基于单片机的心率计设计
基于51单片机的心率计设计
基于51单片机的心率计设计一、引言心率是人体健康状况的一个重要指标，测量心率对于预防心血管疾病和监控身体健康非常重要。
本文将介绍基于51单片机的心率计的设计。
二、硬件设计1. 传感器心率计的核心是心率传感器，用于检测心脏的跳动并转化为电信号。
常见的心率传感器有光电传感器和压电传感器。
本设计选用光电传感器，通过红外光发射二极管和光敏二极管组成，以非侵入性的方式测量心率。
2. 信号放大与滤波电路由于心率信号较小，需要经过放大与滤波电路进行信号处理。
设计中使用运放对信号进行放大，并通过带通滤波器滤除杂散信号。
3. 数模转换放大滤波后的心率信号是模拟信号，需要通过模数转换器（ADC）将其转换为数字信号，以便后续处理和显示。
4. 显示屏心率计的设计中需要一个合适的显示屏来显示测量出的心率数值。
常见的显示屏有LCD液晶屏和LED数码管。
5. 51单片机本设计使用51单片机作为控制核心，负责对信号的采集、处理和显示。
51单片机具有成熟的开发环境和丰富的外设资源，非常适合嵌入式系统的设计。
三、软件设计1. 信号采集通过51单片机的IO口连接传感器，定时采集传感器输出的心率信号，并将其转换为数字信号。
2. 信号处理通过软件算法对采集到的心率信号进行滤波和处理，去除噪声和干扰，提取出准确的心率数值。
3. 心率计算根据心率信号的特征，设计一个合适的算法对心率进行计算。
常用的算法有峰值检测法和自相关法等。
4. 数据显示将计算得到的心率数值通过LCD屏或数码管显示出来，以便用户直观地了解自己的心率状况。
四、实验结果与讨论经过实验验证，基于51单片机的心率计设计能够准确地测量心率，并将心率数值显示在屏幕上。
通过与商用心率计的比对，结果显示该设计具有较高的准确性和稳定性。
五、应用前景基于51单片机的心率计设计可以应用于医疗领域、体育训练和健康监控等方面。
例如，可以将心率计嵌入健康手环中，实时监测用户的心率状况，并提醒用户进行适当的运动。
基于单片机的心率测试仪设计
基于单片机的心率测试仪设计心率测试仪是一种用来测量人体心率的设备，它使用单片机技术来实现数据处理和显示功能。
本文将介绍基于单片机的心率测试仪的设计原理、硬件组成以及软件实现。
一、设计原理心率测试仪的设计原理是通过测量人体的心电信号来计算心率。
心电信号是由心脏产生的微弱电流，可以通过电极贴在人体皮肤上进行测量。
传感器将心电信号转换为模拟电压信号，然后经过滤波处理和放大处理后，再经过A/D转换，转换为数字信号供单片机处理。
单片机通过计算心电信号的周期来得到心率值，并将结果显示在液晶屏上。
二、硬件组成1.单片机：选择一款适用的单片机，如STM32系列的单片机，具有高性能和丰富的外设接口，以满足心率测试仪的需求。
2.心电信号传感器：选择一款专门用于心电信号测量的传感器，如AD8232芯片，可以提供可靠的心电信号采集。
3.滤波器：使用滤波器对心电信号进行滤波处理，去除杂散信号，只保留心电信号的频率分量。
4.放大器：为了增强心电信号的幅度，需要使用放大器来对滤波后的信号进行放大处理，方便后续的A/D转换。
5.A/D转换器：将放大后的模拟信号转换为数字信号，供单片机进一步处理。
三、软件实现1.心电信号采集与处理：通过传感器采集心电信号，并经过滤波和放大处理，得到滤波后的模拟信号。
2.A/D转换：将模拟信号通过A/D转换器转换为数字信号，供单片机处理。
3.心率计算：单片机通过计算心电信号的周期来得到心率值，可以使用峰值检测算法或阈值判定算法来实现。
4.数据显示：将计算得到的心率值通过串口或并口发送到液晶屏上进行显示，可以设计显示界面，包括心率值、时间等信息。
总结：基于单片机的心率测试仪设计主要包括硬件组成和软件实现两个部分。
硬件组成包括单片机、心电信号传感器、滤波器、放大器、A/D 转换器和液晶屏等。
软件实现包括心电信号采集与处理、A/D转换、心率计算和数据显示等。
通过合理的设计和编程，可以实现一个功能完善的心率测试仪。
基于单片机的心率计设计
基于单片机的心率计设计
一、硬件设计
1.核心处理器：选用STM32单片机，具有丰富的外设资源，大
内存容量，高性能，在实现心率计功能方面非常适合。
2.心率传感器模块：选用现有的心率传感器模块，如MAX30102。
3.显示模块：可以采用OLED显示模块或者LCD模块来显示心率值。
4.按键模块：添加一个按键模块，用于操作心率计。
5.电源模块：设计适合的电源模块，以保障心率计稳定工作。
二、软件设计
1.初始化：在程序初始化时，配置好单片机的外设，包括时钟，GPIO口，定时器等。
2.心率检测：读取心率传感器的数据，通过波形处理等算法，
实时计算出心率值，然后将其显示在屏幕上。
3.数据存储：可以在单片机内部或外部添加存储芯片，将检测
到的数据保存下来，以方便后期分析。
同时，可以添加一个实时时
钟模块，记录下每次检测的时间。
4.操作界面：添加按键模块，实现心率计的开关、数据存储等
功能。
5.通信功能：可以添加一个蓝牙模块，将心率数据传输到手机
或其他设备上，以便进行分析和管理。
三、应用场景
