脉搏信号处理课程设计
模电脉搏计课程设计
模电脉搏计课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解模拟电子技术中脉搏计的基本原理，掌握其工作流程；2. 掌握模拟电子电路中常用元件的功能和特性，如运算放大器、滤波器等；3. 学会分析脉搏信号的特性，了解模拟信号处理的方法。
技能目标：1. 能够运用所学知识，设计简单的模电脉搏计电路；2. 能够使用相关仪器和软件对脉搏计进行调试和测试，具备实际操作能力；3. 能够通过小组合作，解决在设计和测试过程中遇到的问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对模拟电子技术的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生的团队合作精神，学会共同探讨、分工与协作；3. 培养学生的创新意识，鼓励尝试不同的设计方案，提高解决问题的能力。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程为模拟电子技术实践课程，以学生动手实践为主，理论讲解为辅。
针对高中年级学生的特点，课程目标注重培养学生的实际操作能力、团队协作能力和创新思维。
在教学过程中，要求教师引导学生主动探究，关注学生个体差异，鼓励学生积极参与，确保课程目标的实现。
通过本课程的学习，使学生能够将理论知识与实际应用相结合，提高综合运用知识的能力。
二、教学内容1. 理论知识：- 运算放大器原理与功能- 滤波器类型及其在模拟信号处理中的应用- 脉搏信号的特点与分析方法- 模拟电路设计基础知识2. 实践操作：- 模电脉搏计电路设计与搭建- 脉搏信号采集与处理- 模拟电路调试与优化- 小组合作探讨与解决问题3. 教学大纲安排：- 第一章：模拟电子技术基础（1课时）- 运算放大器原理与功能- 滤波器类型及其应用- 第二章：脉搏信号分析与处理（1课时）- 脉搏信号特点- 脉搏信号处理方法- 第三章：模电脉搏计电路设计（2课时）- 设计原理与步骤- 电路搭建与测试- 第四章：实践操作与问题解决（2课时）- 小组合作进行电路调试与优化- 分析问题，提出解决方案教学内容依据课程目标，注重科学性和系统性。
在教学过程中，教师需引导学生将理论知识与实际操作相结合，提高学生的实践能力。
脉搏信号处理课程设计
目录摘要.......................................................................................... 错误!未定义书签。
第一章绪论.. (2)第二章滤波器的设计 (3)第三章时域分析 (5)第四章频域分析 ............................................................... 错误!未定义书签。
第五章程序及图形 ............................................................. 错误!未定义书签。
第六章结果分析 ............................................................... 错误!未定义书签。
心得体会、致谢 ..................................................................... 错误!未定义书签。
参考文献.................................................................................. 错误!未定义书签。
摘要脉搏是人体重要的动力学信号之一,它能反映人体心脏器官和血液循环系统的生理变化,在临床健康观察和疾病诊断中十分重要。
随着电子技术与计算机技术的发展,将人体脉搏信号转化为电信号进行检测与分析,实现智能化的脉搏检测与分析技术,已是生物医学工程领域的发展方向。
数字信号处理是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。
数字信号处理与模拟信号处理是信号处理的子集。
数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。
因此在进行数字信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域，这通常通过模数转换器实现。
电子脉搏计的课程设计
电子脉搏计的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电子脉搏计的工作原理，掌握其基本结构及功能。
2. 学生能掌握电子脉搏计的使用方法，了解其在医疗领域的应用。
