人体脉搏检测传感器及信号处理系统
心率监测系统设计
心率监测系统设计心率监测系统是一种可以实时监测人体心率的设备，目前广泛应用于医疗、体育科学和健身等领域。
它能够通过感应器感知人体的心跳脉搏，并将数据传输到显示屏或移动设备上进行实时监测和分析。
下面将介绍心率监测系统的设计原理和关键技术。
心率监测系统主要由以下几个部分组成：传感器、信号处理模块、数据处理模块和显示模块。
传感器负责感知人体的心跳脉搏，通常采用光电传感器或电容传感器。
光电传感器通过发射红外光并测量光电传感器反射的光线强度来感知心搏，而电容传感器则是通过测量人体皮肤上的微弱电荷变化来感知心搏。
这两种传感器都能够提供准确可靠的心率数据。
信号处理模块主要负责将传感器获取的心跳脉搏信号进行信号处理，提取出心率数据。
处理的过程通常包括信号滤波和信号分析两个步骤。
信号滤波主要是对采集到的心跳信号进行去噪处理，滤除掉噪声和干扰，保留有效信号。
常用的滤波算法有低通滤波、移动平均滤波和小波变换等。
信号分析主要是对已经滤波的心跳信号进行特征提取，如检测心跳的开始和结束时间，计算心率的频率等。
数据处理模块主要负责对提取出的心率数据进行进一步的处理和分析，以得到更加详细和准确的数据。
常用的数据处理方法包括统计分析、时频分析和模式识别等。
统计分析可以得到心率的平均值、最大值和最小值等基本统计指标。
时频分析可以分析心率的时间和频率特性，以判断心率的变化趋势和周期性。
模式识别可以根据心率数据的特征进行分类和识别，如判断心率是否正常、是否存在异常等。
显示模块主要负责将处理和分析后的心率数据进行展示和可视化。
可以通过LCD显示屏或者移动设备的App进行实时显示和记录。
同时也可以将数据上传到云端进行存储和分析，以便后续的管理和研究。
心率监测系统设计需要考虑传感器的选择和信号处理技术，以及数据的处理和展示方式。
它具有方便快捷、准确可靠的特点，可以帮助人们了解自己的心率情况，做出相应的调整和干预，从而保持身体健康。
中医脉诊信号感知与计算机辅助识别研究
中医脉诊信号感知与计算机辅助识别研究一、概述中医脉诊作为中医学的重要组成部分，自古以来便在疾病诊断与治疗中发挥着不可替代的作用。
脉诊通过触摸患者的脉搏，观察其脉象变化，从而判断疾病的性质、部位及预后。
传统的脉诊方法依赖于医师的个人经验和主观判断，存在较大的个体差异和主观性，其客观性和准确性一直是中医学领域研究的热点之一。
随着信息技术的飞速发展，计算机辅助诊断技术在医学领域得到了广泛应用。
将中医脉诊与现代信息技术相结合，通过信号感知技术获取脉象信号，并利用计算机辅助识别技术对脉象信号进行分析和处理，有望提高脉诊的客观性和准确性，为中医临床诊断和治疗提供更为可靠的依据。
本研究旨在探讨中医脉诊信号感知与计算机辅助识别的关键技术与方法。
通过对脉象信号的采集、预处理、特征提取和分类识别等方面的研究，构建一套完整的中医脉诊信号感知与计算机辅助识别系统。
该系统的研发不仅有助于推动中医脉诊的现代化和客观化进程，还将为中医临床诊断和治疗提供新的技术手段和工具，具有重要的理论价值和实践意义。
本研究将首先研究脉象信号的采集与预处理技术，包括传感器的选择与优化、信号的去噪和滤波等；将研究脉象信号的特征提取方法，通过提取能够反映脉象特性的有效特征，为后续的分类识别提供基础；将研究基于机器学习或深度学习的脉象信号分类识别算法，实现对不同脉象的准确识别与分类。
中医脉诊信号感知与计算机辅助识别研究是一项具有重要意义的课题，其研究成果将有助于提高中医脉诊的准确性和客观性，推动中医学的现代化发展。
1. 中医脉诊的历史与现状作为中医学独特的诊病方法之一，拥有着悠久的历史和深厚的文化底蕴。
脉诊便是医者用以洞察人体健康与疾病状态的重要手段。
其起源可追溯至公元前5世纪的扁鹊，他首次运用脉法来诊断疾病，开创了脉诊的先河。
《黄帝内经》对脉法进行了详细的记载，为后世医者提供了宝贵的理论与实践依据。
在脉诊的漫长发展历程中，众多医家不断对其进行研究、创新和完善。
脉诊仪的工作原理
脉诊仪的工作原理脉诊仪是一种用于探测和诊断人体脉搏的电子设备。
