心率监测系统设计
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。
血压测量的心率变异性实时监测系统设计
血压测量的心率变异性实时监测系统设计一、引言随着人们生活水平的提高以及医疗技术的不断进步，对健康的关注也越来越高。
血压和心率是人体健康的重要指标之一，对于心血管疾病的预防和治疗具有重要意义。
本文将介绍一种血压测量的心率变异性实时监测系统设计，旨在帮助人们更好地了解自己的身体状况，及时发现和处理潜在的健康问题。
二、系统设计原理该系统主要通过传感器实时监测用户的血压和心率数据，利用心率变异性指标评估用户的心血管健康状况。
通过监测用户的心率变异性，可以及时发现潜在的心脏问题，为用户提供及时的健康指导和建议。
三、系统组成1.传感器：用于采集用户的血压和心率数据。
2.控制模块：负责数据处理和计算心率变异性指标。
3.显示屏：用于显示用户的健康数据和提供健康建议。
四、系统工作流程1.用户戴上具有血压和心率监测功能的设备。
2.传感器采集用户的血压和心率数据。
3.控制模块对数据进行处理和计算心率变异性指标。
4.显示屏显示用户的健康数据和提供健康建议。
五、系统特点1.实时监测：系统可以实时监测用户的血压和心率数据，为用户提供及时的健康监测。
2.精确计算：系统采用先进的算法计算心率变异性指标，能够准确评估用户的心血管健康状况。
3.便携式设计：系统采用便携式设计，用户可以随时随地监测自己的健康状况。
六、应用前景血压测量的心率变异性实时监测系统设计具有广阔的应用前景，可以广泛应用于医疗保健、运动健身等领域。
通过监测心率变异性，可以有效提高人们的健康意识，帮助他们及时发现和处理潜在的健康问题，提高生活质量。
七、结论血压测量的心率变异性实时监测系统设计是一种创新的健康监测方案，具有重要的意义和应用价值。
通过该系统，用户可以方便地监测自己的心血管健康状况，及时发现和处理潜在的健康问题。
相信随着技术的不断进步和应用的推广，这种系统将为人们的健康提供更好的保障。
以上是对血压测量的心率变异性实时监测系统设计的介绍，希望能够对读者有所帮助。
基于51单片机的心率体温检测系统设计
基于51单片机的心率体温检测系统设计随着科技的不断进步，智能化设备在日常生活中的应用越来越广泛。
心率体温检测系统作为一种应用广泛的智能设备，可以实时监测人体的心率和体温的变化情况，为人们的健康提供及时准确的数据支持。
本文将介绍一个基于51单片机的心率体温检测系统的设计方案。
一、系统概述本心率体温检测系统由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括传感器模块、信号处理模块和显示模块，软件部分则是通过51单片机进行数据的采集和处理，并在显示模块上进行实时的结果显示。
二、硬件设计1. 传感器模块本系统采用心率传感器和体温传感器进行数据的采集。
心率传感器采集心率信号，体温传感器采集体温信号。
这两个传感器通过模拟信号将采集的数据传递给信号处理模块。
2. 信号处理模块信号处理模块对从传感器模块采集到的心率和体温信号进行滤波和放大处理，提高信号的精确性和可读性。
经过处理后的信号将被发送给显示模块进行实时显示。
3. 显示模块显示模块采用OLED显示屏，可以实时显示心率和体温的数值，以及相应的警报信息。
用户可以通过显示屏上的按键进行操作和设定。
三、软件设计1. 数据采集51单片机通过模拟输入引脚采集来自传感器模块的心率和体温信号。
通过定时中断的方式，可以实现对信号的连续采集。
2. 数据处理采集到的数据通过A/D转换进行数字化，并存储到内部RAM中。
通过计算和处理，可以得到心率和体温的准确数值。
3. 数据显示通过串行通信接口，将处理后的数据发送到显示模块，并通过OLED显示屏进行实时展示。
用户可以通过按键控制，实现不同数据的显示切换。
四、系统特点1. 精确性高本系统通过合理的传感器选择和信号处理，可以保证心率和体温数据的准确性，为用户提供可靠的健康数据支持。
