光电心率计--华中科技大学光电学院光电课程设计
光电心率计--华中科技大学光电学院光电课程设计
1. 电源电路.................................................................................................................. 12 2. 光电探测电路.......................................................................................................... 12
5. 其余功能.................................................................................................................... 5 6. 稳定性........................................................................................................................ 5
1. 供电方式选择............................................................................................................ 8 2. 电源芯片选择............................................................................................................ 9
三、 1. 2. 3. 4. 5.
四、
基本原理.................................................................................................................... 6 电源供应.................................................................................................................... 6 脉搏信号-电信号...................................................................................................... 6 模拟信号预处理........................................................................................................ 7 单片机计算控制........................................................................................................ 7 人机互动.................................................................................................................... 8 方案论证.................................................................................................................... 8
心率计课程设计
心率计课程设计一、引言心率计是一种用来测量人体心率的仪器，它能够帮助人们了解自己的身体状况以及进行健康管理。
本文将介绍一种针对心率计的课程设计，旨在让学生了解心率计的原理和使用方法，并通过实践操作来加深对心率计的理解和掌握。
二、课程设计内容1. 理论知识讲解首先，我们将向学生介绍心率计的原理和工作机制。
解释心率计是通过测量心脏跳动的频率来计算心率的，心脏跳动会产生一种电信号，心率计通过感应器将这个信号转化为数字数据，并通过算法计算出心率值。
2. 心率计的使用方法接下来，我们将向学生演示如何正确使用心率计。
从佩戴位置到操作步骤，我们会详细说明每个环节的注意事项。
学生们可以亲自尝试佩戴心率计并进行测量，以确保他们能够掌握正确的使用方法。
3. 心率计数据的解读在学生掌握了使用心率计的方法后，我们将介绍如何解读心率计所提供的数据。
心率计通常会显示心率值以及心率变化的趋势图，我们将解释这些数据的含义，并说明如何根据这些数据进行健康分析和判断。
4. 心率计的应用场景此外，我们还将向学生介绍心率计的应用场景。
心率计不仅可以用于日常健康管理，还可以应用于运动训练、心理压力管理等方面。
我们将通过实际案例来展示心率计在不同场景下的实际应用，以帮助学生更好地理解其实用性和重要性。
5. 心率计的实践操作最后，我们将组织学生进行心率计的实践操作。
学生们将分组进行实验，使用心率计测量自己的心率，并记录数据进行分析。
通过实际操作，学生们将深入理解心率计的原理和使用方法，并培养数据分析和解读的能力。
三、课程设计目标通过本课程设计，我们希望学生能够达到以下目标：1. 了解心率计的原理和工作机制；2. 掌握心率计的正确使用方法；3. 理解心率计所提供的数据，并能够进行解读和分析；4. 了解心率计在不同场景下的应用，并认识到其重要性；5. 通过实践操作，深入理解心率计的原理和使用方法，并培养数据分析和解读的能力。
四、课程设计评估为了评估学生对课程的掌握情况，我们将设计以下评估方式：1. 理论知识测试：测试学生对心率计原理和使用方法的理解程度；2. 实操操作：评估学生在实际操作中是否能够正确使用心率计并记录数据；3. 数据分析报告：要求学生根据所测得的心率数据撰写数据分析报告，评估学生对心率计数据解读和分析的能力。
课程设计————电子心率计的设计
课程设计说明书正文1：任务分析与方案设计心率计是用来测量一个人心脏单位时间内跳动次数的电子仪器，由于人体各部位心率一致，所以通常测量人手臂处的脉搏即可测出人体心率。
任务要求测出的心率为一分钟内心跳的次数，并显示，测量结果要与标准范围作比较，不在标准范围内则报警。
设计方案为:采用传感器，量脉搏的跳动，出微弱的信号，入放大器中放大；后通过滤波器滤除干扰信号后，将形整形为方波或脉冲信号；将其作为计数控制信号，用基准时间一定的方波作为计数脉冲在一个心跳周期内计数，计数值N 与基准时间T 的乘积就是一次心跳的时间。
再对“60/基准时间T ”个脉冲进行N 分频，对分频后的信号计数，其计数值则为本次心率数值。
之后计数器计数值输入到显示器中显示，同时，将其输入的频率进行F/V 转换后与标准电压值作比较，若，测量值不在标准值范围内则报警，即LED 灯亮。
流程图如下。
2：电路设计，元器件参数计算及选择2.1：传感器的选择:红外线检测原理：随着心脏的博动，人体组织半透度随之改变，当血液流回心脏，组织半透度增大，这种现象在人体组织较薄的指尖、耳垂等部位最明显。
用红外发光二极管产生红外线照射到人体上述部位，并用装在一旁的红外光电管来检测机体组织的透明度并转换成电信号，其信号频率与脉搏频率相对应并且其为低频近似的正弦信号。