其工作原理主要基于两个方面：脉搏感应和信号处理。
脉搏感应是通过传感器来探测人体脉搏信号。
脉搏感应传感器通常使用光电传感器或压力传感器。
光电传感器使用红外线光源照射皮肤表面，然后通过光敏元件来检测反射回来的光线的强度变化。
当动脉血液流经皮肤表面时，皮肤的血红蛋白会对红外线光线产生吸收，使得反射回来的光线强度发生变化。
通过检测这种光线强度的变化，脉搏感应传感器可以探测到脉搏信号的存在。
信号处理是对脉搏信号进行放大、滤波和分析的过程。
脉诊仪通常会使用放大器来增强脉搏信号的幅度，以便更好地进行后续的处理。
滤波器则可以滤除掉脉搏信号中的噪声和杂波，以保证信号的准确性。
信号分析部分会对脉搏信号进行计算、特征提取和比对，以获得与不同脉象特征相关的诊断结果。
脉诊仪中的信号处理部分通常包括以下几个步骤。
首先，对脉搏信号进行滤波，以去除高频噪声和低频漂移。
滤波可以使用数字滤波器或者模拟滤波器实现。
然后，对滤波后的信号进行放大，以增加信号的幅度，使得后续的分析更容易进行。
放大可以使用放大电路或者运算放大器来实现。
接下来，对放大后的信号进行特征提取和分析。
特征提取是通过对脉搏信号的波形、频率和振幅等特征进行计算和分析来得到脉象的信息。
这些特征可以用于识别正常脉象和不正常脉象，并进行相应的诊断。
最后，将分析得到的结果进行显示和输出，以供医生和患者参考和分析。
总结来说，脉诊仪的工作原理主要是通过脉搏感应传感器来探测人体脉搏信号，然后通过信号处理来放大、滤波和分析脉搏信号，以获得与脉象特征相关的诊断结果。
这些技术的应用使得脉诊仪成为一种方便、快速和准确的诊断工具，在临床医学中得到了广泛的应用。
脉搏信号采集系统的设计
第一章绪论脉诊传统中医中最具有特色的诊断方法之一，是中医理论体系中必不可少的组成部分。
脉象（脉搏信号）能反馈出人体各部分的生理与病理信息，是反映人体内部各种功能变化窗口，可以为疾病的诊断提供重要的参考依据。
脉诊在临床医学的运用十分广泛，涉及到医学很多领域，医生根据脉象的变化，可以测知人体的健康状况，推断病源的出处，以便为开处方提供依据。
但是中医的把脉全凭借的是多年的经验的积累，存在主观上因数素，有时候很容易出现失误。
如果客观的对人体的脉搏信号进行采集处理，最后送到上位机进行分析，研究就可以尽可能减少人为判断上的主观失误，从而为医学上病理的诊断提供更安全可靠地依据。
1.1 课题提出的意义脉搏是人体生理参数中重要非常重要的参数之一，它包含了人体丰富的病理和生理信息，具有十分重要的生理和临床诊断参考价值。
但脉搏信号是一种含有很强噪声的低频微弱信号，含有随机性强、频率低等特点，极易受到检测系统内部噪声和外界刺激(环境、温度)的于扰，必须对检测到的脉搏信号做一系列的处理，如滤波、放大，才可获取高精确度，不失真的脉搏信息，从而为医学分析研究提供准确、有效的脉搏数据源口。
当代以来，随着电子技术和计算机技术的发展。
人们能够将人体脉搏信号提取出来，直观地显示在各种显示器上。
特别是人体脉搏测量仪的出现．大大地推动了医学的发展，为人类的健康做出了巨大贡献。
人们通过观察和分析人体脉搏波形，能够更快更精确地诊断各种病症。
当前。
虽然人们已经制造出了各种各样的脉搏测量仪，但人们对脉搏测量仪的进一步研究依然在火热进行中，我认为设计一个，简单、实用、准确的脉搏信号采集系统十分必要，也具有很强的实用意义。
本论文设计的人体脉搏信号提取系统是参考国内外先进的信号采集系统的基础上，进行进一步开发，优化得到的脉搏信号提取系统，具有很强的实用性。
1.2 课题所要达到的指标本课题所要达到的指标为：(1)对脉搏传感器输出的信号通过信号调理电路对脉搏信号进行滤波、放大，提升的处理以便得到干净的信号。
测量脉搏的实验报告结果
测量脉搏的实验报告结果实验四脉搏测量实验四脉搏测量一．实验目的1．学会人体脉搏波的测量方法。
2．观察脉搏波与心电波的区别及相互关系。
3．观察运动对脉搏的影响。
二．实验原理1．传感器：是由无源的精密压力换能器和一个指套组成，通过绑在手指上可测量脉搏。
