便携式脉搏测试仪报告
便携式脉搏测试仪毕业设计(改)
重申明本人呈交的毕业实习报告（设计），是在导师的指导下，独立进行实习和研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。
尽我所知，除文中已经注明引用的容外，本毕业实习报告（设计）的成果不包含他人享有著作权的容。
对本毕业实习报告（设计）所涉及的实习和研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。
本毕业实习报告（设计）的知识产权归属于作者与培养单位。
学生签名日期2012.12摘要本作品根据题目要求指示，以精准脉搏测量电路为核心，以TI公司提供的LaunchPad MSP430（G2553）单片机开发板为核心控制。
应用单片机部集成的10位8通道多路ADC做模数转换，与外部电路构成测试系统。
本作品根据题目要求使用+3.6V电源供电，测试仪在测量状态时，能在光电探头达到合适测试部位时自动启动测量，1分钟完成测量后自动待机，直至撤离探头并再次达到测试部位时自动启动下一次测量。
同时具有脉搏上下门限警报、监护状态和回放状态，并可在128×64点阵屏幕上动态显示光电脉搏信号波形等功能。
本题目来自“2012年全国大学生电子设计大赛TI杯赛区”关键词：自动测量；上下限报警；回放；监测；光电探头目录1 选题意义 (1)2 系统方案2.1方案比较 (2)2.2系统描述 (2)2.2.1芯片基本工作原理 (3)2.2.2整体描述 (3)3 脉搏测量原理 (4)4 电路分析4.1 CPU控制电路 (5)4.2信号采集和信号处理电路 (6)4.3键盘电路 (7)4.4显示电路 (8)4.5报警电路 (8)5 程序分析5.1 程序总体流程图 (9)5.2 核心程序流程图 (10)5.3 开发环境介绍 (10)5.4脉搏计数算法 (11)5.5 程序节选 (12)6 系统测试6.1测试结果及分析 (14)6.2作品展示 (15)结论 (16)参考文献 (17)1选题意义从近代医学的角度来看人体循环系统承担着协调全身各组织的能量代输送氧气、营养物质运走代废物等重要的工作还承担运送抗体、激素等物质以协调整体的动态平衡。
便携式心率测试仪电子系统设计报告
五邑大学电子系统设计结题报告题目：便携式心率测试仪院系信息工程学院专业电子信息工程学号学生姓名指导教师报告日期2012.12.18目录1、摘要 (2)2、课题研究意义 (2)2.1.背景 (2)2.2 设计任务与要求 (2)3、方案设计说明 (2)3.1硬件电路原理分析说明 (2)3.1.1信号放大电路 (2)3.1.2滤波电路 (3)3.1.3整形电路 (4)3.1.4单片机信号处理电路 (4)3.1.5数码管显示电路 (5)3.2软件设计 (6)3.2.1编程环境与开发工具 (6)3.2.2源程序及注解 (7)4、调试过程遇到的问题与解决的方法 (9)5、5、设计总结及体会 (9)6、参考文献 (9)7、附录 (10)1、摘要本文设计了一种基于STC89C51单片机实现的便携式心率测试仪.接受心率测试检测模块发送的信号并对信号进行检测分析并显示，从而实现心率测试功能。
该系统的硬件单元包括信号放大电路、滤波电路、整形电路、单片机控制电路和数码管显示电路。
采用了放大电路后，使得采集的脉搏信号放大到整形电路要求的电压幅度。
滤波电路消除了干扰，得到特定频率的低频信号。
整形电路把模拟信号转换成单片机能够处理的数字信号。
单片机内的处理程序将接收到的信号进行监测分析，得出心率值，经单片机I/O口发送给由数码管组成的显示模块显示。
2、课题研究意义2.1背景1）健康的重要性不言而喻，越来越多的研究表明心率是健康极其重要的指标。
一般人们为了知道自己的运动或者劳动强度是否超负荷，尤其是老年人、运动员等，他们都得赶到医院而不能实时测量和预知。
为了贯彻党和国家“预防为主”的医疗方针，满足人们能享受基本医疗保健的愿望，便携式心率测试仪应运而生，也极具市场潜力。