基于单片机的心率计可以被广泛应用于医疗、运动等领域。
在
医疗领域，可以用于监测老年人、患病人士等人群的心率变化情况。
在运动领域，可以作为一款运动手环，记录运动者运动时的心率变
化情况。
同时，基于单片机的心率计也可以成为一种新颖的DIY硬
件项目，符合日益增长的Maker文化需求。
基于51单片机的脉搏测量仪器心率计设计方案
请各位老师批评与指正
THANKS
பைடு நூலகம்
3 硬件设计
HARDWARE DESIGN
开始
液晶初始化
Y 按下按键？ N 键盘扫描
菜单
N 15s到？
Y
计算脉搏值
N 按键1按下？
Y
按键2按下？ Y
上限设定
对应值增加
按键3按下？
按键4按下？
对应值减小
开中断，测脉搏
显示脉搏值
下限设定
返回
返回
4 软件设计
SOFTWARE DESIGN
5 调 试 总 结 DEBUGGING SUMMARY
基于单片机的脉搏计系统是多功能的数字型设计，，所以对于它的程序也 较为复杂,所以在编写程序和调试时出现了相对较多的问题。最后经过多次的模 块子程序的修改，一步一步的完成，最终解决了软件。在软件的调试过程中主 要遇到的问题如下： 问题1：烧入程序后，数码管显示闪动,而且亮度不均匀。 解决：首先对调用的延时进行逐渐修改，可以解决显示闪动问题。其次，由于 本作品使作动态扫描方式显示的数字，动态扫描很快，人的肉眼是无法看出,但 是调用的显示程序时，如果不在反回时屏蔽掉最后的附值，则会出现很亮的现 象，所以在显示的后面加了屏蔽子令，最后解决了此问题。 问题2：当用户按下按键的时候，单片机读取的数值跟设定的数值不对。 解决：重新检查矩阵键盘电路的连接，重新建立一个新的对应关系。
2 总体方案
GENERAL PLANNING
脉搏测量仪在我们的日常生活中已经得到了非常广泛的应用,通过观测脉搏信号，可以对人体 的健康进行检查，通常被用于保健中心和医院。为了提高脉搏测量仪的简便性和精确度，本课题设 计了一种基于51单片机的脉搏测量仪。系统以STC89C52单片机为核心，以光电传感器利用单片机系 统内部定时器来计算时间，由光电传感器感应产生信号，单片机通过对信号累加得到脉搏跳动次数，
基于单片机心率计程序
#include <reg52.h>#include <intrins.h> // 包含头文件#define uint#define uchar#define ulong#define LCD_DATA unsigned intunsigned charunsigned longP0//宏定义//定义P0 口为LCD_DATAsbit LCD_RS =P2^5; sbit LCD_RW =P2^6;sbit LCD_E =P2^7;sbit Xintiao =P3^2 ; sbit speaker =P2^4;//定义LCD 控制引脚//脉搏检测输入端定义//蜂鸣器引脚定义void delay5ms(void); //误差0usvoid LCD_WriteData(uchar LCD_1602_DATA); void LCD_WriteCom(uchar LCD_1602_COM); ***********/ /********LCD1602 数据写入***********/ /********LCD1602 命令写入void lcd_1602_word(uchar Adress_Com,uchar Num_Adat,uchar *Adress_Data); /*1602字符显示函数，变量挨次为字符显示首地址，显示字符长度，所显示的字符*/void InitLcd();//液晶初始化函数void Tim_Init();uchar Xintiao_Change=0; //uint Xintiao_Jishu;uchar stop;uchar View_Data[3];uchar View_L[3];uchar View_H[3];uchar Xintiao_H=100; //脉搏上限uchar Xintiao_L=40; //脉搏下限uchar Key_Change;uchar Key_Value; uchar View_Con; uchar View_Change; //按键键值//设置的位(0 正常工作，1 设置上限，2 设置下限)void main(){//主函数InitLcd();Tim_Init();lcd_1602_word(0x80,16,"Heart Rate: "); //初始化显示TR0=1;TR1=1; //打开定时器while(1) //进入循环{if(Key_Change) //有按键按下并已经得出键值{Key_Change=0; //将按键使能变量清零，等待下次按键按下View_Change=1;switch(Key_Value) //判断键值{case 1:{View_Con++;if(View_Con==3)View_Con=0;break;}case 2:{if(View_Con==2)//设置键按下//设置的位加//都设置好后将此变量清零//跳出，下同//加键按下//判断是设置上限{if(Xintiao_H<150)Xintiao_H++;}if(View_Con==1){ //上限数值小于150 //上限+//如果是设置下限if(Xintiao_L<Xintiao_H-1)//下限值小于上限-1 (下限值不能超过上限)Xintiao_L++;}break;}case 3:{if(View_Con==2){ //下限值加//减键按下//设置上限if(Xintiao_H>Xintiao_L+1)//上限数据大于下限+1 (同样上限值不能小于下限)Xintiao_H--; //上限数据减}if(View_Con==1) //设置下限{if(Xintiao_L>30) //下限数据大于30 时Xintiao_L--;}break;}}//下限数据减}if(View_Change)// 显示变量{View_Change=0;//变量清零if(stop==0) //心率正常时{if(View_Data[0]==0x30) //最高位为0 时不显示View_Data[0]=' ';}else超过5s)不显示数据//心率不正常(计数超过5000，也就是两次信号时间{View_Data[0]=' ';View_Data[1]=' ';View_Data[2]=' ';}switch(View_Con){case 0: //正常显示{lcd_1602_word(0x80,16,"Heart Rate:lcd_1602_word(0xc0,16,"lcd_1602_word(0xcd,3,View_Data);break;}case 1: //设置下限时显示{lcd_1602_word(0x80,16,"Heart Rate:lcd_1602_word(0x8d,3,View_Data);View_L[0]=Xintiao_L/100+0x30;View_L[1]=Xintiao_L%100/10+0x30;View_L[2]=Xintiao_L%10+0x30;if(View_L[0]==0x30)View_L[0]=' ';lcd_1602_word(0xC0,16,"Warning L :lcd_1602_word(0xCd,3,View_L);");//显示一行数据");//显示第二行数据//第二行显示心率");//第一行显示心率//将下限数据拆字//最高位为0 时，不显示");//第二行显示下限数据break;}case 2: //设置上限时显示(同上){lcd_1602_word(0x80,16,"Heart Rate: ");lcd_1602_word(0x8d,3,View_Data);View_H[0]=Xintiao_H/100+0x30;View_H[1]=Xintiao_H%100/10+0x30;View_H[2]=Xintiao_H%10+0x30;if(View_H[0]==0x30)View_H[0]=' ';lcd_1602_word(0xC0,16,"Warning H : ");lcd_1602_word(0xCd,3,View_H);break;}}}}}void Time1() interrupt 3 //定时器1 服务函数{static uchar Key_Con,Xintiao_Con;TH1=0xd8; TL1=0xf0; switch(Key_Con) {case 0:{//10ms//重新赋初值//无按键按下时此值为0 //每10ms 扫描此处if((P1&0x07)!=0x07)//扫描按键是否有按下{Key_Con++;}break;}case 1:{ //有按下此值加1，值为1//10ms 后二次进入中断后扫描此处(Key_Con 为1)if((P1&0x07)!=0x07)//第二次进入中断时，按键仍然是按下 (起到按键延时去抖的作用){Key_Con++; //变量加1，值为2switch(P1&0x07) //判断是哪个按键按下{case 0x06:Key_Value=1;break; //判断好按键后将键值赋值给变量Key_Valuecase 0x05:Key_Value=2;break;case 0x03:Key_Value=3;break;}}else //如果10ms 时没有检测到按键按下(按下时间过短){Key_Con=0;}break;}case 2:{if((P1&0x07)==0x07){Key_Change=1;//变量清零，重新检测按键//20ms 后检测按键//检测按键是否还是按下状态//有按键按下使能变量， (此变量为1 时才会处理键值数据)Key_Con=0;}//变量清零，等待下次有按键按下break;}}switch (Xintiao_Con)//此处与上面按键的检测类似{case 0: //默认Xintiao_Con 是为0 的{if(!Xintiao)//每10ms (上面的定时器)检测一次脉搏是否有信号{Xintiao_Con++;//如果有信号，变量加一，程序就会往下走了}break;}case 1:{if(!Xintiao) //每过10ms 