智能脉搏测试仪系统设计
ARM数字式人体脉搏仪设计方案

封面作者:PanHongliang仅供个人学习嵌入式系统设计题目:基于ARM的数字式人体脉搏仪的设计专业:电气工程及其自动化学号:K030941441姓名:张雄2011年11月14日-数字式人体脉搏器测量系统总体方案设计1.1系统硬件电路设计方案数字式人体脉搏器是通过脉搏传感器采集脉搏信息输出电压信号,经信号放大电路对英进行放大。
然后,将放大后的脉搏信号通过A/D转换模块转换为单片机易于处理的脉冲信号。
通过对单片机进行编程来实现对脉搏波动频率的测量和计算,最终在显示电路中直观的显示出来。
硬件原理框图如图1.1所示:图1. 1数字式人体脉搏仪测疑系统駛件原理框图由图可知,本系统硬件部分主要由以下部分构成:脉搏传感器部分、信号放大电路部分、A/D 转换电路部分、单片机处理电路部分及显示电路部分。
其中各部分实现功能如下:(1)脉搏传感器部分。
选用合适的脉搏传感器,将脉搏信号转换成电信号输出。
脉搏传感器的精度、灵敏度、抗干扰能力及安装方式决定了脉搏测量精度,因此其选型对整个设计具有决圧性的作用。
(2)信号放大电路部分。
脉搏传感器出来的电压信号较弱,一般在亳伏级,需要进行放大。
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。
(3)A/D转换电路部分。
单片机是数字信号处理工具,输入单片机的信号必须是离散的数字信号或者是脉冲信号,经A/D转化,便于单片机处理。
(4)单片机处理电路部分。
本设计作为一个简单脉搏测量仪,最后需给出脉搏波动频率,以单片机作为信息处理中心,通过对单片机进行编程,完成信号输入检测、信息分析处理及信息显示。
(5)显示电路部分。
单片机处理得到的脉搏波动频率信息,最后在显示电路中直观地显示出来。
所以,需要选用合适的显示设备及显示电路,来实现对脉搏波动频率信息的显示。
1. 1. 1脉搏传感器的选择传感器又称为换能器、变换器等。
脉搏传感器是脉搏检测系统中重要的组成部分,其基本功能是将切脉压力和挠动脉搏动压力这样一些物理量(非电量)转换成为便于测量的电量。
智能脉搏测试仪的设计

关键词 : 脉搏测试仪; 数字滤波; 单片机 中图 分 类 号 :P 9 T y t m o t s l e s g i e lg nt s s e t e t pu s
C H E N M i ng — yi Y A N G ua , A N G i ng , H Y L a
2 系 统 结 构 与 工 作原 理
智 能 脉 搏 测 试 仪 系 统 是 基 于 AT8 C5 9 1单 片 机 , 压 电 薄 膜 力 敏 元 件 作 为输 入 传 感 器 , 以 通 过 系统 的 处 理 可 以 由被 测 者 监 听 自己 的 心 跳 , 时 还 可 以在 线 即 时 显 示 所 测 脉 搏 次 数 ( / 同 次 分 钟 ) 也 可 以选 择 记 时功 能 由 被 测 者 自 己记 数 。 ,
前 仪 器 所 存 在 的 缺 陷 , 用 AT8 C 1芯 片 为 核 心 设 计 出 该 产 品 , 用 防脉 冲 干 扰 滑 动 平 均 值 采 95 利 法 滤 波 , 提 高 精 度 的 同时 也 大 大 提 高 了 系 统 的 响 应速 度 ; 用 液 晶 显 示 与 用 户建 立 了 良好 的 在 利 交互 界面 。
维普资讯
第 2 1卷 第 3期
20 0 2年 9月
计 算 技 术 与 自动 化
0N C 0M P UTI TECHNOLOGY AND AUTOM AT 1 NG
V 01 .21 N O.3
S p 2 0 e t 02
文 章 编 号 :03 69(020-01-0 10- 1920)3 17 3
1 引 言