2）心脏病人往往需要经常去医院定期心脏检测，此仪器可以随时将病人的心脏情况记录和保存，并发送给医生，从而给病人带来便捷也有助于治疗；当心脏类疾病突发时，也可以提前将心脏情况发送给医生，从而缩短救援时间，提高救援成功率。
脉搏测试仪总结汇报
• 根据题目要求及产品成本考虑，最终选择方案三。
理论分析与计算
本系统需要5个电路模块组成，分别是信号采集模块、 信号放大整形模块、单片机核心电路模块、显示模块。 利用红外发射/接受二极管采集脉搏信号，通过公式计算， 选择合理的运放放大倍数进行信号放大、整形，最终通 过单片机对输出信号处理，在数码管上显示实时脉搏数。 • Gain of each stage = 1 + Rf / Ri = 1 + 680K / 6.8K = 101 • Cut off Frequency = 1 / 2π RfCf = 2.34Hz
系统利用红外对管将人体心脏跳动使血管中血液饱和程度的变化将引起光的强度发生的变化红外接收二极管的电流也跟着改变导致红外发射管输出脉冲信号经过由lm324构成的放大电路将脉冲信号放大整形传送至单片机进行信号计算处理最后将数据结果送到数码管进行显示
简易脉搏测试系统
摘要
本系统以ST12C5A60S2单片机为核心，利用红外线发射 二极管和接收二极管作为信号检测传感器，通过LM324信号 放大电路，最终使用四位一体数码管作为显示器件。系统 利用红外对管将人体心脏跳动使血管中血液饱和程度的变 化将引起光的强度发生的变化，红外接收二极管的电流也 跟着改变，导致红外发射管输出脉冲信号，经过由LM324构 成的放大电路将脉冲信号放大整形，传送至单片机进行信 号计算处理，最后将数据结果送到数码管进行显示。由此 来对人体心率的数据进行测量。
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系统测试结果分析
本系统组装完成，测试没有达标。经测试分析，红外传感器 所采集信号没有达到初步预测结果。后利用信号发生器在信号输 入端输入不同频率，10mV以上信号，结果在输出端显示较理想波 形，在数码管上显示出合理脉搏数。
便携式脉搏测试仪报告
便携式脉搏测试仪报告学院：信息科学与工程学院专业：电子信息工程年级：10级组员：陈均、洪浩、陈帅任务及要求一、 任务设计并制作一个便携式人体脉搏测试仪，该测试仪采用红光或红外光发射接收技术，从人体手指或耳垂处采样获取脉搏信息，并能实时显示被测者每分钟的脉搏数。
其系统框图如图1所示，其中A 、B 为2处信号观测点用于作品评测。
光电脉搏探头光电传感放大滤波 信息处理 显示信号调理 A B图1 脉搏测试仪系统方框图二、 要求1. 基本要求（1） 设计制作光电脉搏探头，发射红外光或红光作为探测信号，照射到指尖等人体组织后，接收其透射或反射信号。
（2） 设计制作脉搏信号调理电路与信息处理电路，测量并显示被测人每分钟脉搏次数，以医学仪器产品同时测量值为对照，测量误差不大于±3次。
（3） 测试仪必须采用3.6V 电池供电，并尽量降低待机电流与工作电流。
作品应留有电池供电电流测试点以便评测时测量功耗。
（4）测试仪能在白天室内日常亮度环境下正常工作。
（5）测试仪在测量状态时，能在光电探头达到合适测试部位时自动启动测量，1分钟完成测量后自动待机，直至撤离探头并再次达到测试部位时自动启动下一次测量。
2.发挥部分（1）可预置脉搏次数上下告警门限，当脉搏次数测量值超出告警限时，测试仪告警。
（2）可将测试仪设置为监护状态或回放状态。
在监护状态，测试仪进行定时、连续长时间测量并保存测量数据，在回放状态，回放所保存测量数据。
记录数据时应包括其测量时间。
（3）可在不小于128×64点阵的屏幕上实现光电脉搏信号波形动态显示。
（4）其它。
内容摘要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，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通常在人体指尖。