检测一下信号是否还存在{Xintiao_Con++;//存在就加一}else{Xintiao_Con=0;//如果不存在了，检测时间很短，说明检测到的不是脉搏信号，可能是其他干扰，将变量清零，跳出此次检测}break;}case 2:{if(!Xintiao){Xintiao_Con++;//存在就加一}else{Xintiao_Con=0;//如果不存在了，检测时间很短，说明检测到的不是脉搏信号，可能是其他干扰，将变量清零，跳出此次检测}break;}case 3:{if(!Xintiao){Xintiao_Con++;//存在就加一}else{Xintiao_Con=0;//如果不存在了，检测时间很短，说明检测到的不是脉搏信号，可能是其他干扰，将变量清零，跳出此次检测}break;}case 4:{if(Xintiao)//超过30ms 向来有信号，判定此次是脉搏信号，执行以下程序{if(Xintiao_Change==1)//心率计原理为检测两次脉冲间隔时间计算心率，变量Xintiao_Change 第一次脉冲时为0 的，所有走下面的else，第二次走这里{if(60000/Xintiao_Jishu>200){View_Data[0]='-';View_Data[1]='-';View_Data[2]='-';speaker=1; //不响}else{View_Data[0]=(60000/Xintiao_Jishu)/100+0x30; // 计算心跳并拆字显示：心跳计时是以10ms 为单位，两次心跳中间计数如果是100 次，也就是100*10ms=1000ms=1sView_Data[1]=(60000/Xintiao_Jishu)%100/10+0x30; // 那么计算出的一分钟(60s)心跳数就是：60*1000/ (100*10ms) =60 次其中60 是一分钟60s ，1000 是一秒有1000ms ，100 是计数值，10 是一次计数对应的时间是10msView_Data[2]=(60000/Xintiao_Jishu)%10+0x30; // 计算出的心跳数/100 得到心跳的百位，%100 是取余的，就是除以100 的余数，再除以10 就得到十位了，以此类推//0x30 的目的是得到对应数字的液晶显示码，数字0 对应的液晶显示码是0x30 ，1 是0x30+1，以此类推if(((60000/Xintiao_Jishu)>=Xintiao_H)||((60000/Xintiao_Jishu)<=Xintiao_L))//心率不在范围内报警speaker=0;elsespeaker=1; } //蜂鸣器响//不响View_Change=1;Xintiao_Jishu=0;Xintiao_Change=0;stop=0;}//计算出心率后启动显示//心跳计数清零//计算出心率后该变量清零，准备下次检测心率//计算出心率后stop 邈else//第一次脉冲时Xintiao_Change 为0{Xintiao_Jishu=0; //脉冲计时变量清零，开始计时Xintiao_Change=1;//Xintiao_Change 置1，准备第二次检测到脉冲时计算心率}Xintiao_Con=0;break;}}}}//清零，准备检测下一次脉冲/**定时器T0 工作函数**/void Time0() interrupt 1{TH0=0xfc; TL0=0x18; //1ms//重新赋初值Xintiao_Jishu++; //心跳计数加if(Xintiao_Jishu==5000)//心跳计数大于5000 {Xintiao_Jishu=0; View_Change=1; //数据清零//显示位置1Xintiao_Change=0; //置零，准备再次检测stop=1; //心跳计数超过5000 后说明心率不正常或者没有测出，stop 置1speaker=1; //关闭蜂鸣器}}/**定时器初始化函数**/void Tim_Init(){EA=1;ET0=1;ET1=1; TMOD=0x11; TH0=0xfc; TL0=0x18; //打开中断总开关//打开T0 中断允许开关//打开T1 中断允许开关//设定定时器状态//1ms//赋初值TH1=0xd8;TL1=0xf0; }//10ms //赋初值/**在指定地址显示指定数量的指定字符**//**Adress_Com 显示地址，Num_Adat 显示字符数量，Adress_Data 显示字符串内容**/ void lcd_1602_word(uchar Adress_Com,uchar Num_Adat,uchar *Adress_Data){uchar a=0;uchar Data_Word;LCD_WriteCom(Adress_Com); //选中地址for(a=0;a<Num_Adat;a++) //for 循环决定显示字符个数{Data_Word=*Adress_Data; //读取字符串数据LCD_WriteData(Data_Word); //显示字符串Adress_Data++; //显示地址加一}}/***************1602 函数*******************/void