心跳计数系统的方案设计
智能心跳方案
智能心跳方案第1篇智能心跳方案一、背景随着科技的发展，人们生活节奏加快，对健康问题的关注度逐渐提高。
为了满足人们对健康管理的需求，结合我国法律法规及行业政策，特制定本智能心跳方案，旨在通过高科技手段，实现对心跳信号的实时监测与分析，为用户提供精准、便捷的心脏健康服务。
二、目标1. 实现对用户心跳信号的实时采集、传输与存储。
2. 通过数据分析，为用户提供心脏健康评估及预警服务。
3. 结合用户需求，提供个性化健康管理建议。
4. 确保方案合法合规，保护用户隐私。
三、实施方案1. 设备选型选用符合国家医疗器械标准的智能心跳监测设备，设备需具备以下特点：a. 精度高，抗干扰能力强；b. 佩戴舒适，便于长时间使用；c. 低功耗，续航能力强；d. 支持数据无线传输。
2. 数据采集与传输a. 设备实时采集用户心跳信号，并通过蓝牙技术与用户手机进行连接；b. 用户手机将采集到的心跳数据发送至云端服务器；c. 云端服务器对数据进行存储、分析与处理。
3. 数据分析a. 采用先进的心跳信号处理算法，对心跳数据进行实时分析；b. 结合用户基本信息及历史数据，为用户提供个性化心脏健康评估；c. 当检测到异常心跳信号时，及时向用户发送预警信息。
4. 健康管理建议a. 根据用户心脏健康评估结果，为用户提供有针对性的健康管理建议；b. 结合用户生活习惯，为用户提供个性化的运动、饮食、作息等方面的建议；c. 定期向用户推送心脏健康资讯，提高用户对心脏健康的关注度。
5. 用户隐私保护a. 严格遵守国家相关法律法规，确保用户隐私安全；b. 对用户数据进行加密存储与传输，防止数据泄露；c. 未经用户同意，不得将用户数据用于商业用途；d. 用户有权随时查看、修改、删除自己的个人信息。
四、项目评估与优化1. 定期收集用户反馈，了解用户需求，优化产品功能；2. 对项目进行效果评估，确保方案实施达到预期目标；3. 根据行业发展趋势，及时更新技术，提高产品竞争力。
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。
数字心率计课程设计
数字心率计课程设计目录1.摘要 (1)2.方案原理介绍 (2)2.1 方案设计与论证 (2)3.总体方案介绍 (3)4.单元电路的设计与选择 (4)4.1 脉搏检测电路的设计 (4)4.2 信号放大电路的设计及参数计算 (5)4.3 信号滤波电路的设计及参数计算 (7)4.4 整形电路的设计与参数计算 (8)4.5 倍频电路 (10)4.6 时基电路 (11)4.7 逻辑控制电路 (12)4.8 计数、锁存和显示电路 (14)4.9 报警电路设计 (18)5.总体电路的绘制 (18)5.1 电路总图 (18)5.2 元器件清单 (19)6.心得体会 (19)7.参考文献 (21)数字心率计1 摘要对于医院的危重病人，或者在其他一些特殊场合，需对人的心心率进行连续检测，本课题即针对这一需求，设计一台简易的心率检测仪。
课题的思路是用压力传感器检测病人手腕部的脉搏跳动，压力传感器的输出信号经一系列电路处理，形成可用于检测的脉冲信号，再经电路处理，最终由数码管显示其数值，并根据被测对象情况判断其健康状态，以报警信号显示。
关键词：传感器，滤波器，放大器，显示电路，报警电路2 方案原理介绍2.1 方案设计与论证正常人的脉搏次数是每分钟60～90次（婴儿为90～120次,老年人则为100～150次), 这种频率信号属于低频范畴.因此,脉搏测试仪是用来测量低频信号的装置,它的基本功能要求是:要把人体的脉搏数(振动)转换成电信号,这就需要借助传感器。
对转换后的电信号要进行放大、滤波和整形处理，以保证后续电路能正常对其进行进一步的加工和处理。
脉搏测试仪要能在15秒左右测出脉搏跳动次数，并作出是否报警的判断。
报警的上、下限及对象选择可以通过多路开关调节。
总之，脉搏测试仪的核心是要对低频信号在固定的短时间计数，最后以数字形式显示出来。
可见，脉搏测试仪的主要组成部分是计数器和数字显示器。
2.1.1 方案设计脉搏测试仪的上述功能要求，可采用了三种不同的方案来实现：方案一：把转换为电信号的脉搏信号，在单位时间N内（如15秒）进行计数，完成后将计数结果通过乘法器乘以系数60/N（如60÷15=4）并用数字显示其计算后的值，从而得到每分钟的脉搏数。