3. 学生了解心率与脉搏的关系，认识到电子脉搏计在监测心率方面的作用。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，正确操作电子脉搏计，进行简单的脉搏测量。
2. 学生能通过实际操作，培养动手能力，提高实验操作技巧。
3. 学生能分析电子脉搏计的测量数据，提高数据分析能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对科学技术的兴趣，激发学习热情，增强创新意识。
2. 学生通过实践活动，认识到科技在生活中的重要作用，提升社会责任感。
3. 学生在学习过程中，培养合作精神，提高沟通与团队协作能力。
本课程针对高中年级学生，结合电子技术课程内容，以实用性为原则，设计电子脉搏计的课程。
课程旨在帮助学生将所学理论知识与实际应用相结合，培养科学思维和动手能力，同时注重培养学生的情感态度价值观，使其成为具有创新意识和实践能力的高素质人才。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下三个方面：1. 电子脉搏计原理与结构- 理解电子脉搏计的工作原理，包括传感器、信号放大、滤波、显示等部分。
- 学习电子脉搏计的基本结构，分析各部分功能及其相互关系。
2. 电子脉搏计的使用与操作- 介绍电子脉搏计的使用方法，包括仪器准备、测量部位选择、操作步骤等。
- 学习如何正确读取和记录脉搏数据，以及如何进行简单的数据分析。
教学内容关联教材第十五章“传感器及其应用”的相关知识。
3. 实践与拓展- 安排实践活动，让学生动手操作电子脉搏计，进行实际测量。
- 分析测量结果，探讨影响脉搏测量的因素，提高学生的实际应用能力。
教学内容将按照以下进度安排：1. 第一节课：电子脉搏计原理与结构的学习。
2. 第二节课：电子脉搏计的使用与操作方法的学习。
3. 第三节课：实践活动，学生分组操作电子脉搏计，进行测量和数据分析。
三、教学方法针对本章节内容，采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：教师通过生动的语言和示例，讲解电子脉搏计的工作原理、结构及其使用方法。
脉搏信号课程设计
脉搏信号课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解脉搏信号的生理基础，掌握脉搏信号的测量方法和基本特点。
2. 学生能够描述脉搏信号的波形，并解释其与心脏跳动的关系。
3. 学生能够掌握脉搏信号的数学处理方法，如滤波、放大等。
技能目标：1. 学生能够正确使用脉搏信号测量仪器，进行实际操作并获取数据。
2. 学生能够运用数据处理软件对脉搏信号进行分析，提取有用信息。
3. 学生能够通过小组合作，设计简单的脉搏信号监测系统，提高实际问题解决能力。
情感态度价值观目标：1. 学生对脉搏信号的研究产生兴趣，增强对生物医学工程的认知。
2. 学生通过课程学习，培养严谨的科学态度和良好的团队协作精神。
3. 学生能够认识到脉搏信号监测在生活中的应用价值，关注健康，关爱生命。
课程性质：本课程为学科拓展课程，结合生物学、医学和工程学知识，培养学生的跨学科综合能力。
学生特点：六年级学生具有一定的生物学基础和数学知识，对新鲜事物充满好奇，喜欢动手实践。
教学要求：教师需运用生动的教学手段，激发学生兴趣；注重理论与实践相结合，培养学生的实际操作能力；关注学生的情感态度，引导他们树立正确的价值观。
通过本课程的学习，使学生达到具体的学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 脉搏信号的生理基础：介绍心脏的工作原理，血液循环系统，脉搏的形成与传播。
- 教材章节：第二章 生物体的电现象，第四节 心脏的生物电现象。
2. 脉搏信号的测量方法：讲解常用的脉搏测量工具，如心电图、脉搏传感器等。
- 教材章节：第三章 生物医学传感器，第二节 脉搏传感器。
3. 脉搏信号的基本特点：分析脉搏信号的波形、频率、幅度等特性。
- 教材章节：第三章 生物医学传感器，第三节 脉搏信号的特点。
4. 脉搏信号的处理与分析：讲解滤波、放大等数学处理方法，以及如何使用数据处理软件。
- 教材章节：第四章 生物医学信号处理，第一节 滤波技术；第二节 数据处理软件。
电子脉搏计课程设计
电子脉搏计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解电子脉搏计的工作原理，掌握其基本构造和功能。
2. 学生能掌握电子脉搏计的使用方法，学会读取脉搏数据并进行简单分析。
3. 学生了解心率与健康的关系，认识到电子脉搏计在医疗领域的应用价值。
技能目标：1. 学生能够独立操作电子脉搏计，进行正确的脉搏测量。
2. 学生能够运用所学的知识，分析脉搏数据，提高观察和思考能力。
