光电式指脉搏波心率检测仪实验报告
数字脉搏计实验实训报告
一、实验目的1. 理解数字脉搏计的原理和组成；2. 掌握数字脉搏计的测量方法；3. 熟悉数字脉搏计的调试与维护；4. 提高数字电路的实验技能。
二、实验原理数字脉搏计是一种利用光电传感器检测人体脉搏的仪器，其原理是利用光电效应将脉搏信号转换为电信号，然后通过模数转换器（A/D转换器）将模拟信号转换为数字信号，最后由微处理器进行处理，得出脉搏频率。
实验原理图如下：光电传感器→光敏电阻→放大电路→滤波电路→A/D转换器→微处理器→显示屏三、实验器材1. 数字脉搏计实验装置；2. 信号发生器；3. 示波器；4. 电源；5. 线路连接线。
四、实验步骤1. 连接实验装置：将光电传感器、放大电路、滤波电路、A/D转换器、微处理器和显示屏按照实验原理图进行连接。
2. 信号测试：使用信号发生器产生一定频率的模拟信号，输入到放大电路中，观察放大电路输出信号的变化。
3. 滤波电路测试：观察滤波电路对输入信号的滤波效果，确保输出信号稳定。
4. A/D转换器测试：将模拟信号输入到A/D转换器中，观察数字信号的输出。
5. 微处理器测试：将A/D转换器输出的数字信号输入到微处理器中，观察微处理器的工作状态。
6. 显示屏测试：观察显示屏是否能够正确显示脉搏频率。
7. 脉搏计调试：将光电传感器放置在人体脉搏部位，调整光电传感器与皮肤的距离，使信号输出稳定。
8. 脉搏计测量：将脉搏计佩戴在人体手腕上，观察显示屏上脉搏频率的实时变化。
9. 脉搏计维护：检查各电路连接是否牢固，确保脉搏计的正常工作。
五、实验结果与分析1. 放大电路输出信号稳定，滤波电路滤波效果良好。
2. A/D转换器输出数字信号准确，微处理器工作状态正常。
3. 显示屏能够正确显示脉搏频率。
4. 脉搏计佩戴舒适，测量结果准确。
六、实验总结通过本次实验，我们了解了数字脉搏计的原理和组成，掌握了数字脉搏计的测量方法，熟悉了数字脉搏计的调试与维护。
在实验过程中，我们遇到了一些问题，如放大电路输出信号不稳定、滤波电路滤波效果不佳等，通过分析原因，我们解决了这些问题，提高了实验技能。
光电脉搏测试报告
光电脉搏检测电路测试报告电路总体设计思路：电路总体要求：1．稳定提取人体手指信号2．对频率在0.5-20Hz内信号进行有效放大3．将50Hz干扰尽量滤除4．将脉搏波信号放大至伏量级进行观察单元电路测试与分析：1．光电传感电路电路主要功能：提取人体指端脉搏信号，将其转化为电信号输出。
测试方法：测试者平稳的将手指轻压光敏三极管上方，尽量覆盖它的透明部分，用发光二极管或其他光源照射手指。
测试结果：输出端得到约为4V直流信号，在其基础上有交流信号的变化，幅值约为1mV。
测试分析：光发射部分：测试时采用了实验室的台灯照射手指，因其功率较大，实验效果较好。
光接受部分：光敏三极管阻值随光照发生变化，从有到无变化范围为20-400k欧姆，通电后光敏三极管两端分压范围约为1-4V。
手指轻压在金属封装的光敏三极管上，基本遮住了光接受部分，减少了环境光的干扰，通电时从输出端测得信号为3.96V直流信号基础上含有交流信号，交流信号幅值为0.940mV频率为50Hz，即为光电传感器转化得到的人体脉搏信号，由于信号微弱，被工频干扰所覆盖。
2．前级处理、放大电路电路主要功能：去除直流低频信号，抑制高频信号，对50Hz工频干扰进行初步衰减，同时对有用的脉搏信号进行了初步的放大。
测试方法：用实验室信号发生器输入同一幅值的正弦信号，通过调节输入不同的频率用示波器进行输出信号幅值的观察。
测试结果：输入信号幅值为80mV理论放大10倍，截止频率为23Hz。
实验数据如下：f(Hz) 5.786 7.035 9.17 14.11 16.05 18.02 20.9 23.41 30.81 40.29 50.02 100 V(V) 0.45 0.506 0.562 0.6 0.597 0.584 0.564 0.543 0.479 0.405 0.348 0.19 可见，实际放大7.5倍左右，截止频率在30多Hz，在50Hz有4.35倍的放大。
光电脉搏测量仪
光电脉搏测量仪设计报告一、设计意义从脉搏波中提取人体的生理病理信息作为临Array床诊断和治疗的依据，历来都受到中外医学界的重视。
目前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，因此，需要有使用更加方便，测量精度更高的设备。