手指组织可以分成皮肤、肌肉、骨骼等非血液组织和血液组织，其中非血液组织的光吸收量是恒定的，而在血液中，静脉血的搏动相对于动脉血是十分微弱的，可以忽略，因此可以认为光透过手指后的变化仅由动脉血的充盈而引起的，那么在恒定波长的光源的照射下，通过检测透过手指的光强将可以间接测量到人体的脉搏信号。
便携式脉搏测试仪设计报告
五邑大学电子系统设计报告题目：便携式脉搏检测仪院系信息工程学院专业电子信息工程学号AP0905112学生姓名黄莞杰指导教师张京玲一、题目的要求和意义 (3)1、目的 (3)2、意义 (3)3、要求 (3)二、方案论证 (3)1、全部用模拟电路实现。
(3)2、用数字电路实现。
(3)3、用单片机实现。
(3)三、设计 (3)1、系统组成框图如下： (3)2、放大整形的总电路： (4)3、放大的单元电路： (4)1）、信号采集 (4)2）、一级放大电路： (5)3）、二阶低通滤波： (6)4)、二级放大： (6)5)、后级放大： (7)4、整形电路： (8)5、单片机和液晶显示电路： (8)四、程序 (9)五、噪声处理及注意事项 (10)六、电路性能测试与结果分析 (10)1、整个放大电路的传递函数为： (10)2、采集到的信号经过滤波放大后的波形图： (11)七、调试过程遇到的问题与解决的方法 (11)八、课程设计体会 (12)九、参考文献 (12)便携式脉搏检测仪一、题目的要求和意义1、目的1）、通过对电子技术的综合运用，使和学到的理论知识相互融泄贯通，在认识上产生一个飞跃。
2）、初步掌握一般电子电路设计的方法，使学生得到一些工程设计的初步训练，并为以后的毕业设计奠定良好基础。
3）、培养同学自学能力，独立分析问题、解决问题的能力。
对设计中遇到的问题，通过独立思考、查找工具书、参考文献、寻求正确答案；对实验中碰到的一些问题，能通过观察、分析、判断、改正、再实验、再分析等基本方法去解决。
2、意义通过观测到的脉搏的次数、跳动的波形为临床提供部分诊断价值的信息，为人体某些器脏结构和功能的变换趋势提供生理参考信号。
3、要求1）、心率信号由传感器(例如光电传感器) 模块进行采集。
2）、采集后的信号经过放大和滤波（特别滤除50HZ信号的干扰），进行整形后，得到幅值在0~5v的脉冲信号。
3）、可选用单片机进行心率测定，在液晶上显示出被测者心率。
脉搏测试仪报告
脉搏测试仪工作原理本设计采用单片机AT89C51为控制核心，实现脉搏测量仪的基本测量功能。
脉搏测量仪硬件框图如下图2.1 所示：图 2.1 脉搏测量仪的工作原理当手指放在红外线发射二极管和接收三极管中间，随着心脏的跳动，血管中血液的流量将发生变换。
由于手指放在光的传递路径中，血管中血液饱和程度的变化将引起光的强度发生变化，因此和心跳的节拍相对应，红外接收三极管的电流也跟着改变，这就导致红外接收三极管输出脉冲信号。
该信号经放大、滤波、整形后输出，输出的脉冲信号作为单片机的外部中断信号。
单片机电路对输入的脉冲信号进行计算处理后把结果送到液晶显示。
光电传感器的原理根据朗伯一比尔(Lamber —Beer)定律，物质在一定波长处的吸光度和他的浓度成正比。
当恒定波长的光照射到人体组织上时，通过人体组织吸收、反射衰减外部中断信号光电传感器 低通放大器 比较器和振荡器单片机 AT89C51数码显示电路 外部晶振后，测量到的光强将在一定程度上反映了被照射部位组织的结构特征[7]。
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，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通常在人体指尖。
手指组织可以分成皮肤、肌肉、骨骼等非血液组织和血液组织，其中非血液组织的光吸收量是恒定的，而在血液中，静脉血的搏动相对于动脉血是十分微弱的，可以忽略。