心率计毕业设计
心率计毕业设计心率计毕业设计随着现代社会的快节奏和高压力生活方式，人们对健康的关注度越来越高。
心率作为一个重要的生理指标，对于人体的健康状况有着重要的影响。
因此，设计一款心率计成为了一个备受关注的毕业设计课题。
一、设计目标在设计心率计之前，首先需要明确设计的目标。
心率计的主要目标是测量用户的心率，并将数据以可视化的方式展示出来。
除此之外，心率计还需要具备以下功能：1. 高精度测量：心率计需要能够准确地测量用户的心率，以保证数据的可靠性。
2. 数据存储与分析：心率计需要能够存储用户的心率数据，并能够对数据进行分析，以便用户了解自己的心率变化趋势。
3. 实时监测：心率计需要能够实时监测用户的心率，并能够及时提醒用户心率异常。
4. 舒适便捷：心率计需要设计成舒适便捷的佩戴方式，以便用户能够长时间佩戴并进行心率监测。
二、硬件设计心率计的硬件设计主要包括传感器、处理器、存储器和显示器等组件。
传感器是心率计的核心部件，用于测量用户的心率。
常见的心率传感器有光电式传感器和压力式传感器。
光电式传感器利用光电效应测量心率，而压力式传感器则通过测量血液流动的压力变化来测量心率。
根据实际需求和成本考虑，选择适合的传感器。
处理器负责对传感器采集的数据进行处理和分析，并将结果存储到存储器中。
处理器的选择应考虑功耗低、运算速度快的特点，以保证心率计的性能。
存储器用于存储用户的心率数据，可以选择内置存储器或外置存储器，根据实际需求选择合适的存储器容量。
显示器用于展示用户的心率数据，可以选择LED显示屏或OLED显示屏等。
LED显示屏具有低功耗、高亮度等特点，而OLED显示屏则具有高对比度、高刷新率等特点。
根据实际需求选择合适的显示器。
三、软件设计心率计的软件设计主要包括数据处理和用户界面设计两个方面。
数据处理模块负责对传感器采集的心率数据进行处理和分析，以得到用户的心率数值。
该模块需要具备高精度的算法和数据处理能力，以保证心率计的准确性。
心跳计数系统课程设计说明书
课程设计说明书课程设计名称：电子技术课程设计题目：心跳计数系统学院：XXXX学院学生姓名：XXXX专业：XXXXX学号：312014XXXX指导教师：XXXX日期：2016年 6 月 28 日成绩心跳计数系统摘要：本设计要解决的问题就是设计一个可以测量心率、预防心脏病等心脏方面疾病的数字心率计。
主要步骤为：由压电传感器将心跳频率转换为电信号，由放大电路将微弱的信号放大，再经过滤波，将高频信号过滤，再经过由555定时器组成的施密特触发器将信号整形为脉冲波形，计数器由三片74LS163实现，再由4511和显示器进行数字显示，整个过程由555定时器组成的单稳态触发器控制。
在压电传感器的选择上，经传感器的精度、灵敏度、抗干扰能力及安装方式方面的考虑，我们采用压电陶瓷传感器。
关键词：传感器，心率，计数，定时Abstract：This design to solve the problem that design a can measure heart rate, prevention of heart disease and other heart disease digital heart rate meter.Main steps is: your heart rate will be converted to electrical signals by piezoelectric sensor, by amplifying circuit will be weak signal amplification, after filtering, the high frequency signal filtering, repass composed of 555 timer Schmitt trigger would plastic as the pulse waveform, the signals by three 74 ls163 counter, again by 4511 and display digital display, the whole process is composed