基于单片机的脉搏测试仪的设计
基于单片机技术的脉搏测量仪设计
基于单片机技术的脉搏测量仪设计脉搏测试仪是用来测量一个人脉搏跳动次数的电子仪器，也是心电1．3 信号采集及处理系统由于光电脉搏波属于缓慢变化的微弱生理信号，信噪比低，极易受到环境噪声和肢体运动的干扰。
传统的光电脉搏波信号检测电路都采用高增益放大器，以获得较高的检测灵敏度，这种设计思路导致了检测信号动态范围缩小，在受到运动干扰时，将导致由于干扰信号而带来的光电脉搏波信号检测的饱和失真。
本系统采用过采样技术，通过对信号的高速采样来提高采样精度，相当于用高分辨率的ADC 对信号进行模数转换，达到了提高信噪比并改善动态范围的效果。
因此本系统对经过光电转换后的信号进行模数转换而不需要任何信号调理(放大和滤波)电路。
1．4 过采样技术的应用所谓过采样技术是指以远远高于奈奎斯特(Nyquist)采样频率的频率对模拟信号进行采样的方法。
由信号采样量化理论可知，若输入信号的最小幅度大于量化器的量化电平，并且输入信号的幅度随机分布，则量化噪声的总功率是一个常数，在0～fs 的频带范围内均匀分布。
因此量化噪声电平与采样频率成反比，如果提高采样频率，则可以降低量化噪声电平，而由于基带是固定不变的，因而减少了基带范围内的噪声功率，提高了信噪比，从而提高分辨率，并且采样频率每提高4 倍，则信噪比提高4 倍，相当于A／D 的分辨率提高1 位。
2 软件设计2．1 程序设计本文选用ADI 公司的单片机ADC841，其内部集成了速度可达400k 的12 位逐次逼近型ADC，分辨率为0．6mv／LSB。
从软件需求和单片机速度出发，将ADC 采样率fs 定为102．4kHz，为便于计算，将过采样倍数k 定为64，则下抽取后采样率为伪：fs／k=1600Hz，是频率为400Hz 载波的四倍，满足奈奎斯特采样定理。
由于过采样倍数k 为64，按每提高4 倍采样率就能提高一位分辨率来计算，获得的ADC 有效分辨率能提高3。
基于单片机设计的脉搏测量仪)
毕业设计任务书扬州工业职业技术学院电子信息工程系09 届毕业设计（论文）开题报告书第三部分毕业设计报告目录第一章引言 (7)第二章硬件电路设计 (8)2.1 AT89C2051主要性能 (8)2.2AT89C2051的结构框图 (10)2.3AT89C2051的引脚说明 (11)2.4 复位电路 (12)2.5 振荡电路 (13)第三章基本结构模块 (13)3.1 脉搏波检测电路 (14)3.2 脉搏信号拾取电路 (14)3.3 信号放大 (16)3.4 波形整形部分 (18)第四章整体电路分析 (19)4.1 光发射电路 (19)4.2 光电转换电路 (19)4.3 信号采集及处理系统 (20)4.4 过采样技术的应用 (20)4.5 整体硬件电路设计 (21)第五章软件设计 (23)5.1 程序设计 (23)5.2 程序源代码 (24)结束语 (29)致谢 (29)参考文献 (30)基于单片机设计的脉搏测量仪周静0601电气技术[摘要] 医院的护士每天都要给住院的病人把脉记录病人每分钟脉搏数，方法是用手按在病人腕部的动脉上，根据脉搏的跳动进行计数。
为了节省时间，一般不会作1分钟的测量，通常是测量10秒钟时间内心跳的数，再把结果乘以6即得到每分钟的心跳数，即使这样做还是比较费时，而且精度也不高。
本文介绍一种用单片机制作的脉搏测量仪，只要人把手指放在传感器内2秒钟就可以精确测量出每分钟脉搏数，测量结果用三位数字显示。
[关键词]：AT89C2051 单片机脉搏测量仪Single-chip design based on the pulse measuring instrumentZhou Jing0601 Electrical TechnologyAbstract: Nurse hospital wants to give in hospital every day the patient takes the pulse to record the patient each minute pulse number, the method is with the hand according to on the patient wrist's department artery, carries on the counting according to pulse's beat. For the saving of time, will not make 1 minute survey generally, usually will be surveys in 10 seconds time palpitation's number, will be multiplied by again the result 6 namely obtains each minute palpitation number, even