随 着 电 子 技 术 的 发 展 , 应 用领 域 不 断 扩 大 , 别 是 数 字 电子 技 术 的应 用 已经 深 入 到 人 类 其 特 日常 生 活 中 , 能 化 电 子 产 品将 成 为 新 的潮 流 趋 势 。 智 目前 市 场 上 所 推 出 的家 庭 医 疗 电子 产 品大 多 以测 量 血 压 为 主 , 能 脉搏 测 试 仪 器 尚不 多 见 。 文 针 对 市 场 上 的 家 用 医疗 设 备 的需 要 及 目 智 本
基于光电传感器的脉搏信息检测系统设计

1 设计主要内容及要求1 设计主要内容及要求1.1 设计目的:(1)了解脉搏检测相关背景知识以及电工电子学、单片机、传感器等相关技术。
(2)初步掌握常用脉搏检测方法的特点和应用场合,并选择恰当方法应用于本设计。
(3)通过学习,具体掌握所选择脉搏测量传感器的使用特点、测量电路和使用方法。
1.2 基本要求(1)要求设计相关的硬件电路,选择合适的传感器、MCU和显示系统。
(2)设计恰当的测量电路,包括信号的放大、滤波及抗干扰设计等。
(3)设计异常心跳的报警电路。
1.3 发挥部分自由发挥2设计思路该装置是根据手指毛细血管的血容量随心脏搏动而改变这一生理特点,利用光电转换原理以及单片机计数测量原理完成对心率次数的测量。
测量脉搏的装置是以脉冲跳动间隔时间为基准的倒计数方式,从而保证在几秒钟内得到精确的每分钟脉冲次数,并提高了快速测量的准确性。
该系统采用光电传感器进行测量,在传感器两端加上一定的工作电压,则其输出电压随着光照强度的变化而变化,产生电压信号。
该信号经过滤波处理后,再由运放转将信号放大,然后送入单片机进行处理。
在进行处理前,信号将要分为两路,一路经波形变换后得脉冲信号,送单片机进行对电压信号的测频处理,并计算1min内脉搏跳动的次数;另一路经A/D 转换后送到单片机处理系统进行波形测量与显示。
单片机把传感器采集的数据经过译码器显示在液晶屏上,同时当测得脉搏跳动次数超于规定脉搏跳动次数范围时,电路将自动进入中断,发光二极管闪烁,蜂鸣器报警。
键盘控制器用于功能选择。
系统的测频利用软件进行精度的调整,节省了资源。
3设计方框图4各部分电路设计4.1.硬件系统的设计图4.1硬件数字前置电路设计图4.1.1.脉搏信号的检测硬件电路中,关键部分在于脉搏信号的检测。
系统采用红色发光二极管和硫化镉光敏电阻组成投射遮光指套式光电传感器发光二极管稳定性好,遮光指套式的装置式的装置减少了外界光的干扰,只需要将待测手指插入,便可以进行测量。
人体脉搏信号检测系统设计

第1章绪论1.1 研究背景和意义随着社会和科学技术的不断进步,人们对生命现象的认识也越来越深入,生物医学信号的检查是对人体健康状况评估的手段。
在医院里,通过检查必要的生物医学数据,医生可以对病人健康程度做一个评估,并且根据数据诊断出病患所得的疾病以及康复状况。
同时,医药保健类产品早已经不是医院的专利,以家庭为单位,几乎每个家庭都配备了必要的医疗保健类用品[1-3]。
在适宜的医疗设备条件下,病人可以不依靠医生的辅助,自己采集医学生理数据,通过医学根据对此参数分析,评估健康水平或者诊断自身是否有疾病。
现代的医疗仪器给人民生活带来了便捷,在智能化、便携式、可靠性、安全性等方面都有了很大的提高。
仪器在实现功能的同时都有不同的特点,有的仪器便于携带,有的仪器操作简单。
当然,结合众多优点的仪器无疑受到消费者的青睐。
以医院为单位,因为测量出来的数据可以直接提供给医生作为诊断或评估病人身体状况的参考,所以这类医疗仪器性能高、功能强大、测量数据准确。
而对于以家庭或个人来说,在保证功能的同时,方便测量生理数据、便于携带、价格低廉、智能化这些特点是此类医疗仪器发展的趋势。
作为诸多生理信号的一种,脉象信号蕴含着丰富的信息,从脉搏波中提取人体的生理病理信息作为临床诊断和治疗的依据,历来都受到中外医学界的重视。
脉搏波所呈现出的形态(波形)、强度(波幅)、速率(波速)和节律(周期)等方面的综合信息,在很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征[4]。