2. 实时监测本系统能够实时监测心率和体温的变化情况，并将结果实时显示在屏幕上。
用户可以时刻关注自身的健康状况。
3. 便捷性基于51单片机的心率体温检测系统体积小巧，易于携带和使用。
基于单片机心率监测系统设计方案
一、实物描述：
二、功能描述：
本系统由STM32F103C8T6单片机主控模块、心率传感器模块、TFT屏显示模块、按键模块、蜂鸣器报警模块组成。
1、TFT液晶实时显示心率值。
2、TFT液晶实时显示采集到的的模拟信号的曲线图，直接显示心率变化曲线。
3、通过按键可以设置心率报警阈值，按键有设置按键、设置+、设置-，在设置情况下可以对设置值进行加减。
4、当前心率值超过设置阈值，蜂鸣器报警，同时显示心率值为红色；否则蜂鸣器不报警，心率值显示蓝色。
三、功能框图：
心率传感器模
块单片机
STM32F103C8T
6TFT屏显示模
块
报警模块
按键模块
四、代码描述：
打开程序主界面如下图所示，程序由各个子程序组成，通过在主函数mian中调用。
Main()函数中首先对各模块进行初始化显示
然后进行ADC读取，读取结果通过单片机处理在显示屏上显示
显示屏坐标绘制函数，用于绘制初始化界面
按键子程序，用于设置报警值，在主函数中调用。
非接触式心率监测系统的设计与实现
非接触式心率监测系统的设计与实现现代人的生活节奏越来越快，工作与生活的压力也日益增加。
随之而来的是心脏疾病如心悸、心绞痛、心律不齐等的增加。
为了保障人们的健康，心率的监测变得至关重要。
然而，传统的心率监测方法如佩戴式心率带或医疗仪器存在不便携以及佩戴不舒适的问题。
非接触式心率监测系统的设计与实现应运而生，它能够实现无需直接接触人体皮肤即可精确监测心率的功能。
本文将详细介绍非接触式心率监测系统的设计与实现。
一、背景介绍人体心脏的跳动会导致血液流动，这一过程会引起微小的皮肤振动。
非接触式心率监测系统就利用了这一原理，通过对皮肤振动的检测来计算心率。
其中，图像处理技术是实现非接触式心率监测的关键。
二、系统设计非接触式心率监测系统的设计主要包括采集模块、图像处理模块和心率计算模块。
具体流程如下：1. 采集模块采集模块通过使用摄像头采集人体面部的实时视频。
采集范围通常是人的眼睛附近，因为此处皮肤最薄，振动信号较为明显。
为了确保采集到清晰的图像，需注意光线的充足和人脸的合适位置。
2. 图像处理模块图像处理模块对从摄像头采集到的图像进行处理，主要包括以下几个步骤：（1）去噪由于图像采集时可能存在噪声，所以需要运用图像处理算法去除噪声，以保证后续处理的准确性。
（2）人脸定位与跟踪人脸定位与跟踪是非接触式心率监测系统中一个重要的环节。
它可以通过人工智能相关算法，如Haar特征级联等，来准确定位人脸的位置，并跟踪人脸的运动。
（3）灰度转换将彩色图像转换为灰度图像，简化后续处理的计算量，并提高处理速度。
（4）兴趣区域提取在图像中提取出人眼所在的兴趣区域，以避免其他无关因素的干扰。
3. 心率计算模块心率计算模块通过分析图像中提取的兴趣区域内皮肤振动的频率，计算出心率数值。
常用的算法有傅里叶变换、自相关函数等。
三、系统实现非接触式心率监测系统可以通过基于Python的开源图像处理库OpenCV进行实现。
以下是具体步骤：1. 安装OpenCV库在Python环境中安装OpenCV库，通过pip安装即可。
基于可穿戴设备的心率监测及健康管理系统设计
基于可穿戴设备的心率监测及健康管理系统设计随着科技的不断发展和人们对健康的日益重视，可穿戴设备作为一种新的健康监测工具，逐渐受到大众的关注。
心率作为一个重要的生理指标，能够反映个体的心血管健康状况。
因此，设计一套基于可穿戴设备的心率监测及健康管理系统，能够为用户提供实时的心率数据监测、追踪健康状况以及提供健康建议，对于促进个人健康和防治心血管疾病具有重要意义。
一、系统架构设计基于可穿戴设备的心率监测及健康管理系统的架构设计需要考虑以下几个方面：1. 可穿戴设备：系统需要支持与各种类型的智能手环、智能手表等可穿戴设备的连接，并获取心率数据。
2. 数据采集与传输：系统需要采集用户的心率数据，并通过无线通信方式将数据传输至系统服务器。