if will do this is quite time-consuming, moreover the precision will not be high. This article introduced that one kind the pulse measuring instrument which manufactures with the monolithic integrated circuit, so long as the human places the finger in the sensor 2 seconds to be possible the precision measuring each minute pulse number, the measurement result showed with three digit. Key words: AT89C2051 monolithic integrated circuit pulse measuring instrument第一章引言脉搏测量属于检测有无脉博的测量，有脉搏时遮挡光线，无脉搏时透光强，所采用的传感器是红外接收二极管和红外发射二极管。
基于单片机的远程监控脉搏测量仪设计
基于单片机的远程监控脉搏测量仪设计鉴于单片机的远程监控脉搏丈量仪设计脉搏信号包括人体大批健康状况信息, 而脉搏能反应人体综合信息, 还可以正确、高效反应心血管系统大批生理血流特点。
现阶段 , 市场上电子脉搏丈量仪功能简单 , 只供给丈量功能 ; 与此同时 , 大多数经过压电式传感器获得脉搏信号 , 这种仪器精度差 , 经常会有显然丈量偏差。
处在这种背景下 , 人们从丈量精度、功能出发给脉搏丈量仪器建立了更严格标准。
本次系统设计包括 STC89C52、LCD1602显示屏、光电传感器、 GSM与 WiFi 模块、按键等部分 , 第一由红外光电传感器发出脉冲信号 , 而后放大整形 , 最后传输给单片机实现控制 , 能测得 1min 内脉搏跳动次数 , 不只省时省力 , 并且结果更为正确。
系统支持用户随时检测脉搏次数 , 也能联合实质状况设置上 / 下限次数 , 假如检测范围高出预设范围 , 驱动蜂鸣器给出警告 , 获得脉搏信号后直接输入LCD1602,方便人们查察认识。
超出预设值时 , 调用 GSM模块给出短信提示。
经过计算机可轻松设置丈量仪 , 实现信息储存 , 操作难度特别低。
由实质出发来考虑 , 需要进行以下几项工作 : 第一 , 明确系统所需功能 , 为各项功能做好需求剖析工作。
第二 , 人体生物信号大多数是强噪声环境下低频弱信号, 脉搏波信号则为低频轻微非电生理信号 , 为切合收集条件 , 应该进行放大与后级滤波办理。
第三, 整合全部硬件设施以及滤波、放大整形电路, 令人体脉搏信号转变为电信号。
利用C语言来编程 , 成立屏显、报警等功能。
经频频对照测试, 计算偏差 0.59, 大概符合精度标准。
在保证基础脉冲丈量功能的同时, 成立短信报警监控与远程控制功能, 使得脉搏丈量仪更为完美、强盛。
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基于单片机的脉搏测量仪的设计
于单片机的脉搏测量仪的设计摘要脉搏波所呈现出来的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息，能反映出人体心血系统中许多生理疾病的血流特征。
根据人体脉搏信号特征，本论文设计了一种基于单片机的脉搏测量系统。
系统采用红外发射与接收二极管充当脉搏传感器来采集脉搏信号。
首先将采集到的信号通过低通滤波与放大电路对脉搏信号进行处理，然后，将放大的脉搏信号通过整形电路进行电压基准变化，在经过一次放大电路对整形后的脉搏信号进行放大，将信号转换为AT89S52单片机易于处理的脉冲信号。
通过单片机编程对脉冲信号进行处理，测量出一分钟内的脉搏次数，最终在数码管中直观的显示出来。
为了节省时间，一般不会作一分钟的测量，通常是测量10秒钟时间内的脉搏数，再把结果乘以6即得到每分钟的脉搏数。
发光二极管可以通过发光的形式显示脉搏的跳动。
关键词：脉搏测量仪；AT89S52；LED；信号处理目录引言 (1)第1章绪论 (2)1.1 脉搏测量仪介绍 (2)1.2脉搏测量仪的应用 (2)第2章主要器件介绍 (3)2.1 单片机的选择 (3)2.1.1 AT89S52简介 (3)2.1.2 AT89S52特点.................................................................................................... . (3)2.1.3 AT89S52引脚功能说明 (4)2.2 传感器的选择 (6)2.2.1 红外发光二极管简介 (6)2.2.2光敏三极管简介 (7)2.3 驱动芯片的选择 (7)2.3.1 74LS245简介 (7)2.3.2 74LS04简介 (8)2.4 显示器的选择 (9)2.4.1 三位共阳八段数码管简介 (9)2.4.2 八段数码管字形表 (9)第3章系统硬件设计 (10)3.1 设计原理 (10)3.2 外围电路 (10)3.2.1 电源电路...................................... 错误！未定义书签。