因此可以认为光透过手指后的变化仅由动脉血的充盈而引起的，那么在恒定波长的光源照射下，通过检测透过手指的光强将可以间接测量到人体的脉搏信号[7]。
光电传感器的结构传感器由红外发光二级管和红外接收三极管组成。
采用GaAs红外发光二极管作为光源时，可基本抑制由呼吸运动造成的脉搏波曲线的漂移。
红外接收三极管在红外光的照射下能产生电能，它的特性是将光信号转换为电信号。
在本设计中，红外接收三极管和红外发射二极管相对摆放以获得最佳的指向特性。
便携式心率测试仪(开题报告)
便携式心率测试仪(开题报告)五邑大学电子系统设计开题报告题目：便携式心率测试仪院系信息工程学院专业电子信息工程学号学生姓名指导教师开题报告日期一、课题、国内外研究现状与水平及研究意义、目的。
1．课题便携式心率测试仪2．国内外研究现状与水平便携式医疗设备正不断改进数以百万计患者的医疗保健条件。
现在外国的先进运动手表甚至能够无线记录用户的心率。
未来，还将有众多能显著改善医疗实施及其效果的创新型医疗应用产品。
满足便携式医疗领域的微处理器需求给半导体企业带来了挑战。
虽然工程设计无外乎是在相对立的功能、规范以及空间限制条件之间进行取舍，但是这种平衡取舍在便携式医疗领域往往非常棘手。
医疗市场的相关需求往往很难协调，如小尺寸与高功能性、低功耗与高性能模拟，以及超长电池使用寿命与高处理能力等。
这些产品需要模数转换器(ADC)、可调节增益、电源管理以及液晶显示屏 (LCD) 等。
这些都将是需要我们更多的去研究和发展。
3．研究意义和目的以往专门测量心率值的仪器较少，人们为了知道自己的运动或者劳动强度是否超负荷，尤其是老年人或运动员等，他们都得赶到医院而不能实时测量和预知。
为了观测“预防为主”的方针，为了实现人人能享受基本医疗保健的目标，把过去的以医院为轴心的医疗服务体系过度到以家庭为基础的社区卫生服务体系已成为必然趋势。
所以便携式医疗仪器已相继问世。
便携式心率测试仪属于一种集轻型化、一体化、可视化等优点的测试仪；同时它适合在家庭和社区条件下使用。
心电诊断仪、心率计的应用在心血管疾病的研究和诊断方面发挥出显著的作用，它们所记录的心脏活动时的生物电信号，已成为临床诊断的重要依据。
该心率仪可用于临床心率监护；并为体力劳动者劳动强度测定、运动员及士兵训练强度测定等提供确凿的和必不可少的生理指标。
二、研究内容，拟采取的研究方法、实验过程、预期成果。
（附主要。
便携式脉搏测量仪报告书
摘要便携式脉搏测量仪主要以单片机AT89S52为核心，电路分为传感器模块、信号调整电路、单片机系统、键盘控制模块、显示电路、声光报警电路、DC/DC供电模块七个模块，设计并制作一个便携式人体脉搏测试仪，该测试仪采用红光或红外光发射接收技术，从人体手指或耳垂处采样获取脉搏信息，并能实时显示被测者每分钟的脉搏数。
AbstractPortable pulse measuring instrument with single chip AT89S52 as the core, the circuit is divided into a sensor module, a signal adjusting circuit, MCU system, keyboard control module, a display circuit, an acoustic-optic alarm circuit, DC/DC power supply module seven module, design and production of a portable human body pulse tester, the tester adopts a red or infrared light transmitting and receiving technology, from the human finger or earlobe sampling to obtain information of pulse, and real-time display of the measured each minute pulse number.一、方案论证与比较1.传感器方案论证与比较方案一：采用集成传感器。