3. 数据存储与处理：系统服务器需要能够存储大量的心率数据，并对数据进行处理、分析和挖掘，为用户提供可视化的健康数据展示。
4. 用户界面：系统需要提供友好的用户界面，使用户能够轻松地查看自己的心率数据、健康状况以及相关健康建议。
5. 健康建议与监督：系统需要根据用户的心率数据和健康信息，为用户提供个性化的健康建议，并提供监督和提醒功能，帮助用户改善心血管健康。
二、系统功能设计1. 心率监测：用户佩戴可穿戴设备后，系统能够准确地监测用户的心率，并实时更新心率数据。
2. 健康数据分析：系统能够对用户的心率数据进行分析，统计用户的心率变化趋势，并与正常心率范围进行对比。
3. 健康数据展示：系统通过图表等方式直观地展示用户的心率数据，包括日常心率、运动时心率、睡眠时心率等，方便用户了解自己的健康状况。
4. 异常心率提醒：当用户的心率超出正常范围时，系统能够及时向用户发送提醒，提醒用户进行必要的调整和注意。
5. 健康建议与推送：系统根据用户的心率数据和健康信息，给予用户个性化的健康建议，并通过推送等方式向用户发送，帮助用户改善心血管健康。
6. 用户数据管理：系统能够管理用户的心率数据，并提供数据备份、恢复、导出等功能，确保用户数据的安全性和隐私保护。
心率计设计
心率计设计 一、检测的基本原理：随着心脏的搏动，人体手腕的脉搏及颈部的搏动较为明显，我们采用压电传感器放在上述位置，把压电传感器测到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。
二、心率监测仪系统总体设计心率监测仪的总体设计电路框图如图1-1所示，主要包括单片机AT89S52、复位电路、时钟电路、传感器与信号处理电路、显示电路和报警电路。
先用红外光电传感器采集与心跳同频率的信息，当人体组织半透明度的数值较大时，红外光电二极管Dl 发射出的透过人体组织的光强度很弱，光敏三极管无法导通，所以输出端为高电平；当人体组织半透明度的数值较小时，红外光电二极管Dl 发射出的透过人体组织的光强度较强，光敏三极管导通，输出端为低电平，这样就形成了频率与脉搏次数成正比的低频信号，它近似于正弦波形．脉搏为50次，分时，频率是0．78Hz ，199次，分时是3．33Hz ，从传感器过来的是低频信号．该低频信号首先经RC 振荡器滤波以消除高频干扰，经无极性隔直流电容C6、C7加到线性放大器的输入端,经运放IC1A 将信号放大10倍，C1直流耦合滤波，运放IC1B 将信号放大0~50倍，IC1C 与R9、R10、C2、C3组成截止频率为10Hz 左右的二阶低通滤波器以进一步滤除残留的干扰，然后IC1D 将信号放大10倍输出,形成尖脉冲信号，最后555施密特触发器电路将尖脉冲信号转化为同频率的长脉冲信号，该脉冲信号通过555输出端送到单片机后，软件对信号进行处理，最后在数码管上显示数值。
传感器与信号处理电路三、光电式脉搏波传感器本次设计选用透射型光电式脉搏波传感器，其电路如图下图1-2-1所示传感器与信号处理电路AT89S52 单片机 显 示 电 路 复 位 电 路时 钟 电 路 报 警 电 路图1-2-1透射型光电式脉搏波传感器电路图因为传感器输出信号的频率很低，如当脉搏为50次/分钟时，只有0.78Hz，200次/分钟时也只有3.33Hz，因此信号首先经R14、C8组成的低通滤波器滤除高频干扰，当传感器与手指断开或检测到较强的干扰光线时，输出端的直流电压会出现很大变化，用C6、C7背靠背串联组成的双极性耦合电容把它隔断，滤除直流成分。
心脏健康监测系统的设计与实现
心脏健康监测系统的设计与实现可以包括以下几个主要步骤：
1. 传感器选择：选择合适的传感器来监测心脏相关的生理信号。
例如，心电图（ECG）传感器可以用于记录心电图波形，脉搏波传感器可以检测脉搏波形，血氧传感器可以测量血氧饱和度等。
2. 数据采集与处理：通过传感器采集心脏相关的生理信号，并进行数据处理。
这包括信号滤波、噪声消除和数据压缩等步骤，以提高数据质量和准确性。
3. 特征提取与分析：从采集的生理信号中提取有用的特征，并进行进一步的分析。