基于单片机人体脉搏测量仪的设计与实现
基于单片机人体脉搏测量仪的设计与实现随着健康意识的普及和人们对身体健康的关注度的提高，人体脉搏测量仪成为了一款非常受欢迎的健康监测设备。
本文将基于单片机设计与实现一款人体脉搏测量仪。
首先，我们需要了解什么是脉搏。
脉搏是人体心脏搏动时，由于动脉中的血液被心脏排出而引起的动脉的周期性扩张和收缩的现象。
测量脉搏可以了解人体的心脏系统是否正常工作，并作为一种辅助诊断工具。
我们的设计将使用单片机作为测量仪的主要控制器。
单片机的选择可以根据实际需求来确定，一般使用中小型的单片机即可满足要求。
其次，我们需要选择合适的传感器来测量脉搏。
脉搏传感器一般通过与人体的皮肤接触来测量脉搏。
一种常用的传感器是光电传感器，可以通过测量人体皮肤上血液流动时的光变化来获得脉搏数据。
此外，还可以使用压力传感器或者加速度传感器等其他传感器来测量脉搏。
接下来，我们需要设计电路来连接传感器和单片机。
首先，将传感器与适当的电路连接，以便能够将传感器的输出信号转换为电压或者数字信号。
然后，将电路与单片机连接，以便能够将传感器输出的数据输入到单片机中进行处理。
在单片机端的软件设计中，我们首先需要初始化单片机的相关设置，例如时钟频率、IO口模式等。
然后，在主循环中，我们可以获取传感器输出的数据，并将其转换为合适的脉搏数值。
最后，可以通过显示设备（如LCD）显示脉搏数值，并可以将数据存储到存储器中，以便日后分析和查看。
此外，为了增加可操作性和用户体验，我们还可以在设计中添加一些功能和特性。
例如，可以添加一个按钮来启动脉搏测量，或者使用无线通信模块将脉搏数据发送到手机或电脑上进行分析。
总结起来，基于单片机人体脉搏测量仪的设计与实现具有以下步骤：选择合适的单片机；选择合适的传感器；设计连接传感器和单片机的电路；进行单片机端的软件设计；添加额外的功能和特性。
需要强调的是，这只是一个基本的设计框架，实际的设计与实现过程中还需要根据具体要求进行调整和完善。
基于单片机的脉搏测量仪设计毕业
基于单片机的脉搏测量仪设计毕业脉搏测量仪是一种用于测量人体脉搏的仪器，可以根据脉搏信号来分析人体的心率和心律。
基于单片机的脉搏测量仪具有体积小、功耗低、成本低等优点，适用于个人使用和医疗机构。
设计一个基于单片机的脉搏测量仪的系统主要分为硬件设计和软件设计两个部分。
硬件设计部分包括传感器、滤波电路、放大电路和显示电路等。
首先，选取合适的传感器感知人体脉搏信号。
一种常用的传感器是心率传感器，它能够非侵入式地探测人体脉搏信号。
心率传感器一般采用光电技术，通过血液中的脉搏信号的变化来测量心率。
将心率传感器与单片机进行接口连接。
其次，对传感器输出的脉搏信号进行滤波处理。
脉搏信号包含许多杂散噪声，需要通过滤波电路进行滤波处理，以减小噪声对信号的干扰。
常用的滤波器有低通滤波器，可以滤除高频噪声信号。
再次，通过放大电路对滤波后的脉搏信号进行放大，以增加信号的幅度，方便后续的分析处理。
放大电路采用运放电路，通过调整放大倍数和增益可以使信号更好地显示。
最后，通过显示电路将放大后的脉搏信号进行显示。
显示电路可以选择液晶显示屏、LED指示灯或者数码管等。
设计时要考虑显示界面的清晰度和易读性。
软件设计部分包括数据采集、信号处理和心率计算等。
数据采集模块负责从传感器获取脉搏信号，以一定的采样频率采集信号，并存储到单片机的存储器中。
信号处理模块对从传感器得到的脉搏信号进行处理，如滤波、放大等。
滤波可以采用数字滤波算法，如均值滤波、中值滤波等。
放大可以通过调整放大倍数和增益来实现。
处理后的信号可以传递给心率计算模块。
心率计算模块负责根据处理后的脉搏信号计算心率。
心率计算可以采用峰值检测算法，通过寻找脉搏信号的峰值来计算心率。
可以设置一个合适的阈值，当脉搏信号超过阈值时，认为达到峰值。
设计完成后，通过实验验证系统的准确性和可靠性。
可以与专业医学仪器进行对比，比较测量结果的一致性。
可以使用心电图或其他血压计进行参考。
综上所述，基于单片机的脉搏测量仪设计可以实现对人体心率的测量和分析，具有体积小、功耗低、成本低等优点。
基于单片机的脉搏测量仪设计
