
脉诊是中医传统诊断中最主要的一个诊断方法，已有近千年的历史，它是一种无创伤的检测方法，简便易行。但是，传统的诊断方法属于主观诊断，其结果容易受到生理、心理等变化的影响，使临床处理的有效性降低。如果采用电子测量技术就能够精确测量，还可以借助现代化的工具进行更高效、合理的判断和分析。随着集成电路的发展，脉搏测量计必然向微型化、大众化、智能化发展。脉搏测试系统可以从脉搏波中提取人体的生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,必需经过放大和后级滤波以满足采集的要求。
4)、时基信号产生电路的设计。
5)、心律监测电路的设计。
6)、译码与显示电路的设计。
7)、计数电路的设计。
8)、声光报警电路的设计。
2．电路设计分项说明
2.1电源电路的设计
要使电路能够正常进行工作，就需要有直流电源提供电能。目前常用的稳压电源主要有串联型稳压电源和开关型稳压电源。串联型稳压电源电路结构简单，稳压性能好，制作比较容易，所以是目前应用最为广泛的稳压电源。开关型稳压电源的显著特点是电路中的稳压调整管工作在开关状态（饱和或截止），当晶体管饱和导通时，虽有较大电流流过，但管压降很小；而当晶体管截止时，管压降较大，但流过的电流接近于零。所以调整管的功耗很小，电路的效率可大大提高（可达80%以上）。另外，开关型稳压电源还具有稳压范围宽（-50%～+20%），可以省去电源变压器（高压开关型稳压电源）等优点。本设计使用串联型开关稳压电源为电路供电。
数字脉搏测试仪课程设计
数字脉搏测试仪课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解数字脉搏测试仪的工作原理，掌握其操作方法和使用步骤。
2. 学生能够描述脉搏的基本概念，了解正常脉搏的数值范围。
3. 学生掌握通过数字脉搏测试仪进行简单健康监测的数据分析方法。
技能目标：1. 学生能够正确使用数字脉搏测试仪进行脉搏测量，并准确记录数据。
2. 学生通过实践操作，培养动手能力，提高观察、分析、解决问题的能力。
3. 学生通过小组合作，提高沟通协调能力和团队合作精神。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对科学探究的兴趣，增强学习生物、物理等学科的热情。
2. 学生关注自身健康，养成良好的生活习惯，提高健康意识。
3. 学生在小组合作中，学会尊重他人，培养关爱他人的情感。
课程性质：本课程为跨学科综合实践课程，结合生物、物理等学科知识，以数字脉搏测试仪为载体，开展实践活动。
学生特点：学生为八年级学生，具备一定的科学知识基础，好奇心强，喜欢动手实践，但需引导培养团队合作意识。
教学要求：注重理论与实践相结合，关注学生个体差异，激发学生学习兴趣，培养动手能力和解决问题的能力。
通过课程目标分解，使学生在实践中达成具体学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 理论知识：- 脉搏的基本概念与测量方法；- 数字脉搏测试仪的原理与结构；- 正常脉搏数值范围与健康分析。
教学大纲：对应教材《生物》第八章《人体生理》第二节“心血管系统的组成与功能”，《物理》第十二章“电子技术基础”相关内容。
2. 实践操作：- 数字脉搏测试仪的使用方法与操作步骤；- 实际操作中如何正确测量脉搏；- 数据记录与分析方法。
教学大纲：实践操作部分与教材《生物》实践活动“探索人体生理奥秘”相关内容相结合。
3. 应用拓展：- 脉搏监测在生活中的应用；- 健康生活与疾病预防；- 小组合作探讨数字脉搏测试仪的改进与创新。
教学大纲：结合教材《综合实践活动》中关于科技创新与应用的相关内容。
数字脉搏计设计报告
电子课程设计实验数字脉搏计实验报告学院：电气与自动化工程学院班级： 08级自动化X班作者姓名： XXX学号： XXX完成时间： 2010年12月24日一、设计任务及要求（1）设计一个数字脉搏计，要求用十进制数字显示被测人体脉搏每分钟跳动次数，测量范围30~160次/min。
（2）短时间内（5或15s）测出每分钟的脉搏跳动次数，误差为±4次/min。
（3）锁定每分钟的脉搏数，可以有两种方式，一种为显示计数过程，最后锁定；还有一种是不显示计数过程，直接显示结果。
（4）所有部分电路均要有仿真结果，仿真中用5p-p的正弦波来模拟人的脉搏信号，实际接线时直接用信号发生器发出的5V的方波脉冲作为测试信号，故放大滤波整形电路部分只作仿真即可。
（5）对于放大部分电路，要求放大倍数至少70dB倍，输入电阻要求大于107欧，通频带为0.5Hz~50Hz，测试时还要测出输入输出电压的波形（即整形前后的电压波形）。