许多中医文献分析脉象的形成和西医分析虽然表、述各有不同,但是有相同的科学原理。
人体循环系统由心脏、血管、血液所组成,负责人体氧气、二氧化碳、养分及废物的运送。
血液经由心脏的左心室收缩而挤压流入主动脉,随即传递到全身动脉。
当大量血液进入动脉将使动脉压力变大而使管径扩张,在体表较浅处动脉即可感受到此扩张,即所谓的脉搏[1]。
正常人的脉搏和心跳是一致的。
脉搏的频率受年龄和性别的影响,婴儿每分钟120-140次,幼儿每分钟90-100次,学龄期儿童每分钟80-90次,成人为60-100次/分,老年人为55-60次/分。
家用脉搏仪系统框图.

家用脉搏仪系统框图
项目的系统框图如图2-1所示。
图2-1 系统框图
各部分的原理及功能如下:
①传感器电路。
本部分电路将脉搏跳动信号转换为与此相对应的电脉冲信号。
②放大与整形电路:将传感器的微弱信号放大,整形除去杂散信号。
③倍频器:将整形后所得到的脉冲信号的频率提高。
如将15s内传感器所获得的频率
进行4倍频,即可得到对应一分钟脉冲数,从而缩短测量时间。
④基准时间产生电路:产生短时间的控制信号,以控制测量时间。
⑤控制电路:用以保证在基准时间控制下,使4倍频后的脉冲信号送到计数、显示电
路中。
⑥ 计数、译码、显示电路:用来读出脉搏数,并以十进制数的形式由数码管显示出来。
数字脉搏测试仪课程设计

数字脉搏测试仪课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解数字脉搏测试仪的工作原理,掌握其操作方法和使用步骤。
2. 学生能够描述脉搏的基本概念,了解正常脉搏的数值范围。
3. 学生掌握通过数字脉搏测试仪进行简单健康监测的数据分析方法。
技能目标:1. 学生能够正确使用数字脉搏测试仪进行脉搏测量,并准确记录数据。
2. 学生通过实践操作,培养动手能力,提高观察、分析、解决问题的能力。
3. 学生通过小组合作,提高沟通协调能力和团队合作精神。
情感态度价值观目标:1. 学生培养对科学探究的兴趣,增强学习生物、物理等学科的热情。
2. 学生关注自身健康,养成良好的生活习惯,提高健康意识。
3. 学生在小组合作中,学会尊重他人,培养关爱他人的情感。
课程性质:本课程为跨学科综合实践课程,结合生物、物理等学科知识,以数字脉搏测试仪为载体,开展实践活动。
学生特点:学生为八年级学生,具备一定的科学知识基础,好奇心强,喜欢动手实践,但需引导培养团队合作意识。
教学要求:注重理论与实践相结合,关注学生个体差异,激发学生学习兴趣,培养动手能力和解决问题的能力。
通过课程目标分解,使学生在实践中达成具体学习成果,为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. 理论知识:- 脉搏的基本概念与测量方法;- 数字脉搏测试仪的原理与结构;- 正常脉搏数值范围与健康分析。
教学大纲:对应教材《生物》第八章《人体生理》第二节“心血管系统的组成与功能”,《物理》第十二章“电子技术基础”相关内容。
2. 实践操作:- 数字脉搏测试仪的使用方法与操作步骤;- 实际操作中如何正确测量脉搏;- 数据记录与分析方法。
教学大纲:实践操作部分与教材《生物》实践活动“探索人体生理奥秘”相关内容相结合。
3. 应用拓展:- 脉搏监测在生活中的应用;- 健康生活与疾病预防;- 小组合作探讨数字脉搏测试仪的改进与创新。
教学大纲:结合教材《综合实践活动》中关于科技创新与应用的相关内容。
设计与实现基于STM32的脉搏心率检测仪的硬件系统

设计与实现基于STM32的脉搏心率检测仪的硬件系统脉搏心率检测仪是一种用于测量人体心率的设备,能够帮助人们监测健康状况。
本文将详细介绍基于STM32的脉搏心率检测仪的硬件系统的设计与实现。