LCD_WriteData(uchar LCD_1602_DATA) /********LCD1602 数据写入***********/ {delay5ms(); //操作前短暂延时，保证信号稳定LCD_E=0;LCD_RS=1;LCD_RW=0;_nop_();LCD_E=1;LCD_DATA=LCD_1602_DATA;LCD_E=0;LCD_RS=0;}/********LCD1602 命令写入***********/void LCD_WriteCom(uchar LCD_1602_COM){delay5ms();//操作前短暂延时，保证信号稳定LCD_E=0;LCD_RS=0;LCD_RW=0;_nop_();LCD_E=1;LCD_DATA=LCD_1602_COM;LCD_E=0;LCD_RS=0;}void InitLcd() //初始化液晶函数{delay5ms();delay5ms();LCD_WriteCom(0x38); //display modeLCD_WriteCom(0x38); //display modeLCD_WriteCom(0x38); //display modeLCD_WriteCom(0x06); //显示光标挪移位置LCD_WriteCom(0x0c); //显示开及光标设置LCD_WriteCom(0x01); //显示清屏delay5ms();delay5ms();}void delay5ms(void) //5ms 延时函数{unsigned char a,b;for(b=185;b>0;b--)for(a=12;a>0;a--);}。
基于单片机的数字人体心率检测仪的设计
基于单片机的数字人体心率检测仪的设计
0 引言
目前检测心率的仪器虽然很多，但是能实现精确测量、数据上传PC 机并且具有声光报警等多种功能的便携式全数字心率测量装置很少。
本文介绍的数字人体心率检测仪可以在人体的手、腕、臂等部位均能准确测量出心跳次数，同时还具有掉电存储、测量数据上传PC 机及声光报警等多项功能。
1 系统组成及工作原理
系统组成如图1 所示，本设计以单片机为主控信号，外辅少量硬件电路，完成数据处理、记忆、显示、通信等功能。
首先，在系统开机时通过键盘设定系统的工作方式，然后，将压电陶瓷片检测到人体心跳信号经过放大、滤波及整形处理后输入给单片机，单片机对测量的数据进行处理，送显示电路显示
，同时通过通信电路将测量数据上传PC 机，记忆电路主要用来存储测量数据，实现掉电存储功能，声光报警电路在测量数据超过正常范围(如大于180 次/min 或小于45 次/min)时进行报警以提醒医生注意。
2 系统硬件电路设计
2.1 传感器及信号处理电路
传感器及信号处理电路如图2 所示。
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。
基于单片机的数字人体心率计的设计与实现
摘要生物医学信号指标与人体的健康息息相关，只有掌握其中规律才能更好的解决人体的健康问题。
随着电子信息技术的发展和医学的不断进步，人们对高精度便捷式生物医学信号电子检测设备的需求越来越高。
心率和体温是人体的两个重要指标，根据所学知识制作了此心率计。
设计是基于单片机的数字人体心率计，从可实现性和经济性方面考虑，决定采用51单片机作为设计的主控芯片，使用红外光电传感器作为心率的采集模块，而体温的采集则使用18b20温度传感器，外加显示模块和功能选择模块。
心率和体温的采集部位均为指尖，采集信号经单片机处理后输出给显示模块显示最终的结果。
从硬件电路到程序设计，主要解决了如下的几个问题：1、心率信号由红外光电传感器采集，经过两级放大将原信号放大后，再由比较电路进行整形，输出能使单片机更好识别的脉冲波信号；2、体温信号由单线温度传感器18b20采集，采集数据经过转换计算后变为温度，最后单片机输出体温测量结果；3、测量的结果都是以数字形式输出，3位一体数码管显示结果，使测量结果的读取简单精确化；4、按键和程序的结合运用，使得心率计和体温计功能切换更加方便快捷。
关键词：心率；体温；单片机；红外传感器；温度传感器AbstractBiomedical signal indexes and human health are closely related, only to master the law can better solve the health problems of the human body. With the development of electronic information technology and the development of medicine, the demand for high precision portable biomedical signal electronic testing equipment is more and more high. Heart rate and body temperature are two important indicators of