TCRT5000(L)具有紧凑的结构发光灯和检测器安排在同一方向上，利用红外光谱反射对象电压跟随器的显著特点就是，输入阻抗高，而输出阻抗低，一般来说，输入阻抗要达到几兆欧姆是很容易做到的。
输出阻抗低，通常可以到几欧姆，甚至更低。
在电路中，电压跟随器一般做缓冲级及隔离级。
因为，电压放大器的输入阻抗一般比较高，通常在几千欧到几十千欧，如果后级的输出阻抗比较小，那么信号就会有相当的部分损耗在前级的输出电阻中。
在这个时候，就需要电压跟随器来从中进行缓冲。
起到承上启下的作用。
应用电压跟随器的另外一个好处就是，提高了输入阻抗，这样，输入电容的容量可以大幅度减小，为应用高品质的电容提供了前提保证]1[。
光电心率测量仪
目录1 技术指标 (1)2 基本原理 (1)3 方案论证 (2)3.1 光电传感探头的选择 (3)3.2 传感器驱动电路方案 (3)3.3 电源供电及运放工作方式 (3)3.4 模拟到数字转换电路 (3)4 硬件电路设计 (4)4.1 红外发射管驱动电路 (4)4.2 红外接收管电路 (4)4.3 信号调理电路 (5)4.4 模拟—数字信号转换电路 (6)4.5 电源电路 (6)4.6 单片机最小系统 (7)4.7 人机交互部分 (7)5 软件设计 (8)6 测试报告 (8)7 结论 (10)8 心得体会 (10)9 参考文献 (11)10 附录 (11)摘要：心率是反映人体健康状况的一种重要参数。
本文介绍了一种以C8051F310单片机为核心的人体心率测试装置。
系统采用反射式光电传感器ST168感应人体的心率信号，经过放大、滤波、施密特触发等电路，将其转换为脉冲电压信号，再利用单片机对脉冲信号计数、处理并显示。
实验证明，本装置具有信噪比高、精确、低成本等特点，完成了微弱信号放大，并有显示、报警等功能，具备良好的实际应用价值。
关键字：心率测试 ST168 小信号放大 C8051F3101 技术指标①自制的光电传感头灵敏度高，信号峰峰值最高可达100mV。
②光电传感头只要按要求放好即可开始测量，不需要多次调整。
③信号调理电路的同频带为0.16Hz到6.6Hz，增益可达1000以上。
④以最少数量的的芯片、最低的成本为设计准则。
⑤外接9V电源适配器，硬件电路稳定可靠，可以长时间工作。
⑥采用算法对采集到的心率信号进行优化，并能够实时测量。
⑦具备模式控制、显示、报警功能。
2 基本原理据朗伯比尔（Lamber Beer）定律, 物质在一定波长处的吸光度和它的浓度成正比。
当恒定波长的光照射到人体组织上时, 通过人体组织吸收、反射衰减后测量到的光强将在一定程度上反映出被照射部位组织的结构特征。
心率和脉搏是同步的，故测量人体心率即测量脉搏。
心率计课程设计
心率计课程设计一、引言心率计是一种用于测量人体心率的设备，它通过检测心跳信号来计算心率值。
在运动、健康管理等领域，心率计被广泛应用。
本篇文章将围绕心率计课程设计展开，介绍心率计的原理、设计要点以及实验步骤等内容。
二、心率计的原理心率计的原理是基于心电信号的检测和处理。
人体心脏在收缩和舒张过程中会产生电信号，这些信号可以通过皮肤传导至心率计设备。
心率计设备接收到心电信号后，会进行放大、滤波和数字化处理，最终计算出心率值。
三、心率计的设计要点1. 传感器选择：心率计的核心是心电信号的检测，因此传感器的选择至关重要。
常用的传感器有干接触式传感器和无接触式光电传感器。
干接触式传感器需要贴在皮肤上，通过电极与皮肤接触来检测心电信号；无接触式光电传感器则通过红外光线照射皮肤，检测皮肤反射的光信号来计算心率值。
2. 信号处理：心电信号是一种微弱的生物电信号，容易受到干扰。
因此，在信号处理环节需要进行放大、滤波和数字化处理。
放大可以增强信号的幅度，使其更容易被检测；滤波可以去除噪音信号，提高信号的质量；数字化处理可以将模拟信号转换为数字信号，方便后续计算。
3. 心率计算：心率计的最终目标是计算出心率值。
心率值的计算可以通过心电信号的峰值间隔时间来实现。
在信号处理后，找到心电信号的峰值并计算峰值间隔时间，即可得到心率值。
心率计还可以根据心率值的变化趋势来判断人体的运动状态或健康状况。
四、心率计课程设计实验步骤1. 实验准备：准备心率计设备和心电信号采集器。
将心率计设备与心电信号采集器连接，并确保连接稳定。
2. 实验操作：将心率计设备放置在被试者身上，按照说明书正确使用传感器。
开始采集心电信号，并记录采集时间。
3. 数据处理：将采集到的心电信号传输至计算机，并通过信号处理软件进行放大、滤波和数字化处理。
根据处理后的信号，找到心电信号的峰值，并计算峰值间隔时间。
4. 心率计算：根据峰值间隔时间，计算心率值。
可以使用公式或算法来计算心率值，常用的算法有峰值检测法和自相关法。
电类课程设计心率计
电类课程设计心率计一、教学目标本节课的教学目标是让学生了解心率计的工作原理和基本使用方法，通过学习让学生掌握一定的电子电路知识，提高学生的实践操作能力，培养学生的创新意识和科学精神。
具体分为以下三个维度：1.知识目标：使学生了解心率计的基本结构、工作原理和功能，理解电子电路在生物医学领域的应用，掌握心率信号的检测和处理方法。
2.技能目标：培养学生运用电子电路知识分析和解决实际问题的能力，学会使用心率计进行基本操作，能够进行心率信号的采集、处理和分析。
3.情感态度价值观目标：激发学生对生物医学工程领域的兴趣，培养学生的社会责任感，增强学生运用科学知识服务社会的意识。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.心率计的基本原理：介绍心率计的工作原理，使学生了解心率信号的产生和检测方法。
2.心率计的结构与功能：讲解心率计的各个组成部分及其功能，让学生掌握心率计的基本使用方法。
3.电子电路在生物医学领域的应用：分析电子电路在生物医学领域的应用实例，让学生了解心率计在医疗保健中的重要性。
4.心率信号的检测与处理：介绍心率信号的检测方法，讲解心率信号的处理技巧，培养学生分析和处理心率信号的能力。
5.心率计的操作与实践：指导学生进行心率计的操作实践，培养学生的动手能力，提高学生运用心率计解决实际问题的能力。
三、教学方法为了提高教学效果，本节课将采用以下几种教学方法：1.讲授法：讲解心率计的基本原理、结构和功能，使学生掌握心率计的相关知识。
2.案例分析法：分析实际案例，让学生了解心率计在医疗保健领域的应用，提高学生的实际操作能力。
3.实验法：指导学生进行心率计的操作实践，培养学生的动手能力，使学生能够运用心率计解决实际问题。
4.小组讨论法：分组讨论心率计的使用方法和心率信号的处理技巧，培养学生的团队合作意识和沟通能力。
四、教学资源为了保证教学效果，本节课将充分利用以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统、科学的心率计知识。
光电监测心率方案
光电监测心率方案背景介绍心率是指人体每分钟心脏跳动的次数，它是评估人体健康状况的重要指标之一。
现代医疗领域已经有了许多测量心率的方法，其中一种常见的方法是光电监测心率。
光电监测心率方案利用光电传感器来测量皮肤下血液流动的变化，并通过分析血液流动的频率来计算心率。
这种方法无需直接接触人体皮肤，非侵入性且准确可靠，因此被广泛应用于各种应用场景中。
方案概述光电传感器光电传感器是测量心率的核心设备。
它通常由发光二极管（LED）和光敏二极管（Photodiode）组成。