of 555 timer monostable trigger control.On the choice of piezoelectric sensor, the sensor's precision, sensitivity, anti-jamming and installation considerations, we adopt piezoelectric sensors.Keywords：Sensors, heart rate, counting, timing目录1前言 (1)1.1 设计背景 (1)1.2 设计目标 (1)1.3 实施计划 (2)1.4 必备条件 (2)2 总体方案设计 (3)2.1方案比较 (3)2.1.1方案一 (3)2.1.2方案二 (3)2.2方案论证 (4)2.3方案选择 (4)3 单元模块设计 (4)3.1各单元模块功能介绍及电路设计 (4)3.1.1传感器模块设计 (4)3.1.2放大模块设计 (5)3.1.3滤波模块设计 (6)3.1.4整形电路模块设计 (6)3.1.5定时器模块设计 (8)3.1.6计时电路模块设计 (9)3.1.7译码显示电路模块设计 (10)3.2特殊器件的介绍 (11)3.2.1膜片式压电压力传感器器件介绍 (11)3.2.2芯片74LS163C器件介绍 (12)3.2.3 CD4511以及八段式LED数码管介绍 (13)3.2.4 555定时器器件介绍 (14)4.系统调试 (16)4.1调试环境 (16)4.2硬件调试 (17)5系统功能、指标参数 (21)5.1系统能实现的功能 (21)5.2系统指标参数测试 (21)5.3系统功能及指标参数分析 (21)6结论 (21)7总结与体会 (22)8 谢辞 (22)9 参考文献 (23)附录 (24)附录1 系统的原理电路图 (24)附录2 系统PCB (25)1前言随着社会的发展和科技技术的进步，人们的生活水品也随之在改变，对健康意识也在不断的提高，为了提高生活质量，人们开始重视自己的身体健康。
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。
心跳计数器课程设计
心跳计数器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解心跳计数器的基本原理，掌握其结构与功能。
2. 学生能运用所学知识，计算并记录每分钟的心跳次数。
3. 学生了解心跳次数与运动强度之间的关系，认识到科学锻炼的重要性。
技能目标：1. 学生能独立操作心跳计数器，正确进行心跳次数的测量和记录。
2. 学生能运用数据分析的方法，对心跳数据进行简单的统计分析。
3. 学生通过小组合作，培养团队协作能力和沟通能力。
情感态度价值观目标：1. 学生养成积极锻炼身体的好习惯，增强健康意识。
2. 学生在探究过程中，培养科学精神和批判性思维。
3. 学生通过课程学习，认识到科学知识在实际生活中的应用价值，激发对科学的兴趣。
课程性质：本课程为小学四年级科学课，结合生活实际，让学生在实践中学习科学知识。
学生特点：四年级学生具有较强的求知欲和动手能力，对新鲜事物充满好奇。
教学要求：注重实践操作，鼓励学生独立思考，培养学生的动手能力和团队协作能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容本课程依据课程目标，选择以下教学内容：1. 心跳计数器原理与使用方法：介绍心跳计数器的工作原理，引导学生学习如何正确操作心跳计数器，并掌握测量心跳的方法。
2. 心跳数据的记录与分析：学习如何记录心跳数据，运用简单的统计方法对心跳数据进行处理和分析。
3. 心跳与运动强度关系：探讨心跳次数与运动强度之间的关系，使学生认识到运动对心率的影响。
4. 健康锻炼的重要性：结合心跳数据，让学生了解适度锻炼对身体健康的好处。
教学内容安排如下：第一课时：介绍心跳计数器原理与使用方法，进行实践操作。
第二课时：学习记录和分析心跳数据，探讨心跳与运动强度的关系。
第三课时：总结课程内容，强调健康锻炼的重要性。
教材章节：《科学》四年级上册第五章“人体的奥秘”，具体内容包括：1. 介绍人体的基本结构与功能。