the human body, based on the knowledge to make the heart rate meter.The design of digital human body heart rate meter based on SCM, from realization and economic considerations, decided to adopt the 51 microcontroller as the main control chip, the use of infrared photoelectric sensor as the acquisition module, heart rate, and body temperature acquisition using 18B20 temperature sensor is simple, and the display module and the function module. The sampling position of heart rate and body temperature were the fingertips, signal acquisition and processing by the MCU output to the display module to display the final results.The hardware circuit design procedures, mainly solves several problems as follows:1, the heart rate signal by infrared photoelectric sensor acquisition, after two grade general raw signal amplification, shaping by comparison circuit, output the pulse wave signal microcontroller better recognition;2, the temperature signal by a single temperature sensor 18B20 acquisition, acquisition data through the conversion into a temperaturemeasurement results at last, microcontroller output temperature;3, the measurement results are output in digital form, one of 3 digital tube display results, read the measurement results of simple accurate;Combining the 4, keys and program, the heart rate meter and thermometer function switching more convenient.Keywords:heartrate, body temperature,single chip,infrared sensor,temperature sensor目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (IV)1 绪论 (1)1.1 选题背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状和发展趋势 (2)1.3 论文结构概括 (3)2 设计方案及论证 (4)2.1 方案一 (4)2.2 方案二 (5)2.3 方案论证 (6)3 硬件电路概述及元器件介绍 (6)3.1 硬件电路总方框图 (6)3.2 单片机模块 (7)3.3 心率信号采集模块 (10)3.4 体温信号采集模块 (15)3.5 显示模块 (18)3.6 功能选择模块 (23)4 程序设计 (24)4.1 主程序设计 (24)4.2 心率测试程序设计 (29)4.3 体温测试程序设计 (34)5 设计完成及整体调试 (41)5.1 硬件电路的焊接及调试 (41)5.2 程序的下载及调试 (43)5.3 调试中的干扰 (45)6 总结和展望 (46)6.1 总结 (46)6.2 展望 (47)参考文献 (48)致谢 (50)附录1 设计总电路图 (51)附录2 设计实物图 (52)附录3 程序清单 (54)附录4 外文文献及翻译 (69)1 绪论1.1选题背景及意义心率（Heart Rate）是用来描述心动周期的专业术语，是指心脏每分钟跳动的次数，以第一声音为准。