常见的特征包括心率、心律失常、ST段变化等。
可以利用机器学习算法进行自动识别和分类，以及预测心脏疾病风险。
4. 用户界面设计：设计直观友好的用户界面，使用户能够方便地查看和分析监测结果。
界面可以包括实时心电图显示、报警功能以及记录和分享数据的能力。
5. 数据存储与云平台：将监测数据存储到数据库或云平台中，以便长期跟踪和分析。
通过云平台还可以实现远程访问和分享数据，方便医生和用户之间的交流和协作。
6. 安全和隐私保护：确保系统的安全性和隐私保护，采取合适的加密和身份验证措施，防止未经授权的访问和数据泄露。
7. 系统集成与验证：将各个模块进行集成，并进行系统级的验证和测试。
确保系统的稳定性、可靠性和准确性。
需要指出的是，心脏健康监测系统的设计与实现应遵循相关的医疗设备法规和标准，确保其安全有效地应用于临床和家庭环境中。
同时，与医疗专业人员的密切合作和反馈也是设计与实现过程中的关键因素，以确保系统能够真正满足用户的需求，并提供有效的心脏健康监护。
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输入
５０
前
高
中
低
输
置
通
级
右腿
放
滤
放
通 滤
Ｈｚ 出
限
驱动
大
波
大
波
波
图 ２ 心电采集原理框图
３．３ 单片机及其外围电路 ＡＴｍｅｇａ 系 列 单 片 机 可 与 １６ 或 ３２ 位 结 构 的 微 处 理 器 相
匹敌， 主要取决于它高效的运算以及精简的指令集。
５ 医疗卫生装备·２００６ 年第 ２７ 卷第 １２ 期 Ｃｈｉｎｅ ｓ ｅ Ｍｅ ｄｉｃａ ｌ Ｅｑｕｉｐｍｅ ｎｔ Ｊ ｏｕｒｎａ·ｌ ２００６ Ｖｏｌ．２７ Ｎｏ．１２
图 ４ 软件程序流程图
报警系统， 分别进行分频闪烁和蜂鸣报警； 同时对测量结果
进行储存， 为了避免数据存储冗余， 系统只保留近期测量的
数据。
（４）显 示 和 报 警 模 块
液 晶 显 示 芯 片 ＭＳＣ－ Ｇ１２２３２ＢＮＴ６０２ 及 其 接 口 电 路 组 成
了显示模块， 单片机通过 ＲＳ２３２ 与显示模块进行异步串行通
的检测应用， 下一步将对系统功能进一步完善和扩展， 并投入
实际应用。
参考文献
１ 刘光辉． 心率监测在体育运动实践中的应用． 河北体育学院学报 ２００４， １８（ １） ： １８￣２０
２ 吴双力， 崔剑， 王伯领．ＡＶＲ－ ＧＣＣ 与 ＡＶＲ 单片机 Ｃ 语言开发．北 京： 北京航空航天大学出版社， ２００４．２５￣４０ （ ２００６－ ０８－ １８ 收稿 ２００６－ １１－ １５ 修回）
作者简介： 徐新萍， 硕士研究生， 主治医师， 主要从事医学图像分析实验 研究工作； 邱力军， 硕士生导师， 副教授， 通讯作者， 主要从事医学信号检测和 图 像 处 理 方 面 的 研 究 。 本 课 题 由 军 队 “十 五 ”面 上 课 题 资 助 。
电源模块
Ｅ
单 片 机 ＡＴｍｅｇａ６４
Ｃ
人
心率监测系统由心率采集单元和微控制单元组成， 其中 ＭＣＵ 是以 ＡＶＲ 系列单片机 ＡＴｍｅｇａ６４ 为核心， 配以一定的外围 电路和软件， 实现单兵训练强度的监测、启动报警和显示功能。
系统硬件设计包括： 心率采集电路、ＭＣＵ 的电路原理图以 及印刷电路板设计。主要以单片机 ＡＴｍｅｇａ６４ 和其它所需外围 电 路 组 成 的 设 计 ， 如 ： 硬 件 框 图 设 计 、接 口 电 路 、ＰＣＢ 的 设 计 。 系 统 软 件 设 计 是 指 基 于 ＡＴｍｅｇａ６４ 通 过 软 件 编 程 实 现 心 率 监 测系统的智能判断功能。同时， 软件模块在硬件电路检测完毕 后再进行调试， 以便协同硬件实现各模块功能。 ３ 系统硬件设计
Ｄ ｅｓｉｇ ｎ ｏ ｆ ｈ ｅａｒｔ－ｒａｔｅ ｍ ｏ ｎ ｉｔｏ ｒｉｎ ｇ ｓｙｓｔｅｍ