2．电路原理如图所示，因为该压力传感器是无源的，使用单向输入方式，即压力信号通过R61经U6A输入，U6B输入接地，当压力变化时通过差动放大电路（U7）进行放大，再经过U8后，在AI3端输出一个与压力成正比的线性电压波形。
三．实验步骤1．接线：将传感器通过JP01连接至测量电路，将AI3和GND 连接至labjack的接口AI3和GND处。
2．通过调节电位器RP6来改变差动放大倍数（顺时针大），在U8输出端得到放大信号。
3．最终结果是：在U8的输出端得到一个放大后的信号，该信号特点是：当有脉搏时（压力增大）时，该信号曲线显示增大的信息；当无脉搏时（压力减小）时，该信号曲线幅度也响应减小。
四．实验内容1．测量脉搏波的变化情况，同时计算脉搏频率。
2．与心电测量一起显示计算，观察两个波型的特点及相互关系。
五、实验结果实验中通过将传感器绕着人体手指，开始测量并记录数据，用matlab程序处理过后，得到以下图像：根据图像，可以数出10秒内脉搏跳动次数约为14次，所以可计算得出人体脉搏约为84次/min。
六、实验总结在前面实验的基础上，脉搏的测量实验相对简单。
在连接好电路图后，装上脉搏测量传感器，缠绕手指过后，开始测量。
然后设置好相应的参数，采样率及采样时间，保存好数据并记录。
在实验过程中，示波器上的波形显示不明显，可以通过改变横轴的时间长度，便可以清晰看到波形显示。
回来便是数据处理，程序同呼吸测量实验中对数据的处理，要进行滤波处理，呈现出较为清晰的波形。
篇二：数电实验报告--电子脉搏计题目：电子脉搏计设计一、设计任务与要求设计一个电子脉搏计，要求： 1.实现在15S内测量1min的脉搏数；2.用数码管将测得的脉搏数用数字的形式显示；3.测量误差小于±4次/min。
基于STM32人体脉搏无线监测系统的设计
基于STM32人体脉搏无线监测系统的设计随着人们对健康的关注日益增加，人体脉搏无线监测系统的设计变得越来越重要。
本文将介绍一种基于STM32的人体脉搏无线监测系统的设计。
人体脉搏无线监测系统是一种能够实时监测人体脉搏并将数据传输到手机或电脑的设备。
它能够帮助人们随时了解自己的健康状况，并及时采取措施以防止疾病的发生。
在这个系统中，STM32是一种微控制器，它能够控制和处理系统的各个部分。
该系统由传感器、信号处理模块、数据传输模块和显示模块组成。
首先，传感器用于检测人体脉搏信号。
传感器通常采用光电传感器，它能够测量血液通过皮肤的光强度变化，并将其转换成电信号。
然后，信号处理模块对传感器采集到的数据进行处理和滤波。
这是为了提高数据的准确性，并去除噪声干扰。
STM32微控制器负责控制信号处理模块的运行并协调各个模块之间的通信。
接下来，数据传输模块将处理后的数据通过无线方式传输到手机或电脑。
这可以通过蓝牙或Wi-Fi技术实现。
这样，用户就可以通过手机或电脑查看自己的脉搏数据，并进行分析和记录。
最后，显示模块可以将数据以图表或数字的形式显示在设备上，方便用户进行实时观察和分析。
这种基于STM32的人体脉搏无线监测系统具有许多优点。
首先，它具有高精度和稳定性，可以准确地检测人体脉搏信号。
其次，该系统具有实时性，可以实时监测脉搏并及时传输数据。
此外，它还具有便携性和易用性，用户可以随时随地监测自己的健康状况。
总之，基于STM32的人体脉搏无线监测系统是一种重要的健康监测设备。
它不仅能够提供准确的脉搏数据，还能够帮助人们随时关注自己的健康状况。
相信在未来，这种系统将会得到更广泛的应用，并为人们的健康保驾护航。
脉搏血氧仪解决方案
脉搏血氧仪解决方案一、引言脉搏血氧仪是一种用于测量人体脉搏和血氧饱和度的医疗设备。
它通过非侵入性的方式，通过光电探头将红外光和红光传感器放置在人体皮肤上，实时监测脉搏和血氧饱和度的变化。
本文将介绍基于脉搏血氧仪的解决方案，包括硬件设计、软件开辟和数据分析等方面。
二、硬件设计1. 传感器选择：脉搏血氧仪的核心是光电传感器，我们选择高品质的红外光和红光传感器，以确保准确度和稳定性。
2. 电路设计：设计一个稳定的电路板，用于接收和放大传感器的信号，并将其转换为数字信号。
同时，还需要设计电源管理电路，以确保设备的稳定供电。