目录摘要 (III)Abstract....................................................................................................................... I V 第一章引言............................................................................................................ - 1 -1.1 脉搏测量仪的研究背景和意义................................................................. - 1 - 第二章课题方案及主要器件的选择.................................................................... - 2 -2.1方案介绍及器件选择................................................................................... - 2 -2.2传感器的选择与论证.................................................................................. - 2 -2.3信号处理方案选择...................................................................................... - 3 -2.4单片机系统选择.......................................................................................... - 4 -2.5显示模块选择.............................................................................................. - 4 - 第三章课题元件的介绍........................................................................................ - 5 -3.1单片机AT89S52........................................................................................... - 5 -3.2红外传感器................................................................................................... - 6 -3.3双运算放大器LM358N ................................................................................ - 7 -3.4LCD1602显示模块........................................................................................ - 8 - 第四章系统的选择................................................................................................ - 9 -4.1系统设计框图.............................................................................................. - 9 -4.2 信号采集电路............................................................................................. - 9 -4.3信号放大电路............................................................................................ - 10 -4. 4信号比较电路............................................................................................ - 10 -4.5 LCD1602显示电路.................................................................................. - 11 -4. 6 键盘电路................................................................................................. - 11 - 第五章计算方法及软件........................................................................................ - 11 -5.1测量计算..................................................................................................... - 12 -5.2主程序流程图............................................................................................. - 12 -5.3中断程序流程图......................................................................................... - 14 -5.4 测试数据与结果分析................................................................................ - 14 - 致谢：...................................................................................................................... - 18 -附录一：系统仿真图.............................................................................................. - 19 - 附录二：系统原理图.............................................................................................. - 19 - 附录三：系统PCB................................................................................................... - 20 -摘要21世纪的今天，各种物质极大丰富，人们的生活得到了质的变化。
基于单片机的脉搏测量仪的设计与实现
设计原理
PART 2
设计原理
脉搏测量主要依赖于光电容积法(PPG)进行测量。这种方法是通过将一束 光束照射到人体组织上，当心脏泵血时，由于血液的透光性不同，光束的 反射或传输会发生变化。通过检测这种变化，我们可以测量出脉搏
在具体的设计中，我们使用51单片机作为主控制器，配合LED光源和光电 传感器来执行PPG测量。当血液流经手指时，LED光源会照射到手指，并 由光电传感器接收反射回来的光线。这个反射光信号经过51单片机的处理 后，就可以转换为脉搏信号
20XX
基于51单片机的脉搏 测量仪的设计与实现
-
目录
1 引言 2 设计原理 3 硬件设计 4 软件设计 5 实验结果与讨论
引言
PART 1
引言
在日常生活和医疗领域，脉搏 测量仪是一种非常常见且有用
的设备
它能有效地监测人体的健康状 况，特别是在心脏和血液循环
方面
基于51单片机的脉搏测量仪设 计，不仅实现了基本的脉搏测 量功能，还具有低成本、便携
硬件设计
PART 3
硬件设计
51单片机
51单片机是最常用的微控制器之一，具有高 可靠性和低功耗的优点。它内置了丰富的外 设和存储器，非常适合用于脉搏测量仪的设 计
硬件设计
LED光源和光电传感器
LED光源和光电传感 器是实现PPG测量的 关键部件。我们选择 具有稳定光输出和抗 干扰能力的LED，同 时配套的光电传感器 也需要具备高灵敏度 和低噪声的特点
信号
最后：程序将脉搏值通过 串口发送到连接的电脑上，
或者直接在51单片机的液 晶显示屏上显示
软件设计
需要注意的是，由于环境的 干扰可能会对PPG测量产生 影响，因此在软件设计中， 我们需要加入滤波算法来处 理这些干扰，以提高测量的
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基于单片机的脉搏测试仪的设计
作者：刘莹李娜冯暖
来源：《中小企业管理与科技·下旬》2011年第01期
摘要：人体脉搏波包含了许多重要的生理和病理信息，尤其是与人体心血管系统相关的信息，所以它是生物医学检测中的一个重要的生理指标。
中外医学对脉搏的研究都很重视。
因此，对脉搏波的准确、快速而方便地检测，成为临床医学中的一个非常重要的研究方向。
而高质量脉搏信号的获取和有效的脉搏信号处理方法对与疾病相关的参数的计算分析起着决定性的作用。