当前，市面上有很多类型的集成心电传感器，其灵敏度高，集成度高，直接就可以反映出心率的变化，且已包含了滤波等抗干扰电路，波形经过放大可以直接处理使用。
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便携式脉搏测试仪
报告
学院：信息科学与工程学院
专业：电子信息工程
年级：10级
组员：陈均、洪浩、陈帅
任务及要求
一、 任务
设计并制作一个便携式人体脉搏测试仪，该测试仪采用红光或红外光发射接收技术，从人体手指或耳垂处采样获取脉搏信息，并能实时显示被测者每分钟的脉搏数。
其系统框图如图1所示，其中A 、B 为2处信号观测点用于作品评测。
光电脉搏探头
光电
传感
放大滤波 信息处理 显示
信号调理 A B
图1 脉搏测试仪系统方框图
二、 要求
1. 基本要求
（1） 设计制作光电脉搏探头，发射红外光或红光作为探测信号，照射到指尖等人体组织后，接收其透射或反射信号。
（2） 设计制作脉搏信号调理电路与信息处理电路，测量并显示被测人每分钟脉搏次数，以医学仪器产品同时测量值为对照，测量误差不大于±3次。
（3） 测试仪必须采用3.6V 电池供电，并尽量降低待机电流
与工作电流。
作品应留有电池供电电流测试点以便评测时测量功耗。
（4）测试仪能在白天室内日常亮度环境下正常工作。
（5）测试仪在测量状态时，能在光电探头达到合适测试部位时自动启动测量，1分钟完成测量后自动待机，直至撤离探头并再次达到测试部位时自动启动下一次测量。
2.发挥部分
（1）可预置脉搏次数上下告警门限，当脉搏次数测量值超出告警限时，测试仪告警。
（2）可将测试仪设置为监护状态或回放状态。
在监护状态，测试仪进行定时、连续长时间测量并保存测量数据，在回放状态，回放所保存测量数据。
记录数据时应包括其测量时间。
（3）可在不小于128×64点阵的屏幕上实现光电脉搏信号波形动态显示。
（4）其它。
内容摘要
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，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通常在人体指尖。
手指组织可以分成皮肤、肌肉、骨骼等非血液组织和血液组织，其中非血液组织的光吸收量是恒定的，而在血液中，静脉血的搏动相对
于动脉血是十分微弱的，可以忽略，因此可以认为光透过手
指后的变化仅由动脉血的充盈而引起的，那么在恒定波长的
光源的照射下，通过检测透过手指的光强将可以间接测量到
人体的脉搏信号。
一、概述
通过红外对管拾取脉搏MV级的信号，经过第一级放大器
进行放大，进入有源滤波器滤去工频干扰信号，再经过第二
级放大器进行放大，此时信号幅值达到V级，再须把信号通
过比较器进行整形，得到160计数器所需要的时钟脉冲信号，在经过译码器在数码管上显示心跳的次数。
通过555构成的
60S定时电路控制计数器实现定时功能。
再通过若干逻辑门
电路构成上下限预警，当达到或低于限值时，报警。
二、方案设计
信号采集一级放大有源滤波二级放大
定时器
计数器
整形
驱动器
数码管显示
报警
逻辑门
（1）用红外对管将脉搏的跳动转换为电压信号，并加以放大、滤波和整形转换为数字信号；
（2）把整形完的信号通过计数器、译码器最终用数码管显示出来。
（3）整个电路用555构成的时基电路定时60S。
（4)通过门电路实现上下限预警。
三、电路设计方案
1、光电转换电路
血液是高度不透明的液体，光照在一般组织中的穿透性要比血液中大几十倍，据此特点，采用光电效应手指脉搏传感器来拾取脉搏信号。
反向偏压的光敏二极管，它的反向电流具有随光照强度增加而增加的光电效应特性，在一定光强范围内，光敏二极管的反向电流与光强呈线性关系。