2. 探索心跳的奥秘，了解心跳与身体健康的关系。
心率监测系统设计
心率监测系统设计引言心率是人体最基本的生理指标之一，对人体健康状况的监测具有重要意义。
传统的心率监测需要通过医疗设备完成，不便携且限制使用场景。
为了解决这一问题，本文设计了一种基于可穿戴设备的心率监测系统，实现了远程心率监测和数据记录功能，提高了监测效率和使用便利性。
系统设计1. 系统硬件设计本系统采用可穿戴设备作为硬件平台，包括传感器、微处理器和通信模块。
传感器使用光电式传感器，通过采集皮肤反射的光线强度变化来监测心率。
微处理器用于数据处理和算法计算，通信模块用于与手机等终端设备通信。
2. 系统软件设计系统软件包括设备驱动程序、数据处理算法和用户界面。
设备驱动程序用于控制传感器采集数据，并将数据传输给微处理器。
数据处理算法用于对采集到的数据进行滤波和心率计算。
用户界面可以通过手机App展示心率数据，并提供数据记录和分享功能。
4. 数据处理算法设计数据处理算法是整个系统的核心部分，主要包括滤波和心率计算。
滤波算法用于去除采集到的数据中的噪声和干扰，保留心率信号。
常用的滤波算法有均值滤波、中值滤波和卡尔曼滤波等。
心率计算算法根据采集到的心率信号，通过计算心跳周期来得到心率值。
5. 系统特点和优势本系统具有以下特点和优势：（1）便携性强：可穿戴设备轻便小巧，用户可以随时随地佩戴并进行心率监测。
（2）远程监测：通过与手机等终端设备通信，可以将心率数据传输至手机App，并实现远程监测和数据记录功能。
（3）使用方便：用户只需要佩戴设备并打开手机App，即可实现心率监测，无需使用复杂的医疗设备。
（4）成本低：相比传统的心率监测设备，本系统成本较低，普通用户也可以购买和使用。
结论本文设计了一种基于可穿戴设备的心率监测系统，实现了远程心率监测和数据记录功能。
该系统具有便携性强、使用方便和成本低等优点，可以广泛应用于日常健康监测和医疗领域。
未来可以进一步完善系统性能，提高监测准确性和稳定性。
也可以拓展系统功能，例如添加运动监测和睡眠监测等功能，提供更综合的健康管理服务。
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图 4-2-1-1 同相比例放大电路
图 4-2-1-2 放大电路图
4.2.2 滤波电路 理想滤波器的行为特性通常用幅度-频率特性图描述，也叫做滤波器电路的幅频特性。理
想滤波器的幅频特性如图所示。图中，w1 和 w2 叫做滤波器的截止频率。
图 4-2-2-1 理想滤波器幅频特性
通过与无源滤波器对比可以知道，一阶低通有源滤波器的通带截止频率与无源低通滤波 器相同，均与 RC 的乘积成反比，但是引入集成运放以后，通带电压放大倍数和带负载能力得 到了提高。
3 系统概述
本设计采用压电陶瓷传感器，测量脉搏的跳动，产生微弱的信号，通过放大器将信号放大； 然后通过滤波器滤除干扰信号后，整形为脉冲信号；输入计数器中计数，时通过定时器控制 计数的时间，后得出一分钟内脉搏次数即为心率。再通过 74s85 让它与预设值进行比较，如 果高于或低于标准值计数器计数值输入到显示器中显示，同时，将其输入到数值器中与比较 器预设值即标准值作比较，若，测量值不在标准值范围内则报警，即 LED 灯亮，再由数码管 进行显示。
心率信号是低频信号，为防止中高频信号对测量的影响，应该用低通滤波器滤除中高频 信号，只让低频信号通过电路，同时把被测信号放大。为了使心率信号放大到整形电路所需 的电压值，通常电压放大倍数在 1.6 倍左右。一阶低通有源滤波器如图所示：
图 3-2-2-1 一阶有源低通滤波器
根据虚短和虚断的特点，可求得电路的电压放大倍数和通带截止频率为：
（4）
传感器
放大滤波整形
单片机控制
是否报警
显示
图 2-2-4 方案三系统框图
2.3 方案的比较及选择
这三种方案比较起来，第一种更直观，所需的电路结构更简单；第二种方法通过四倍频 大大可减少测量的时间，提高效率，但电路结构比较复杂，且测得的没有一分钟稳定；第三 种方法既有硬件又有软件，且电路设计简单、抗干扰能力强、稳定性能好、电路成本低、应 用范围广等优点，其功能可以通过软件实现，并且实现的方式比较灵活，适合实际应用，是 一种很理想的设计方案，但是不宜通过软件进行仿真。况且我们还没学习单片机得知识，要 在两周时间内设计出来还是很有难度。通过比较和综合考虑决定采用第一种方案，