这里介绍的智能人体心率检测装置可以实现人体指端的无创测量，测试过程简单，能精确测量出心跳次数，实现数据显示上、下限报警功能。
关键词：单片机脉搏测试仪
1 装置组成及工作原理
此设计以单片机AT89C2051为核心，由光电传感器采集脉搏信号，经过前置放大电路、滤波电路、积分和比较电路后得到与脉搏相关的脉冲信号，该脉冲信号作为中断信号交由单片机进行脉冲周期的计算。
然后得出每分钟的脉搏搏动次数(即心率)，并在数码管上显示心率，同时利用软件实现上下限报警功能，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 装置硬件电路设计
2.1 传感器及信号处理电路
由于在人体指尖组织中的动脉成分含量高，而且指尖厚度相对其他人体组织而言比较薄，透过手指后检测到的光强相对较大，因此光电式脉搏传感器的测量部位在人体指尖。
将一对红外发射与接收探头置于手指两侧，当动脉血管随心脏周期性的收缩和舒张，动脉血管的血液容积随之发生变化时，红外接收探头便接收到随心脏周期性地收缩和舒张的动脉搏动光脉冲信号，从而采集到心脏搏动信号。
检测心率的传感器采用红外对管HRl068C-05Y2和PT331C。
由于从人体手指采集到的生理信号十分微弱，其幅度一般在微伏到毫伏的数量级范围，而且在测试过程中由于肢体动作以及较强的工频干扰而产生大量的噪声。
同时要将采集到的脉搏信号经过前置级放大电路进行高倍放大，这就要求电路具有高增益和高共模抑制比，至少在80dB以上，即集成运放要有很高的共模抑制比和极低的零漂等，所选的电阻参数要尽量精确。
放大电路由电阻网络和OP07组成。
由于内外噪声及50Hz工频干扰等因素，即使电路具有很高的共模抑制比，但是脉搏信号非常微弱，淹没在于扰信号中，由于脉搏信号主峰频率在1Hz左右，能量较强的分量也在
20Hz以下，所以设计低通滤波器的上限截止频率为40Hz。
对于工频干扰，采用对称性双T阻容有源陷波器对其专门滤除。
再通过积分、比较电路整形之后便可以得到单片机所需要的标准的0～5V脉冲信号。
2.2 单片机控制及显示电路
采用动态显示方式，利用单片机的P1口的P1.0～P1.6作为数码管七段码的输入。
利用
P3.0，P3.1，P3.2,P3.3作为4只数码管的选中信号，从光电传感器输出的心率脉冲作为中断信号直接接到单片机89C2051的9脚(即T1端)。
由T0定时，T1计数。
P1.7输出心率的上、下限报警信号，经二极管驱动报警器报警。
当心率低于下限45次/min时报警发出长音报警。
当心率高于上限180次/min时报警器发出短音报警。
3 软件设计
将要显示心率数千位、百位、十位、个位数分别存放在89C2051单片机内部的41H，
42H，43H，44H单元内。
采用动态扫描，每隔5ms分别轮流显示千位、百位、十位、个位。
当单片机的第9脚有一上升沿时，T1脚计数1次，T0定时50ms，循环定时1200次，T1计数即为心率次数。
然后返回主程序继续执行显示程序。
4 电路调试及噪声分析
电路调试主要是对输入的脉搏信号进行滤波和放大，调试的效果直接关系到数据采集的精确度。
通过测试可以得知，脉搏信号中存在严重的噪声干扰，前置级放大电路的设计至关重要。
使用宁波中策电子有限公司的DFl405数字合成信号发生器来模拟脉搏信号，信号频率较高，信号处理电路对于高频信号(106Hz左右)有很好的衰减作用，当信号频率适中的时候，信号可以按照设计的需要进行放大。
50Hz陷波器对工频干扰起到了很好的抑制作用。
通过积分、比较电路对脉搏信号整形可以得到单片机需要的脉冲信号。
通过整机调试，系统达到了预期的设计要求。
在测量过程中，传感器采集到的脉搏信号十分微弱，容易受到外界环境干扰，因此需要对脉搏传感器的干扰噪声进行分析。
光电式脉搏传感器的主要有测量环境光干扰、电磁干扰、测量过程运动噪声干扰。
为了减少环境光对脉搏信号测量的影响，同时考虑到传感器使用的方便性，采用密封的指套式的包装方式，整个外壳采用不透光的介质和颜色，尽量减小外界环境光的影响。
通过光电转换得到的包含脉搏信息的电信号一般比较微弱，容易受到外界电磁信号的干扰，因此对硬件电路进行适当的屏蔽处理。
脉搏信号变化缓慢，特别容易受到工频信号的干扰，利用陷波器有效地解决了这一问题。
在测量过程当中，让指套和手指更紧的接触减少了他们之间的相对运动，降低了运动噪声。
5 结语
心率检测中的关键技术在于传感器的制作和微弱脉搏信号的放大问题。
通过实际的设计制作，结果证实了该设计的合理性和可行性，说明用科学设计的透射式传感器可实现手指脉搏的无损检测。
但是在小信号放大技术方面有待于进一步研究。
同其他心率检测仪相比较，该装置的体积小，重量轻，成本低，使用方便，测量准确等，具有很好的应用前景。
参考文献：
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