3. 外壳设计：外壳应具有舒适的人体工程学设计，便于患者佩戴。
同时，外壳还应具有防水、耐用等特性，以适应各种使用环境。
三、软件开辟1. 嵌入式软件：脉搏血氧仪需要一套嵌入式软件来控制传感器的工作，并将采集到的数据进行处理和显示。
软件应具有友好的用户界面，方便患者操作和观察。
2. 数据传输：设计一套可靠的数据传输方案，将采集到的数据传输到外部设备，如手机或者电脑。
可以选择蓝牙、Wi-Fi等无线通信技术，也可以选择USB等有线通信技术。
3. 数据存储和分析：在外部设备上开辟相应的软件，用于存储和分析采集到的数据。
可以采用数据库等方式进行数据存储，并开辟相应的算法对数据进行分析，以提供更多的健康指标和建议。
四、数据分析1. 血氧饱和度分析：根据采集到的数据，进行血氧饱和度的分析。
可以根据不同的年龄段和健康状况，设定相应的标准范围，并根据实际数据进行判断和警示。
2. 脉搏分析：通过分析脉搏的变化，可以了解患者的心率和心律。
可以设定相应的标准范围，并根据实际数据进行判断和警示。
3. 健康建议：根据血氧饱和度和脉搏的分析结果，提供相应的健康建议。
可以根据数据的趋势和变化，提醒患者及时就医或者调整生活方式等。
五、总结基于脉搏血氧仪的解决方案涵盖了硬件设计、软件开辟和数据分析等方面。
通过合理的设计和开辟，可以实现对脉搏和血氧饱和度的准确监测和分析，为患者提供健康指标和建议，匡助他们更好地管理和改善健康状况。
数电课设——人体脉搏计数器
一、概述随着时代的发展，人类进入了信息化电子时代，传感器技术作为现代技术的主要内容将有较大的发展。
信息技术包括技术、通信技术和传感器技术。
现代人类社会已经进入信息时代，因而信息技术对社会发展，科学进步将起到决定性作用。
现代信息技术的基础是信息采集、信息传输与信息处理，他们就是传感器技术、通信技术和计算机技术。
传统的脉搏测量用手工测量，通常将指尖轻压动脉向较坚实的面，以使脉搏的感觉传到指尖，如果将动脉压上软的组织，则脉动波会被吸收或抵消，使指尖不易触觉脉动；指尖压在动脉上的力量要适中，用力太重将阻断血流，反而无脉搏产生。
这种手工方法虽然简单易行，但容易产生误差，特别是临床住院病人常规的监测上，这种手工测脉搏的方法不仅影响工作效率，并且不能连续监测，无法实时观察。
我们设计的数字脉搏计是一种自动测量人体脉搏的仪器，能直观地显示人体每分钟脉搏数，可连续、动态监量，价格便宜，适于普及推广。
本此课设设计了一款基于压电传感器的电子脉搏计，实现在30s内测量人的脉搏跳动次数，并且将脉搏次数显示出来。
该传感器可与电子电路相结合，将脉搏信号转化为模拟电信号，并利用滤波技术等信号处理方法准确的测量人体微弱的脉搏信号，而且可以进一步实现显示记录功能。
二、方案论证设计一个人体脉搏计，要求能够实现在30s内测量人的脉搏跳动次数，并且将脉搏次数显示出来。
正常人的脉搏数为60~80次/min，婴儿为90~100次/min，老人为100~150次/min。
方案一1传感器将脉搏跳动信号转换为与此相对应的电脉冲信号。
2 放大整形电路把传感器的微弱电流，微弱电压放大。
3倍频器将整形后所得到的脉冲信号的频率提高。
如将30s内传感器所获得的信号频率2倍频，即可得到对应一分钟的脉冲数，从而缩短测量时间。
4控制电路用555定时器以保证在基准时间控制下，使2倍频后的脉冲信号送到计数、显示电路中。
5计数、译码、显示电路用来读出脉搏数，并以十进制数的形式由数码管显示出来。
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人体脉搏检测传感器及信号处理系统程咏梅夏雅琴尚岚(北京工业大学机电工程学院工程力学部北京市100022)摘要：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。
将人体脉搏波转化为电信号进行测量和分析，使中医的脉象有了一个客观的分辨标准，便于揭开脉诊现代科学本质，为预防和治疗疾病提供参考。
本文介绍了检测人体脉搏信号特征的系统。
该系统由应变式脉搏传感器及信号放大、滤波、AD转换及脉搏信号数字处理软件组成。