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目录摘要 (3)英文摘要 (3)1 引言 (4)1.1 心率计的研究背景和意义 (4)1.2 心率计的研究现状及发展动态 (4)2 方案论证及元器件选择 (5)2.1 研究内容及设计指标 (5)2.2 方案设计与论证 (5)2.2.1 传感器的选择与论证 (5)2.2.2 信号处理方案选择和论证 (7)2.2.3 单片机系统选择和论证 (8)2.2.4 显示模块选择和论证 (9)2.3元器件选择及其功能介绍 (9)2.3.1单片机AT89S52 (9)2.3.2红外传感器 (11)2.3.3双运算放大器LM358N (11)2.3.4 LCD12864 (12)3 硬件系统设计 (13)3.1 系统设计框图 (13)3.2 信号采集电路 (14)3.3 信号放大电路 (15)3.3.1一级信号放大电路 (15)3.3.2 电源模块设计 (16)3.4 信号比较电路 (17)3.5 LCD显示电路 (18)3.6 记忆电路 (18)3.7 键盘电路 (19)4 软件设计 (19)4.1 测量计算原理 (20)4.2 主程序流程图 (20)4.3 中断程序流程图 (21)4.4 定时器T0，T1的中断服务程序 (21)5 系统测试与结果分析 (22)5.1 测试方法和仪器 (22)5.2 仿真与焊接阶段 (23)5.2.1 仿真阶段 (23)5.2.2 焊接与完成阶段 (23)5.3 测试数据与结果分析 (25)5.3.1测量结果与分析 (25)5.3.2几种主要系统干扰和影响 (27)结束语 (28)参考文献 (29)附录一：心率计电路图附录二：部分程序摘要：在社会飞速发展的今天，人们的物质文化生活得到了极大的提高，但同时多种疾病威胁着人们的生命；而心脏病又是人们难以预防的突发致命疾病，所以健康也被越来越多的人所重视。
本设计要解决的问题就是可以测量心率、预防心脏病等心脏方面疾病的数字心率计。
便携式数字人体心率计运用A T89S52单片机作为核心控制处理单元，采用红外传感器作为传感器，运用软件和硬件双重滤波技术实现了对人体心率信号的准确检测。
测量范围40—120次/分，小于40次或大于120次声光报警，传感器可以放在身体脉搏明显的任何部位，测量结果以数字方式存储并显示，测量精确到2次/分。
可以测试多人，全部数据完全实现代码识别、掉电存储。
同时在特色和创新部分还扩展了可以由微机控制清除仪表的存储数据，也可以由仪表自行清除的功能。
为方便仪表数据的查询，又设计了上翻、下翻按钮。
经过大量实验，本心率计已经基本达到题目要求部分的全部指标。
关键字：心率；红外传感器；单片机AT89S52Based on SCM cardiotachometer designAbstract：Today in the rapid development of society, people's material and cultural life has been greatly improved, but also a variety of diseases threatening people's lives; and heart attack is it difficult to prevent sudden fatal disease, so health is also valued by more and more people. The design problem to be solved is that you can measure heart rate, cardiac disease, heart disease and other digital cardiotachometer.Portable digital cardiotachometer adopt AT89S52 SCM as the core control by the processing unit, using infrared sensor as sensor and using the software and hardware double filtering technology to achieve the human heart rate for the accurate detection signal. Measurement range 40-120 times/points, less than 40 times or more than 120 times, the sensor can sound-light alarm in any part of the body pulse obvious, the measured results stored digitally and display, measurement precision to 2 times per minute. Can test people, all data completely realized code identification, off electricity storage. Meanwhile in features and innovation part is expanded by microcomputer control can