LED发出红外光线，光敏二极管接收到透过人体组织反射回来的光线，从而实现对血液流动的测量。
工作原理光电监测心率方案的工作原理基于光敏二极管对反射光的敏感度。
当心脏跳动时，伴随着血液流动的变化，通过皮肤透射到光敏二极管的光线强度也会发生变化。
光电传感器通过接收光敏二极管输出的模拟信号，并经过放大和滤波处理后，将其转化为数字信号进行分析和计算。
光电监测心率方案的算法分析过程主要分为预处理、滤波和心率计算三个步骤。
1.预处理：对光敏二极管输出的模拟信号进行预处理，包括放大和去基线等操作，以确保信号的稳定性和可靠性。
2.滤波：通过数字滤波器对预处理后的信号进行滤波处理，去除高频噪声和运动伪影等干扰，提高测量的准确性。
3.心率计算：根据滤波后的信号，通过峰值检测或频谱分析等方法提取心率信息，并计算心率的数值。
应用场景光电监测心率方案在医疗、健康管理和运动监测等领域具有广泛的应用前景。
医疗领域在医疗领域中，光电监测心率方案可以被应用于心脏疾病患者的监测和治疗过程中。
通过实时监测心率，医生可以判断患者的病情变化，并及时采取相应的治疗措施。
在日常健康管理中，光电监测心率方案可以与智能穿戴设备结合，例如手环、智能手表等，在不同的场景下监测心率。
用户可以通过移动设备查看心率变化趋势，及时了解自己的健康状况，以便做出相应的调整和改善。
运动监测在运动监测领域中，光电监测心率方案可以在运动耳机、运动手环等设备中应用。
光电心率测量仪
光电系统课程设计报告设计题目：光电心率测量仪指导教师：吴老师班级：光电0905班设计者姓名：SYY目录1、摘要 (4)2、技术指标 (4)3、基本原理及详细说明 (4)3.1、信号的采集 (4)3.2、电源 (5)3.3、信号处理电路 (5)3.4、单片机电路 (5)3.5、显示电路 (6)3.6、发光二极管、蜂鸣器、开关等其余电路 (6)4、方案论证 (6)4.1、光电传感器的选择 (6)4.2、信号处理芯片的选择 (7)4.3、显示电路的锁存与否 (7)4.4、光电传感器的驱动电路的选择 (7)4.5、电源供给的选择 (7)5、硬件电路设计 (8)5.1、电源电路设计 (8)5.2、红外传感器发射与接收电路 (8)5.3、“虚拟地”电路 (9)5.4、信号处理电路 (9)5.5、模拟信号转换为数字信号电路 (10)5.6、单片机核心电路 (10)5.7、显示电路 (11)5.8、蜂鸣器电路 (11)5.9、控制开关电路 (12)6、软件设计 (12)6.1、软件设计概述 (12)6.2、流程图 (13)6.2.1、总流程图 (13)6.2.2、平均模式显示模块流程图 (14)6.2.3、瞬时模式显示模块流程图 (14)6.2.4、定时器T0流程图 (15)6.2.5、定时器T1流程图 (15)6.2.6、外部中断0流程图 (15)7、测试报告 (16)7.1、模拟部分测试 (16)7.2、数字部分测试 (17)8、结论 (19)9、课程设计中碰到的问题及解决 (19)9.1、原理图的绘制 (19)9.2、PCB的绘制 (19)9.3、元器件的焊接 (19)9.4、调试部分 (20)10、心得体会 (20)11、参考文献 (21)附录 (23)1、本设计的电路原理图2、PCB图（所有层）3、PCB图（顶层）4、PCB图（底层）5、PCB图（丝印层）6、元器件清单1、摘要心率测量应用于医疗、健康、体育以及我们生活中的方方面面，因此测量的精度和简便性是令人关注的。
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三、 1. 2. 3. 4. 5.
四、
基本原理.................................................................................................................... 6 电源供应.................................................................................................................... 6 脉搏信号-电信号...................................................................................................... 6 模拟信号预处理........................................................................................................ 7 单片机计算控制........................................................................................................ 7 人机互动.................................................................................................................... 8 方案论证.................................................................................................................... 8
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光电系统课程设计
华中科技大学光电学院
光信 1003 班 柴小力
6. 显示、蜂鸣器及按键电路...................................................................................... 15 六、 软件设计.................................................................................................................. 17
光电系统课程设计
华中科技大学光电学院
光信 1003 班 柴小力
目录
一、 摘要：........................................................................................................................ 3
二、 1. 2. 3. 4.