3. 学生能够通过小组合作，探讨电子脉搏计在实际生活中的应用，培养团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对科学研究的兴趣，激发探索生命科学的热情。
2. 学生认识到科技发展对医疗事业的贡献，增强社会责任感和创新意识。
3. 学生通过学习电子脉搏计，关注自身健康，养成良好的生活习惯。
本课程针对初中年级学生，结合电子技术、生物学和医疗知识，以实践操作为主，培养学生的动手能力、观察分析能力和团队合作能力。
课程旨在让学生了解电子脉搏计在现实生活中的应用，提高学生的健康意识，激发他们对科技的兴趣和热情。
通过具体的学习成果分解，教师可针对课程目标进行教学设计和评估，确保课程的有效实施。
二、教学内容1. 电子脉搏计的基本原理与结构- 介绍电子脉搏计的工作原理，如光电传感器、信号处理等。
- 解析电子脉搏计的主要部件及其功能，如显示屏、按键、电池等。
2. 电子脉搏计的使用方法- 指导学生正确佩戴电子脉搏计，确保测量数据的准确性。
- 讲解如何读取脉搏数据，并进行简单的数据分析。
3. 心率与健康的关系- 介绍心率的概念，以及正常心率范围。
- 阐述心率与身体健康的关系，如运动、疾病等因素对心率的影响。
4. 电子脉搏计在医疗领域的应用- 举例说明电子脉搏计在临床诊断、健康监测等方面的应用。
- 分析电子脉搏计相较于传统脉搏测量的优势。
5. 实践操作与小组讨论- 安排学生进行电子脉搏计的实际操作，巩固所学知识。
- 组织小组讨论，探讨电子脉搏计在日常生活中的应用及未来发展。
电子人体脉搏计课程设计
电子人体脉搏计课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解电子人体脉搏计的基本原理、结构和操作方法，培养学生运用电子技术进行人体生理参数检测的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解电子人体脉搏计的原理及组成部分；（2）掌握电子人体脉搏计的操作方法及注意事项；（3）熟悉人体生理参数的检测方法及数据分析。
2.技能目标：（1）能够正确操作电子人体脉搏计进行测量；（2）能够对测量数据进行处理和分析；（3）能够运用所学知识解决实际问题。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对生命科学的兴趣和好奇心；（2）培养学生尊重生命、关爱健康的价值观；（3）培养学生团队协作、积极进取的精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.电子人体脉搏计的基本原理；2.电子人体脉搏计的组成部分及功能；3.电子人体脉搏计的操作方法及注意事项；4.人体生理参数的检测方法及数据分析；5.电子人体脉搏计在医疗领域的应用。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解电子人体脉搏计的基本原理、结构和操作方法；2.讨论法：学生就人体生理参数检测方法及数据分析进行讨论；3.案例分析法：分析实际案例，使学生了解电子人体脉搏计在医疗领域的应用；4.实验法：引导学生动手操作电子人体脉搏计，培养实际操作能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：电子人体脉搏计相关教材；2.参考书：生命科学、电子技术等相关参考书；3.多媒体资料：电子人体脉搏计的图片、视频等；4.实验设备：电子人体脉搏计、电脑、投影仪等。
五、教学评估本课程的评估方式包括以下几个方面：1.平时表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，评估其学习态度和积极性；2.作业：布置相关作业，评估学生对知识点的掌握程度和应用能力；3.实验报告：评估学生在实验过程中的操作技能和对实验结果的分析能力；4.考试：期末进行闭卷考试，全面评估学生的知识掌握和运用能力。
完整word版,人体脉搏计的设计课程设计
1一、设计说明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 。
电路原理框图如图1所示。
图1 脉搏计原理框图将脉搏跳动信号转换为对应的电脉冲信号，放大整形后进行二倍频，并在30s （基准时间） 内对此信号计数，便得到了1min 脉搏数。
二、技术指标1．设计人体脉搏计数器并用LED 显示。
2．误差为±2次/min 。
三、设计要求1．在选择器件时，应考虑成本。
2．根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。
3．主要器件：(1)74LS74双D 触发器；(2)74LS47或4LS48译码器；(3) 74LS163计数器；(5)OP07等。