be cleared instrument store data, also can be made by instrument to clean function. For the convenience of meter data query, and designed a over, turn to next button. After a lot of experiments, the cardiotachometer has fully reach the topic basic requirements partKey words:heart rate；infrared transducer ；microcontroller AT89S521 引言1.1 心率计的研究背景和意义伴随着全球科技与经济的飞速发展与进步，关爱生命与健康已成为人类的共同追求。
心脑血管疾病是危害人类生命和健康的最主要的疾病。
每年因心脑血管疾病致死的人数位居人类死亡总数的首位，耗费的医疗费用居高不下，给家庭和社会造成巨大负担[1]。
近年来，由于饮食习惯不合理、生活节奏加快等原因，心脑血管疾病的发病率更是呈逐年上升的趋势。
如何科学的降低心脑血管疾病的发病率和死亡率，有效的减轻心脑血管疾病带来的社会和家庭负担，已经成为全社会所面临的一个十分严峻问题。
今天，越来越多的人已认识到健康生活方式和疾病预防的重要性，对拥有日常家庭化和个性化的健康监测和疾病预防手段的需求也日益增大。
在脉搏波研究方面，国内外已经出现了众多的技术和理论，基于现代医学技术，利用脉搏波对人体心血管健康进行无创检测的方法和仪器不断涌现。
现在的任务是既要对脉搏波的检测分析及对心血管健康检测应用方面做进一步研究，研制一种面向家庭和社区医疗服务的，能够对人体动脉硬化的程度和其他心血管健康状况进行无创检测的仪器，让更多的人对自己的心血管健康状态进行及时的了解，对心血管疾病能够及早的发现和进行预防。
基于上述现状和背景，不难发现：心血管功能检测新技术、新方法的研究以及心血管功能监测类家用电子医疗保健仪器的开发已刻不容缓。
它不仅能满足当前的医疗保健急需，也能为维持和发展我国家用数字医疗事业，为推行实施国家“家庭医疗保健工程”做出积极和长久的贡献[2]。
1.2 心率计的研究现状及发展动态自上世纪80年代以来，基于血流动力流变学和弹性腔理论的无创伤血管功能检测方法的研究逐渐受到广泛的关注。
很多不同学科的研究员与医学家合作，研究出各种应用型人体心率传感器，有单部、三部、液态水、子母式单点，多点，气压式、硅杯式、软性接触式、刚性接触式等，组成脉搏传感器的主要部件有压电晶体、单晶硅、陶瓷应变片、光敏组件、pvdf压电薄膜等，其中以单部单点应变片式应用最为广泛。
到目前，用于评价大动脉的结构和方法已有很多。
血管造影和其他造影技术等有创方法可精确评价动脉管腔或分心动脉壁结构。
但是这些方法操作复杂，费用高昂，需要非常精密的技术设备，限制了其只能在大型临床研究中应用，另外，还有一些其他的无创方法，这些主要根据超声技术和计算机分析图像和超声信号，来研究某些动脉轴和位点的功能和结构，这些相对复杂的技术仅用于某些临床研究实验室。
在无创方法中，脉搏波速度的检测已经在较长时间内广泛应用于评价动脉壁扩张性和硬度。
该方法无创伤，操作简单、结果准确、重复性好，因此被广泛应用于大型治疗和流行病学研究当中，并且，该方法非常适合于向家庭和社区医疗服务推广。
国外，诸如法国研制生产的康普乐仪、日本科林公司的动脉硬化检测仪等就是利用此种方法，并在欧美国家得到广泛的普及，国内也有医院引进了这种设备，但是价格昂贵[7][8]。
国内也有多家单位开始了此类设备的研究，在2007年，也有类似的产品相继上市。
但是，这些仪器均被应用在大型医疗机构中，成本高，检测费用高，功能局限于检测，不能满足患者随时随地的检测的需要。
2 方案论证及元器件选择2.1 研究内容及设计指标研究内容：便携式数字人体心率计运用AT89S52单片机作为核心控制处理单元，采用红外传感器作为传感器，运用软件和硬件双重滤波技术实现了对人体心率信号的准确检测，最终以数值形式显示在LCD上。
本课题开发一款低功耗、便携式数字心率计，具体要求如下：(1)实时显示被测者心率值，编号；(2)键盘的切换控制，实现数据的测试、存储、查询等功能；(3)小于40次或大于120次声光报警；(4)掉电存储，实现数据的存储；(5)测量范围40~120次/分，测量误差小于2次/分。
2.2 方案设计与论证2.2.1 传感器的选择与论证(1)压电式压电式传感器的检测方法是利用压力传感器或振动传感器将人体脉搏振动转换成电信号。
常见的压力传感器可用现有的压电陶瓷代替。
压电式元件的内阻极高，通常采用两片相同的元件，使其极性反向相叠，由夹在中间的铜片作为一个电极。
这样，中央电极处于全空状态，可以用具有良好绝缘性的导线引出。
此种方法的优点是传感器种类多，一般的传感器输出信号也比较大，对后面的放大电路要求不高。
压电陶瓷具有成本低、取材方便、易于提高敏感度等特点。
(2)声电式声电式传感器的作用是将气体、液体或固体中传播的机械振动转换成电信号。