技术指标.................................................................................................................... 5 电源............................................................................................................................ 5 探测器........................................................................................................................ 5 测量范围.................................................................................................................... 5 主要功能.................................................................................................................... 5
1. 供电方式选择............................................................................................................ 8 2. 电源芯片选择.................................................................................................................................................................................................... 9 4. 光电探测电路设计.................................................................................................. 10
3. 模拟信号预处理电路.............................................................................................. 12 4. 单片机核心电路...................................................................................................... 14 5. 单片机复位和 JTAG 调试电路................................................................................ 15
8. 五、
显示器选择.............................................................................................................. 11 硬件电路设计.......................................................................................................... 12
5. 虚拟地电压设计...................................................................................................... 10 6. 模拟信号预处理电路设计...................................................................................... 10 7. 心率判定算法选择.................................................................................................. 11
1. 主函数...................................................................................................................... 18 2. 按键函数.................................................................................................................. 18 3. LCD 显示函数........................................................................................................... 19 4. 中断函数.................................................................................................................. 20 5. 工作模式函数.......................................................................................................... 21 七、 测试报告.................................................................................................................. 23 1. 硬件测试.................................................................................................................. 23 2. 软件测试.................................................................................................................. 24 八、 结论.......................................................................................................................... 26 九、 心得体会.................................................................................................................. 27 十、 参考文献.................................................................................................................. 28 附录 ......................................................................................................................................... 28