ＸＵ Ｘｉｎ－ ｐｉｎｇ１，２， ＺＨＡＯ Ｐ ｅ ｎｇ２， ＱＩ Ｊ ｉａ － ｘｕｅ １， ＱＩＵ Ｌｉ－ ｊｕｎ１， ＬＩ Ｂｉｎ１， Ｊ ＩＡＯ Ｔｅ ｎｇ１， ＣＨＥＮ Ｊ ｉａ ｎ－ ｋａ ｎｇ１， ＬＵＯ Ｊ ｉａ １ （ １．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ｔｈｅ Ｆｏｕｒｔｈ Ｍｉｌｉｔａｒｙ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓ ｉｔｙ， Ｘｉ＇ ａｎ ７１００３２， Ｃｈｉｎａ ； ２．
（１） Ａ／Ｄ 转换模块 心律采集电路采用差分电路和滤波电路后， 输出一个模 拟 信 号 ， 单 片 机 ＡＴｍｅｇａ６４ 通 过 自 带 的 ＡＤＣ 转 换 器 ， 把 模 拟 信号转换为可处理的数字信号。此时的心率信号以离散信 号的形式， 通过计算单位时间 Ｒ 波之间的时间来换算心率
的值。
开始
（２）键 盘 输
系统硬件设计的电路图设计在 Ｐｒｏｔｅｌ ＤＸＰ 的开发软件中 完成， 包括： 原理图和 ＰＣＢ 图的设计。元器件的选择和封装设 计都采用标准规定， 但为满足小型化， 其中某些元件考虑到其 贴片式或其它因素， 采用了实物测量的方法自己加载元件库。 系 统 硬 件 由 心 率 采 集 模 块 、电 源 模 块 、Ａｔｍｅｇａ６４、键 盘 控 制 模 块 、液 晶 显 示 和 语 音 报 警 系 统 构 成 。 ３．１ 系统框图（ 见图 １）
Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｍｉｌｉｔａｒｙ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｓ ｃｉｅｎｃｅｓ ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １００８５０， Ｃｈｉｎａ ） Ａｂｓｔｒ ａｃｔ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｇｅｎｅｒａｌｌｙ ｅｘｐｏｕｎｄｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｐｏｒｔａｂｌｅ ｗａｒ － ｆｉｇｈｔｅｒ ｈｅａｒｔ － ｒａｔｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｉｔｓ ｈａｒｄｗａｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ． Ｔｈｅ ＭＣＵ ｏｆ ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＴｍｅｇａ６４ （Ｌ） ｉｎ ＡＶＲ ｆａｍｉｌｉｅｓ． Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｂｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｈｅａｒｔ－ ｒａｔｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ ｗａｒ－ ｆｉｇｈｔｅｒ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｉｎｔｅｎｓｉｏｎ． Ｉｔ ｉｓ ｓｍａｌｌ ａｎｄ ｐｏｒｔａｂｌｅ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ ｈｅａｒｔ ｒａｔｅ； ＡＴｍｅｇａ６４（Ｌ）； Ａ／Ｄ ｃｏｎｖｅｒｔ ｍｏｄｕｌｅ； ＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ）
１ 引言 运 动 心 率 对 运 动 强 度 的 监 测 是 国 内 外 运 动 医 学 、运 动 生 理
学、运动训练学以及运动心理学界十分感兴趣的问题。目前， 常 应用心率血乳酸法和目标 ＨＲ 四分区法安排运动强度［１］。我们采 用运动心率来表示运动强度的大小， 根据运动心率准确划分运 动强度等级， 通过单片机对监测心率按照划分等级进行智能判 断， 实时监测训练强度， 并显示报警。 ２ 系统总体设计