四、实验要求1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。
2．进行实验数据处理和分析。
倍频器基准时间产生电路放大与整形 计数译码显示器控制电路传感器五、推荐参考资料1.谢自美. 电子线路设计·实验·测试. [M]武汉：华中理工大学出版社，2000年2.阎石. 数字电子技术基础. [M]北京：高等教育出版社，2006年3.付家才. 电子实验与实践. [M]北京：高等教育出版社，2004年六、按照要求撰写课程设计报告指导教师年月日负责教师年月日学生签字年月日成绩评定表评语、建议或需要说明的问题：成绩指导教师签字：日期：3人体脉搏计的设计一、概述脉搏计在实际中的应用非常广泛，它是用来测量一个人心脏跳动次数的电子仪器，也是心电图的主要组成部分，用来测量频率较低的小信号。
其原理适用于很多声控器械，它涉及到时序逻辑电路如何设计、分析和工作等方面。
通过此电路更深刻的了解时序逻辑部件的工作原理，从而掌握如何根据需要设计满足要求的各种电路图，解决生活中的实际问题，将所学知识应用于实践中。
设计任务技术指标；1．要求在规定时间内实现测量人体的脉搏跳动次数。
脉搏波信号处理系统设计
脉搏波波形图的基本结构及特征点意义
脉搏波波形图是动脉血管搏动的轨 迹，它主要综合了心脏收缩活动和脉搏 波沿血管传播途中携带的各种信息， 波沿血管传播途中携带的各种信息，因 此，脉搏波波形图的拐点都有一定的意 义。
典型脉搏波形如图1－1所示。在图中，各字母代表意义为： U：起始点 P：主波 T：潮波 V：切迹 D：重搏波
小波变换滤除基线漂移的程序流程
特征点识别方法介绍
脉搏波为准周期信号， 脉搏波为准周期信号，可以划 分为一个个脉动周期， 分为一个个脉动周期，在每个脉动 周期内，提取波峰、波谷、 周期内，提取波峰、波谷、波峰间 波谷间隔。 隔、波谷间隔。现有的脉搏波检测 方法主要有以下几种： 方法主要有以下几种： 1.阈值法 1.阈值法 2.脉搏波的差分处理方法 2.脉搏波的差分处理方法 3.以 3.以R波为参照进行识别
图1-1 典型脉搏波形图
第二章 脉搏波处理系统总体设计
编程环境的介绍 VB中常用控件及属性 VB中常用控件及属性 编程中所用的语句 界面设计 程序实现
编程环境的介绍
Basic是一种面向对象的可视化 Visual Basic是一种面向对象的可视化 程序设计语言，是目前在Windows Windows操作平台 程序设计语言，是目前在Windows操作平台 上广泛使用的Windows应用程序开发工具。 Windows应用程序开发工具 上广泛使用的Windows应用程序开发工具。
脉搏波信号采集法由于心室射血进入动脉是间断的这就造成了每一心动周期内动脉容积和动脉血压的一系列变化使动脉随心动周期而搏动在浅表动脉可摸到一起一伏的搏动称为动脉脉搏
脉搏波信号处理系统的设计 软件设计) (软件设计)
目 录
前 言 第一章 实验原理的介绍 第二章 脉搏波处理系统总体设计 第三章 基线漂移的滤除及特征点的提取 结论
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第一章绪论.. (2)
第二章滤波器的设计 (3)
第三章时域分析 (5)
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第五章程序及图形 ............................................................. 错误!未定义书签。
第六章结果分析 ............................................................... 错误!未定义书签。
心得体会、致谢 ..................................................................... 错误!未定义书签。
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摘要
脉搏是人体重要的动力学信号之一,它能反映人体心脏器官和血液循环系统的生理变化,在临床健康观察和疾病诊断中十分重要。
随着电子技术与计算机技术的发展,将人体脉搏信号转化为电信号进行检测与分析,实现智能化的脉搏检测与分析技术,已是生物医学工程领域的发展方向。
数字信号处理是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。
数字信号处理与模拟信号处理是信号处理的子集。
数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。