1. 系统功能设计脉搏心率检测仪的硬件系统需要实现以下功能:1.1 脉搏检测功能:通过传感器采集心率信息,并通过STM32微控制器进行处理和分析,最终显示用户的心率值。
1.2 数据存储功能:将采集到的心率数据存储到内部存储器中,以便用户后续查看历史数据。
1.3 显示功能:通过液晶显示屏将检测到的心率值实时显示出来,以便用户随时了解自己的心率状况。
1.4 报警功能:当心率超出预设的安全范围时,系统应能发出声音或震动的警报,提醒用户注意健康状况。
2. 硬件设计方案2.1 传感器选择:选择一款高精度的脉搏传感器,能够准确采集心率信号。
常见的心率传感器包括光电式和电阻式传感器,可根据需求选择合适的传感器。
2.2 STM32微控制器选择:选择一款功能强大且集成丰富的STM32微控制器作为主控芯片。
STMicroelectronics公司的STM32系列是一种低功耗、高性能的微控制器,具备丰富的外设,适合用于该硬件系统的设计。
2.3 存储器选择:选择一款容量适当的内部存储器,用于存储采集到的心率数据。
常见的存储器包括闪存和EEPROM,可根据需求选择合适的存储器。
2.4 显示屏选择:选择一款高清液晶显示屏,能够清晰地显示心率数值。
可以选择带有背光和触摸功能的液晶显示屏,以提高用户体验。
3. 硬件系统的实现3.1 连接布局设计:设计合理的硬件连接布局,确保传感器、STM32微控制器、存储器和显示屏等各个组件之间的连线准确无误。
3.2 电源设计:为硬件系统提供稳定的电源。
可使用电池或者外部电源,注意选择合适的电源电压和电流。
3.3 传感器接口设计:将脉搏传感器与STM32微控制器连接,确保传感器能够正常采集心率信号,并传输给微控制器进行处理。
脉搏监测系统设计方案

脉搏监测系统设计方案目录引言 (4)1 课题现状及研究意义 (5)1.1 课题现状 (5)1.2 研究意义 (6)2 方案论证 (7)2.1 方案选择 (7)2.2 系统框图 (8)3 主要芯片介绍 (10)3.1 光电传感器 (10)3.2 Atmega8515 (10)3.3 无线收发模块 (14)3.4 MAX232芯片 (17)4 硬件设计 (19)4.1 采集部分 (19)4.2 滤波部分 (20)4.3 放大部分 (21)4.4 555施密特整形电路 (22)4.5 下位机处理部分 (23)4.5.1单片机复位电路 (23)4.5.2数码管显示部分电路 (24)4.5.3无线发送模块部分 (24)4.5.4单片机的晶振和中央处理部分 (25)4.6 上位机部分 (26)4.6.1无线接收模块部分 (26)4.6.2接收数据处理部分 (26)4.6.3串口部分 (27)5 软件设计 (30)5.1 下位程序设计的流程图 (30)5.2 无线模块部分 (30)5.3 上位机部分流程图 (31)5.4 VB界面 (31)6 系统调试与验证 (33)6.1 硬件调试 (33)6.1.1 采集部分 (33)6.1.2 滤波部分 (33)6.1.3 放大部分 (34)6.1.4 555整形部分的调试 (34)6.1.5 下位机处理部分 (34)6.1.6 上位机处理部分 (35)6.2 软件调试 (35)6.2.1下位机处理部分 (36)6.2.2上位机部分 (37)6.3 整体调试 (39)6.4 抗干扰措施 (40)6.4.1硬件抗干扰措施 (40)6.4.2软件抗干扰措施 (40)7 结果分析与展望 (42)参考文献 (44)附录 (45)附录一 (45)附录二 (46)摘要随着人们生活的水平不断提高,生活方式、饮食结构不断改变,习惯的变化和高节奏的生活导致了高血压、冠心病等心血管疾病成为常见病与多发病。
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[1]余学飞,卢广文,李哲.无线传输技术在医疗仪器设计
中的应用[J].医疗卫生装备,2007,28(2):14一15.