并用LabVIEW设计了虚拟仪器及相应的程序，使制作的脉搏检测系统能够用虚拟仪器软件LABVIEW显示出脉搏的波形。
关键词：脉搏波、传感器、检测系统A human blood pulse sensor and signal processing systemCheng Yongmei, Xia Yaqin and Shang Lan(School of Mechanical Engineering and Applied Electronic Technology, Beijing University of Technology,Beijing 100022)Abstract: Information from human blood pulse attracts more and more attention due to it may contain very pathological information which could be used as index to diagnose disease. The waveform, intensity and speed of pulse signals mostly read the physical and pathological characters of heart-blood system in human bodies. In this paper, the pulse signal that usually is feel by fingers of Chinese doctors was transferred into electric signal and thus could be measured by modern scientific way. As a result, the measured quantities can be used by a doctor as a more consistent index to make diagnoses. A pulse detecting system was developed and its functions, circuits and software based on LABVIEW were described in details.Key Words: human blood pulse, sensor, detecting system1 引言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。
直到今天，在西方仍常用脉搏作为研究心血管疾病的重要方法。
心室周期性地收缩和舒张导致主动脉的收缩和舒张，使血流压力以波的形式自主动脉根部开始沿整个动脉系统传播，这种波称作脉搏波。
脉搏波所呈现出的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息，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。
这些脉搏波可通过人体的表动脉如颈动脉、肱动脉和桡动脉等处进行检测。
其中，桡动脉由于靠近体表外周血管，信息尤为丰富，检测也最为方便。
通过对脉搏波所提取的血流信息进行分析，就有可能预测出心血管疾病发生的可能性，及时采取措施可有效地减少危险因素，使症状得到缓解和改善。
本文介绍了自行研制的应变传感器脉搏测量装置，是一个能够显示人体脉搏波形的检测系统。
2 设计方案显示人体脉搏波形的检测系统如图1所示。
(1) 传感器结构设计传感器设计基于应变电测的原理，采用悬臂梁结构式弹性元件，使弹性元件随着人体脉搏的跳动而发生微小形变。
此时，粘贴在弹性元件上的电阻应变片发生变形，其电阻值发生相应变化。
通过电桥将电阻变化转换成电压信号。
图2是传感器结构示意图。
图2所示结构为一等截面悬臂梁，一端固定，另一端紧贴皮肤感受脉搏的变化。
应变片粘贴在两个不同的截面上，可减少由于力P 作用点偏移而引起的误差。