研究论著
Ｔ Ｈ Ｅ Ｓ ＩＳ ＆ Ｒ Ｅ Ｓ Ｅ Ａ Ｒ Ｃ Ｈ Ｒ Ｅ Ｐ Ｏ Ｒ Ｔ
ＡＴｍｅｇａ６４ 的特性： （１）高性能、低功耗的 ８ 位 ＡＶＲ!微处理器； （２）先进的 ＲＩＳＣ 结构； （３）非易失性程序和数据存储器： ６４ｋＢ 的系统内可编程 Ｆｌａｓｈ 擦写寿命 １０ ０００ 次； 具有独立锁定位的可选 Ｂｏｏｔ 代码区， 通过 片上 Ｂｏｏｔ 程序实现系统内编程同时读写操作； ２ｋＢ 的 ＥＥＰＲＯＭ 擦 写 寿 命 １００ ０００ 次 ； ４ｋＢ 片 内 ＳＲＡＭ， ６４ｋＢ 可 选 外 部 存 储 空 间； 可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密； 通过 ＳＰＩ 接 口进行系统内编程。 （４）外设特点： ８ 路 １０ 位 ＡＤＣ， 面向字节的两线接口； 可编 程 的 串 行 ＵＳＡＲＴ； 可 工 作 于 主 机／ 从 机 模 式 的 ＳＰＩ 串 行 接 口 ； 具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器； 片内模拟比较 器。 （５）特 殊 的 处 理 器 特 点 ： 上 电 复 位 以 及 可 编 程 的 掉 电 检 测 ； 片 内 经 过 标 定 的 ＲＣ 振 荡 器 ； 片 内／ 片 外 中 断 源 ； ６ 种 睡 眠 模 式： 空 闲 模 式 、ＡＤＣ 噪 声 抑 制 模 式 、 省 电 模 式 、 掉 电 模 式 、Ｓｔａｎｄｂｙ 模 式 以 及 扩 展 的 Ｓｔａｎｄｂｙ 模 式 ； 软 件 选 择 时 钟 频 率。 （６）工 作 电 压 及 速 度 等 级 ： ＡＴｍｅｇａ６４Ｌ： ２．７～５．５Ｖ， ０～８ＭＨｚ； ＡＴｍｅｇａ６４： ４．５～５．５Ｖ， ０～１６ＭＨｚ。 系统单片机及其外围电路框图， 见图 ３。
Байду номын сангаас
实际中用的是第 ２ 种方案。
５ 讨论
针对单兵训练强度监测的要求， 该心率监测系统 ＭＣＵ 采
用单片机 ＡＴｍｅｇａ６４ 及其外围电路设计， 并通过 ＷｉｎＡＶＲ 的 Ｃ
语言编程， 优化了硬件和软件的配置， 提高了系统的实时性、
灵敏性， 达到了小型化、以便单兵携带。系统从采集、处理、显
示和报警、储存， 基本实现其功能。但目前系统只进行了初步
Ｇ
Ａ
体
采
信
集
号
电
／
Ｄ
中央处理
转
电路
路
换
电
路
中心控制处理模块
液晶显示 模块
报警系统
蜂发 鸣光 器二
极 管
键盘控制模块
图 １ 系统框图
３．２ 心率采集电路 心电信号经由前置放大电路、中级放大电路、高通滤波 电
路、低通滤波电路、５０Ｈｚ 陷 波 电 路 和 右 腿 驱 动 电 路 输 出 ， 输 入 单片机进行简单的低通滤波后， 通 过 其 ８ 路 １０ 位 ＡＤＣ 转 换 为数字信号（ 见图 ２） 。
摘要 阐述了单兵便携式心率监测系统的总体设计方案， 介绍了系统的硬件和软件设计。系统基于 ＡＶＲ 系列单片机 ＡＴｍｅｇａ６４（Ｌ）， 用于心率监测系统的 ＭＣＵ， 实时性好， 体积小， 功耗低， 携带方便， 适用于单兵训练强度的心率监测。 关键词 心率； ＡＴｍｅｇａ６４（Ｌ）； Ａ／Ｄ 转换； 异步串行通信 中图分类号： ＴＨ７７２＋．２ 文献标识码： Ａ 文章编号： １００３－ ８８６８（ ２００６） １２－ ０００５－ ０２
信。系统开启时， 会初始化液晶芯片， 出现开机画面； 当正常工
作时， 实时显示心率测量值。
当监测的心率信号大于阈值时， 系统会发送报警信号， 触
发报警功能。报警系统设计有 ２ 种实现方案： 一是用语音芯片
报警，事先根据实际情况录入语音信息； 二是用蜂鸣器和发光
二极管，发不同频率的鸣音来表示不同情况，同时二极管闪烁。
６ 医疗卫生装备·２００６ 年第 ２７ 卷第 １２ 期 Ｃｈｉｎｅ ｓ ｅ Ｍｅ ｄｉｃａ ｌ Ｅｑｕｉｐｍｅ ｎｔ Ｊ ｏｕｒｎａ·ｌ ２００６ Ｖｏｌ．２７ Ｎｏ．１２