指端血管的容积和透光度随心搏改变时，将使光电三极管极管收到不同的光强，并由此产生的光电流均随之作相应变化。
常用检测脉搏的光电传感器分为红外对管和红外放射管。
采用红外对管。
将对管夹于手指端部，通过手指的血液浓度会随着心脏的跳动发生变化，红外对管对应的信号便会发生相应的变化，采集此信号经过放大，滤波，比较等处理便可以得到理想的信号。
2、放大电路
（1）一级放大电路
同向比例放大电路信号的采集中会有很强的共模信号，
但是为了减少干扰，可以采用两级同相比例放大电路，集成运算放大器采用LM324。
（2）二级放大电路
后级放大电路同样采用同相比例放大电路。
3、滤波电路
由于有50 赫兹的工频干扰和传感器在测量时有震动带来的干扰, 必须对所取信号进行滤波处理。
考虑到脉搏的频谱特性以及滤波50 赫兹工频干扰可以采用截止频率为2.5 赫兹的低通滤波器滤除。
因为压控电压源型二阶低通滤波器电路结构简单，调整方便，且使用电路多采用运算放大器做有源
器件，几乎没有负载效应，故选择压控电压源型滤波电路
4.整形电路
整形电路采用运算放大器LM324构成的单限电压比较器。
5、定时电路
60s定时电路采用555定时器构成的单稳态触发器，频率用电位器调制1HZ.当到60S时用门电路输出一个低电平，接到计数器的使能端，实现定时。
定时电路
6.报警电路
在60S到时，若心跳次数没达到下线则报警，本设计值是40次。
若心跳次数达到上限，本设计值是240，则在测量过程中或结束时就会报警。
7.计数、译码及显示电路
计数、译码及显示电路由十进制计数器74LS160、共阴极译码驱动器74LS48和共阴极数码管组成。
74LS160的CLR引脚经开关引出实现计数清零。
整形后的脉搏信号作为74LS160时钟脉冲，进行计数。
定时、显示、报警总电路
理论分析与计算
1、光电发射接收参数分析与计算：
红外接收二极管在红外光的照射下能产生电能，单个二极管能产生0.4 V电压，0.5 mA电流。
在指夹中，红外接收二极管和红外发射二极管相对摆放以获得最佳的指向特性。
红外发射二极管中的电流越大，发射角度越小，产生的发射强度就越大。
在图中，R1选100 Ω是基于红外接收二极管感应红外光灵敏度考虑的。
R1过大，通过红外发射二极管的电流偏小，红外接收二极管无法区别有脉搏和无脉搏时的信号。
反之，R1过小，通过的电流偏大，红外接收二极管也不
能准确地辨别有脉搏和无脉搏时的信号。
其电路原理图及参数如图所示。
2、处理参数分析与计算： （1）前级放大电路：
电路及参数如图所示，波形如图所示。
图4
放大倍数A u =200K/10K=20图5
（2） 滤波电路：
有源滤波电路及参数如图所示，经滤波后脉搏波形所示如下。
10000
100
放大倍数：A u=75K/10K=7.5
（4）整形电路：
阈值电压：Vt=5*（10k/（10k+91k））=0.5V
波形显示如图所示。
五、元器件清单及总原理图
红外对管1对电阻（500,10K,100k,91k``）若干导线若干LM324 5 电容(1uf,10uf,10nf···) 若干计数器74LS160 5 驱动器74LS48 5
定时器555 1
七段共阴数码管 5
逻辑门74LS04,32,08,22 各两个
开关 2
夹子 1
图A：总体电路图
六、测试方案与测试结果
1、测试方案及条件：
本组实验测试通过对不同人进行脉搏次数检测，软件给
与校正进行误差分析，测试是在白天自然光及夜晚熄灯两个条件下测试的。
2、测试结果：误差在3个以内
3、测试结果分析：
误差可能由芯片干扰，电源干扰，外界光线干扰，导线干扰，自然磁场等造成.
七、总结：
通过对本次比赛很大程度上锻炼了我们的动手能力，真正的感觉到了学以致用，再设计、组装、调试过程中增强了我们的团队合作能力，巩固了课本学到的知识。
本次设计没有用单片机，这是一个遗憾，没有完成这部分的设计。
书到用时方很少，今后我们会更加努力，我们三人许下诺言：做一件到40岁都能拿出去吹牛的事情！。