悬臂梁的材料为铝合金，弹性模量E=70Gpa ，长度l = 31.50mm ，厚度h = 0.24mm ，宽度b = 5.63mm 。
脉搏所产生的压力P 和弯曲应变εm 的关系为： P = 0.12εm ，应变片选用金属箔式应变片。
(2) 测量电桥及其平衡电路悬臂梁式传感器在测量脉搏时产生的是弯曲变形，采用等臂全桥测量弯曲应变，可以消除拉伸（压缩）变形的影响。
供桥电压为3.3V 。
应变仪输出应变εi = 4ε。
(3) 放大及滤波电路为了保证放大电路具有较高的输入阻抗和精度，低输入失调电压，低漂移，选用AD524精密仪用放大器。
由于脉搏信号非常微弱，为了满足后续电路的要求，采用两级放大器。
(a) 放大电路软件设计图1 系统框图Fig.1 Logical chart of the SystemFig.2 Structure of the sensor放大电路原理图如图3所示。
第一级放大电路的放大倍数为1000，经过一级放大后的脉搏波形如图4所示。
第二级放大电路的放大倍数在20～50之间可调。
试验表明，第二级放大倍数为30时，波形最为满意。
经两级放大后的脉搏波形如图5所示。
(b) 滤波电路为了去除传感器安装时的静压力以及高频干扰（尤其是50Hz 的工频干扰），在第一级放大电路的输出端和第二级放大电路的输入端之间加了一个带通滤波器，其通带范围为0.16Hz ～33.9Hz 。
图6为滤波电路原理图。
滤波后的波形如图7所示，消除了直流偏置以及一部分高频噪声对电路的干扰。
(a) 第一级放大电路原理图(b) 第二级放大电路原理图图3 放大电路原理图Fig.3 Principal charts of the amplifiers (a) the first amplifier stage; (b) the secondamplifier stage.(a) 放大1000倍的脉搏波形 (b) 平脉波形图4 采集到的人体脉搏波形和实际人体脉搏波形对比 Fig.4 Comparison between (a) the collected waveform and (b) the real human blood pulse.图5 两级放大及滤波后的脉搏波 Fig.5 Waveform after two amplifier stages and filtered.图6 滤波电路 Fig. 6 The filter circuit 图7滤波后的脉搏波形 Fig.7 Wave form after filtered3 A/D 转换电路A/D 转换电路由采样保持器和A/D 转换器组成。
采样保持器选用AD582， A/D 转换器选择AD574A 。
原理图如图8所示。
AD574A 的输入极性为双极性，模拟输入电压范围-5V ～+5V 。
4 8051接口及串行通信图9所示的是8051的串行接口电路，P0口的端口线用作数据线，接收AD574输出的数字量。
它包括把TTL 电平转换成232电平的转换电路，所用芯片为MAX202，电平经转换后才能实现8051和PC 机的通信。
采用查询法判断A/D 转换是否结束。
5 LabVIEW 虚拟仪器程序设计用LabVIEW 编写的程序要能够实现和8051的串行通信，并把接收到的数据经过处理后，显示出波形。
波形的瞬时值要和放大电路此时输出电压的大小相同。
图10是LABVIEW 程序的前面板，用来显示脉搏波形及脉搏瞬时值，并且控制程序的运行和选择所用的串口。
图中所示波形即为采集到的脉搏波形。
用LABVIEW 编制的程序，包括串行通信部分，数据处理部分和数据显示部分。
图9 8051串行接口电路Fig.9 Circuit of 8051 serial port图8 A/D 转换电路原理图Fig.8 A/D circuit6 结论自制的应变片式传感器能够不失真的采集到脉搏信息，真实反映脉搏的波动状况。
测量结果表明，经过放大和滤波之后，得到的脉搏波形与人体的实际脉搏波十分相似。
用LABVIEW 虚拟仪器编写的程序能够显示脉搏波的波形。
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