[2]宋娟,李庆锋.基于编/解码器实现PC机与单片机问的 通信[J].河南机电高等专科学校学报,2006,14(6):17
--18. [3]李文国,张风伟.超低功耗单片机实现智能遥控器设计
2008年增刊 接收J04V心II-片经过测试,电源电压工作在 2.6v一3.6V最为稳定,接收数据最灵敏,因此串联 两个二极管降压,或者串联一个3K接口
圈AT89C5 1单片机
液 晶 显
无线电发送接收电路 电 容 传 感 器
——
刁专
电
数据采集电路四C805 1F020单片机
Q/200K Q组合。编码PT2262芯片数据发送允许端
和C8051F020单片机引脚相连,当单片机该引脚发
送低电平信号时,地址码和数据端L]的数据通过编
码串行发送到无线电发送F05C心tt-片。 无线电接收电路由解码PT2272芯片和无线电 接收J04V芯片构成,电路图如图4所示。无线电
电子测量与仪器学报 输出。当使能信号是低电,F时,或非门U3A输出高 电平,电容传感器进行充电,由于电容不能越变特 性,U3A的2脚为高电平,同时经过滤波和延时环 节U2A输出脚为高电平,U3A脚输出低电平。电容 传感器反向充电。因此当片选信号线CE为低电平
383
率△f(p,t)=
』!翌:垒!二』!翌:刍!接近
,2一‘
1,证明此
时无脉搏跳动;当有冲击压力时△f(P,t)=
』!旦:垒!二』!鱼:刍b1.5,证明此时有脉搏跳动。
,2一,l
一次脉搏跳动时间周期T=收缩基准脉宽时间一最短 脉宽时问,一分钟脉搏跳动次数=60/T。
电子测量与仪器学报
出版社,2002.5,347—352.
路
高压泵驱动电路I I电磁阀驱动电路
图1系统方框图 效率的DC/DC电压升降转换芯片,工作电压是 3一llV,输出电压是3.3V/5V,输出电流250mA。电 源管理电路如图2所示,3/5是3V/5V选择端,当 3/5接地时输出5V,3/5接电源输出端时输出3.3V。 图3无线电发射电路 220ur电容使电乐降到2.6V-3.6V之间。由无线电 接收芯片J04V接收数据,解码芯片PT2272进行解 码,如果收到地址码和和自己地址编码相同,VT端 输出端由低电平变为高电平,经过倒向电路,单片 机收到一个下降沿触发,从数据端口接收数据。
图2电源管理电路
采用编码解码PT2262/PT2272芯片组和无线电 发射接收F05C/J04V芯片组构成无线电发送接收电 路。该电路经过实践验证稳定性好,功耗低,抗干
扰性强。无线电发射电路图如图3所示。通过低功
耗三极管导通和截I}:控制无线电发射电路电源,无 线电发射频率采用315MHZ,因此晶振电阻采用1.2M
集和荐翥;?口;孬沅”C8‘05—1F“020…-是。叭3.。3:,蔟盖:。高 孬篙蘧爰翥毛荔篙美及编码解码芯片是。5;、蒺毛:。
由于数据采集模块是通过电池供电,在数据采
电子测量与仪器学报 为了避免电压波动T扰系统稳定性,电源电路采用 MhX7101/l舱i7102芯片组。MAX7101/MAX7102是高
量准确,性能可靠,稳定性好,抗-T扰强。实验数