4.2 放大滤波整形部分
滤波与整形电路。心率信号是低频信号，低频滤波电路可以将放大后信号中的中高频信号 滤除，然后通过整形将模拟的不规则的信号转变成便于信号处理的数字脉冲信号。
由传感器出来的电压信号较弱，在毫伏级，需要对其进行放大。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。
2.2 列出的设计方案
心跳计数系统的上述功能要求，可采用三个不同的方案来实现。 （1） 把转换为电信号的脉搏信号，在单位时间内进行计数，并用数字显示其计数值，
从而直接得到每分钟的脉搏数。
传感器
放大滤波整形
计数电路
比较电路
控制电路
译码显示
报警电路
（2）
图 2-2-1 方案一系统框图
测量心脏跳动固定次数所需时间，然后换算为每分钟的心跳数
心跳计数系统的方案设计
2 方案设计
2.1 方案分析
正常人心跳为 60~80 次/分钟，老年人为 100~150 次/分钟，婴儿为 90~140 次/分钟，显然 这种信号属于低频范畴。因此，心跳计数系统是来测量低频信号的装置，其基本功能要求 （1）要把人体的心跳信号（振动）转换成电信号，这就需要借助传感器。 （2）对转换后的电信号要进行放大和整形等处理，以保证其他电路正常工作。 （3）在很短的时间内，测量出经放大后的电信号频率值。 总之，心跳计数系统的核心是在固定的短时间内对低频电脉冲计数，最后以数字形式显示出 来。可见，心跳计数系统的主要组成部分是计数器和数字显示器。
选择此压力传感器。此传感器具有抗腐蚀能力，传感器没有液体的流动，压力直接作用 在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一 个惠通斯电桥。由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比、激励电压成正比 的高度线性度电压信号。通过激光标定，该传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性。其 输出信号为0.5—3mV
传感器
放大滤波整形 控制电路
四倍频电路
计数电路
报
警
电
路
译码显示
比较电路
图 2-2-2 方案二系统框图
（3） 利用单片机写程序来进行控制，既有硬件又有软件，且电路设计简单、抗干扰能 力强、稳定性能好、电路成本低、应用范围广等优点，其功能可以通过软件实现， 并且实现的方式比较灵活，适合实际应用，是一种很理想的设计方案，但是不宜 通过软件进行仿真
传感器
放大滤波整形
计数电路
比较电路
闸门、控制电路
译码显示
报警电路
4 模块工作原理
图 3-1 整体设计框图
4.1 压电陶瓷传感器传感器工作原理
选用合适的传感器，将物理信号转换成电信号输出。传感器的精度、灵敏度、抗干扰能 力及安装方式决定了心率的测量精度，因此其选型对整个设计具有决定性根据这个现象可以通过测量皮肤表面压力的变化而 本设计是测量心脏跳动次数。因此，可选用压电陶瓷传感器测量。
Au
Uo Ui
Aup
1
j
f
f0
Aup 1 R2 R3
f0
1 2
RC
由于一阶低通滤波器的幅频特性与理想的低通滤波特性相比，差距很大。为改善滤波特
性，此次设计中选用二阶低通有源滤波器，其通带电压放大倍数和通带截止频率与一阶低通
滤波器电路相同。二阶有源低通滤波器电路图如下图所示：
图 4-2-2-3 二阶有源低通滤波器
因为被测信号混有 1000Hz 的干扰尖脉冲，所以设计的有源滤波的截止频率为 1000Hz 左右。 取参数为 C1=C2=0.1uF,R1=R2=1.6kΩ，为保证信号幅值达到整形电路所需的电压值，通常放大 倍数为 1.6 倍左右 本设计电路如下图所示
传
放
有
电
感
大
源
整
平
器
电
滤
形
转
路
波
换
图 4-2-1 放大滤波整形结构图
4.2.1 放大电路 采用通用运算放大器 LM324 构成的同相放大电路
由于传感器输出电阻比较高，故放大电路采用同相放大器，经测试 LM324 性能良好，工 作可靠，且价格合理，所以本次设计选用此集成运放。原理图如下：
本设计放大电路如图所示：