因此在进行数字信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域，这通常通过模数转换器实现。
而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域，这是通过数模转换器实现的。
第一章绪论
1.1 设计内容及要求
1．睡意检测实验与数据采集
2. 脉搏信号分析
（1）设计滤波器，实现对脉搏信号的噪声抑制。
（2）时域分析：波形特征检测。
（3）功率谱分析：对消噪后的信号进行功率谱分析。
要求计算信号的功率谱、功率谱峰值、峰值频率。
3.信号特征分析。
1.2 课题意义
睡意是伴随着体力疲劳或精神疲劳而出现的一种状态。
睡意会大大降低人的警觉度、决策能力和记忆力。
在许多危险性操作和对精度要求比较高的作业环境，如车辆驾驶、航空航天、内外科手术、高空风险作业等，如果操作人员跌入睡意状态，后果将不堪设想。
因此，对睡意状态的准确检测和实时估计具有重要的科学意义和迫切的现实需求。
生理信号可以很好的反映出身体各子系统的生理状态和病理变化，广泛地应用于各种临床病症的检测和诊断之中。
通过生理记录仪采集脉搏、心电等信号，采用数字滤波、特征提取、分类等方法，对受试者在清醒状态和睡意状态下的脉搏信号进行分析，探讨睡意对脉搏心电信号的影响，以期为睡意检测和评估奠定基础。
第二章滤波器的设计
2.1 噪声类型
人体的脉搏信号是一种微弱的信号，信噪比比较的低，正常人的脉象信号在0~20Hz的频率范内，且大约99%的能量分布在0~10Hz，在检测和采集时，由于受到仪器，人体方面的影响，所采集的信号中通常包括干扰信号,如图2.1中的脉搏信号，其中最主要的干扰信号有：
（1）基线漂移、人体呼吸等低频干扰，频率小于1Hz；
（2）工频干扰，是固定频率的干扰，频率为50Hz；
（3）其他一些干扰信号，主要是高频干扰。
所以，为了对信号做准确的分析，在分析处理之前必须做一些必要的预处理。
2.2 滤波器的性能比较
利用Butterworth滤波器、Chebysheve I型滤波器、Chebysheve Ⅱ型滤波器、椭圆滤波器都可以进行低通、高通、带通、带阻滤波器的设计，但是各有特点。
其中Butterworth滤波器通带内的幅频响应曲线能得到最大限度的平滑，但牺牲了截止频率的坡度；Chebysheve I型滤波器通带内等波纹，阻带内单调；ChebysheveⅡ型滤波器通带内单调，然而阻带内等波纹；椭圆滤波器阻带和通带内都是等波纹的，但下降的坡度更大，而且可以以更低的阶数实现和其他两类滤波器一样的性能指标。
设计滤波器时要根据实际情况综合考虑截止特性和相位失真的要求等要求。
截止特性好的，相位失真就严重，两者不可兼得。
2.3 滤波器的设计
ChebysheveⅡ型滤波器通带内单调，然而阻带内等波纹，因此我们选用ChebysheveⅡ高通滤波器来消除基线漂移、人体呼吸等低频干扰，但由于IIR滤波器本身固有的缺点，信号通过ChebysheveⅡ高通滤波器后相位会失真，故我们可设计零相位ChebysheveⅡ高通滤波器去噪。
本设计中设计的高通滤波器的参数为Wp=1.4/(fs/2)，Ws=0.8/(fs/2)，Rp=0.8，Rs=20。
50Hz固定工频在频域中是一个点，因而要求设计的带阻滤波器有好的截止特性，而切比雪夫II型滤波器有较好的截止特性，并且在其通带内单调，故而设计零相位切比雪夫II型滤波器滤除工频
干扰。
跟前面一样设计零相位滤波器去噪。
本设计中设计的带阻滤波器的参数为：Wp=[48,52]/(fs/2)，
Ws=[49,51]/(fs/2)，Rp=1,Rs=40。
由于Butterworth滤波器通带内有最大的平滑特性，信号经过后衰减小，因此我们选用Butterworth低通滤波器滤除其他一些干扰信号等引起的干扰。
跟前面一样设计零相位滤波器去噪。
本设计中设计的低通滤波器的参数为：Wp=55/(fs/2)，Ws=80/(fs/2)，
Rp=2，Rs=20。
第三章时域分析
3.1 脉搏信号的时域特征提取
脉搏信号的特征提取是脉搏信号分析中的关键，能不能准确的提取出来脉搏信号的特征关系到能不能准确的分析脉搏信号，其时域中提取的主要特征有脉搏的峰值、谷值、周期等。
而在这其中最重要的是峰值的提取，准确的提取出来峰值，可为进一步分析其周期等其他参数打下基础。
提取信号的峰值基本思想是基于阈值的方法，统计分析采集到得脉搏信号发现，虽然每个脉搏波的波峰值大小并不相同，但他们总在一个范围内波动，波动的范围基本上不超过最大波形高度的0.3倍，为了更为可靠的检测波峰，以0.4倍为参考。
因此可以认为波峰点是在每个脉搏周期中波形的最大值附近，大于其邻域内所有点的点。
由
于所用数据采样频率为1000HZ，通过对大量脉搏波测量数据分析，把邻域长度定义为400个数据点可以准确识别波峰点。
提取出波峰点的位置后，其他时域的特征周期等可相应而出。
峰值提取程序流程如下：。