据如图7所示。
图7脉搏测试数
4结束语
本系统以PC机、单片机C8051F020、单片机 AT89C51为核心,利用无线电遥控技术,通过硬件 和软件设计,实现了对电容传感器、高压泵、电磁
阀的自动控制和脉搏数据的准确采集、计算以及通
过无线电稳定传输等。整个系统采用人性化设计,
电子测量与仪器学报
2008年增刊
智能脉搏测试仪系统设计
1系统结构与工作原理
据采集模块开始采集数据,将所测心率再通过无线
C8051F020和单片机AT89C51,以电容传感器作为
1.1电源管理电路
蚕篓鉴苎篓警苎釜薏换量笆=1要兰荤鏊譬磐!坠篡 型篓翌者的心兰竺些:L宝、鬟。苎竺!竺篓竺圭害等 块通过RS232建立异步通讯进行监控选择显示并且
M∞lO
一:一。一。一~一
1.2无线电发送接收电路
Ⅸm心耋|涮粥№嘞一
盼耋|;∞阿鹧时蚪鲫一
盐一季
图4无线电接收电路 1.3脉搏检测电路 脉搏检测电路由电容传感器,内含4个或非门 的74VHC02,以及内部有6个反相器的74HC04构成。 脉搏检测电路如图5所示。脉搏检测电路通过滤波 电路,放大电路,整形电路,电5P转换电路组成。 当使能信号CE为高电平时,或非门U3A输出低电 平,同时UIA输出高电平,U2A输出低电平,电容 传感器小起振,脉搏检测电路不工作,信号线没有
2008年增刊
时,电谷传感器在充电和反向充}乜循环转换。或非 门U4A输出信号经过施密特触发器构成多谐振荡
器,输出方波。传感器的工作时序如图6所示。
图5脉搏检测电路
2
3
—『]厂]厂]厂]厂]
I.传感器启停控制信号 2.电容传感器输fI|波形 3.整形后输出波形
图6传感器工作时序
2软件设计
C8051F020单片机具有丰富片内资源和多功能 的外设端口,采用流水线结构,单周期指令,运算 速度是8051单片机12倍,适合数据采集速度要求 比较高的地方。软件’发计足在大萤实验基础上,寻 找一个固定收缩脉宽作为高压泵充气的基准,并且 引入离散导数算法。建立脉宽函数f(P,t),p是冲 击压力,t时l'日j单位。当无冲击压力时,函数变化
集成度高,操作使用简单,解决了现自.脉搏录取仪
的操作繁琐、携带不方便、数据无’法保存、无法进 行远距离监测等弊端。目前此智能脉搏测试仪经过 大量测试,脉搏数据偏差率控制在1%之内,性能稳
定可靠,抗下扰性强。该智能脉搏测试仪能很好运
用在运动领域、保健领域、尤其是在医疗领域发挥 很重要作用,同时具有很好的市场潜力。 参考文献:
2008年增刊
3
实验结论
使用该智能脉搏测试仪系统,在不同身体状况
[5]杨吉祥,詹宏英,梅春.电子测量技术基础[M].南京: 东南人学出版社,2004.7,91-94.
环境下进行了脉搏测试,获得了不同的脉搏测试数 据。经过大景实验测试,证明该智能脉搏测试仪测
作者简介:
李亚荣:男,1955.07,1982年毕业于山东大学无线电 电子学专业,山东荣成人,教授,现.1:作于大连交通人学机 械工程学院。 干洪波:男,1981.09,辽宁火连人,现就读于大连交通 大学机械工程学院,机电工程专业,2006级硕十生。