二、Multisim仿真设计1. 总体方案原理框图总体方案框图采用实验指导书上“数字脉搏计”中的参考方案，如下图：2. 信号放大电路这部分电路的功能是将传感器输出的电压信号（仿真用5mV的正弦波输入信号代替）放大，使其可以驱动后续的CMOS数字电路。
此部分电路具体要求为：①放大倍数为70dB；②输入阻抗大于107Ω。
考虑到简单的原则，此处利用理想放大器组成我们熟悉的反相比例放大电路。
其原理如下：电路图如图所示，在理想条件下有V o=－Vi×R2/R1 。
运放的闭环电压增益为Avf=－R2/R1，输入电阻为Rif=R1。
如果对输入电阻有要求可以先确定R1，再根据放大倍数确定R2。
为了减小输入偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接平衡电阻R3，且R3=R1∥R2。
放大倍数70dB即大约为3000倍，直接利用一级反相比例放大电路在仿真时是可行的。
然而实际运用中，若R1取10kΩ，则R2应取到30MΩ，两者相差过大，考虑真实电阻的误差，可能使放大倍数不准确。
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目录
中文摘要 (Ⅰ)
第1章绪论............................................................ 错误！未定义书签。
1.1 脉搏测量的研究概况及意义 (1)
1.2 主要完成的任务及设计思想 (2)
1.3 论文的结构组成 (2)
第2章数字式脉搏器测量系统总体方案设计 (2)
2.1 系统硬件电路设计方案 (2)
2.2 系统软件方案选择 (7)
2.3 本章小结 (9)
第3章数字式脉搏器测量系统硬件电路设计 (9)
3.1 信号放大电路部分的设计 (9)
3.2 A/D转换电路的设计............................ 1错误！未定义书签。
3.3 单片机微处理系统的设计..................... 1错误！未定义书签。
3.4 LCD显示硬件电路的设计 (14)
3.5 本章小结 (16)
第4章数字式脉搏器测量系统软件设计 (16)
4.1 脉搏频率测量原理 (17)
4.2 系统主程序的设计 (18)
4.3 数字式脉搏器测量子程序的设计 (19)
4.4 本章小结................................................. 2错误！未定义书签。
第5章显示结果与分析..................................... 2错误！未定义书签。
5.1 数字式脉搏器测量系统的仿真与分析 (21)
5.2 本章小结 (22)
结论 (22)
参考文献 (23)
附录 (24)
第 1 章绪论
1.1 脉搏测量的研究概况及意义
1.2 主要完成的任务及设计思想
1.3 论文的结构组成
第2章数字式脉搏器测量系统总体方案设计
2.1 系统硬件电路设计方案
2.2 系统软件方案选择
2.3 本章小结
第 3 章数字式脉搏器测量系统硬件电路设计
本设计中，脉搏波动频率测量的实现是通过脉搏传感器采集脉搏信息输出电压信号，经信号放大电路对其进行放大。
然后，将放大后的脉搏信号通过A/D转换电路转换为单片机易于处理的脉冲信号。
通过对单片机进行编程来实现对脉搏波动频率的测量和计算，并在显示电路中直观的显示出来。
为达到电路结构简单实用的设计目的，从设计要求出发，设计了信号放大电路、A/D转换电路，单片机处理电路及LCD显示电路等。
本章对各部分电路的设计进行详细论述与分析。
3.1 信号放大电路的设计
3.2 A/D转换电路的设计
3.3 单片机微处理系统的设计
3.4 LCD显示硬件电路的设计
第 4 章数字式脉搏器测量系统软件设计
从脉搏传感器出来的脉搏信号，经过放大电路、电压基准变化电路、过零比较器，转换为脉冲信号之后，需要对单片机进行编程，实现对脉搏波动频率的测量、计算和显示。
本设计中，软件设计采用模块化结构。
根据脉搏波动频率测量系统的设定功能，将软件划分为若干个功能相对独立的模块，主要有系统主程序和脉搏波动频率测量模块。
本章给出主要模块的程序设计思想和流程图。
4.1 脉搏频率测量原理
4.2 系统主程序的设计
4.3 数字式脉搏器测量子程序的设计
4.4 本章小结
本章主要介绍了系统的软件设计部分，给出相应设计模块的设计说明及主流程图。
第 5 章显示结果与分析
5.1 数字式脉搏器测量系统的显示与分析
5.2 本章小结
本章对脉搏波动频率测量系统进行了调试，调试表明：本设计能够实现对脉搏波动频率的测量与显示，达到了设计的要求。