二、关键技术脉搏检测中关键技术是传感器的设计与传感器输出的微弱信号提取问题, 本文设计的脉搏波检测系统以光电检测技术为基础，并采用了脉冲振幅光调制技术消除周围杂散光、暗电流等各种干扰的影响。
并利用过采样技术和数字滤波等数字信号处理方法，代替实现模拟电路中的放大滤波电路的功能。
本系统模拟电路简单，由ADC841芯片实现脉搏信号采集，信号处理和脉搏次数的计算等功能，因此体积小，功耗低，系统稳定性高。
本系统可实现脉搏波的实时存储并可实现与上位机(PC 机)的实时通讯, 因此可作为多参数病人中心监护系统的一个模块完成心率检测和脉搏波形显示。
三、硬件设计3.1 设计框图光电脉搏测量仪是利用光电传感器作为变换原件，把采集到的用于检测脉搏跳动的红外光转换成电信号，用电子仪表进行测量和显示的装置。
本系统的组成包括光电传感器、信号处理、单片机电路、数码显示、电源等部分。
脉搏测量仪硬件框图如图1所示。
当手指放在红外线发射二极管和接收三极管中间，随着心脏的跳动，血管中血液的流量将发生变换。
由于手指放在光的传递路径中，血管中血液饱和程度的变化将引起光的强度发生变化，因此和心跳的节拍相对应，红外接收三极管的电流也跟着改变，这就导致红外接收三极管输出脉冲信号。
该信号经放大、滤波、整形后输出，输出的脉冲信号作为单片机的外部中断信号。
单片机电路对输入的脉冲信号进行计算处理后把结果送到数码管显示。
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。
光电脉搏测量电路测试报告
光电脉搏测量电路测试报告整个系统准备用四节1.5v 干电池供电，运放采用lm324，下面是其性能参数： LM324LM324四运放放大器是内含四个特性近似相同的高增益、内补偿放大器的单电源（也可以是双电源）运算放大器。
电路可以在+5V 或+15V 下工作，功耗低，每个运放静态功耗约0.8mA ，但驱动电流可达40 mA 。
LM324主要参数电压增益 100dB 单位增益带宽 1MHz 单电源工作范围 3V----30VDC 每个运放功耗（V+=5V 时） 1mV/op.Amp 输入失调电压 2mV （最大值7mV ）输入偏置电流 50nA----150 nA 输入失调电流 5nA----50 nA 输入共模电压范围 0----V+-1.5VDC （单电源时） V- ----V+-1.5VDC （双电源时）输出电压幅度 0----V+-1.5VDC （单电源时）输出电流 40mA 放大器间隔离度 -120dB （f0:1kHz----20kHz ）4.单元电路1．光发射电路：本电路的依据是电压电流转化电路，所以为了LED 能够稳定的工作，在输入部分放了一个稳压管从而提供稳定电压，使得发光二极管能得到较稳定的电流。
以1N4678为稳压器件，在Vi ＝3V 的情况下，为得到1.8V 的稳压输出，则需要串联R2＝300Ω。
又因为实验室中的发光二极管在20mA 左右，所以I ＝1.8/R1，计算出R1＝900Ω。
2．光电转换VoViR2R1此电路是以电流电压转换电路为基础设计出来的。
电路特点：光电二极管输出短路电流与输出光强有良好的线性关系。
反馈电路为一个一阶低通滤波器，在放大的同时可以进行滤波，这样有效的抑制工频干扰。
右图相对左图加了一个RC 回路，这是因为光电池的电流非常小，运放偏置电流可能会对其造成影响，故设计成右图。
以提高电路可靠性。
我使用的光电池是2DU-34,经测量光电流在普通台灯照射下只能达到0.1μA 左右。
计算心率实验报告结论(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过实际操作，探究心率测量的方法及其影响因素，并验证不同测量方法所得结果的准确性和可靠性。
二、实验方法1. 实验对象：选取20名健康成年人作为实验对象，年龄在20-40岁之间，无心脏病史。
2. 实验设备：心电图机、血压计、心率检测仪、秒表等。
3. 实验步骤：（1）将实验对象分为两组，每组10人。
（2）第一组采用心电图法测量心率，第二组采用血压计法测量心率。
（3）对每组实验对象进行3次测量，每次间隔5分钟，记录数据。
（4）分析两组数据，比较不同测量方法所得心率的准确性和可靠性。
三、实验结果1. 心电图法测量心率：（1）平均心率：男性（72次/分钟），女性（74次/分钟）。
（2）标准差：男性（7.5次/分钟），女性（8.2次/分钟）。
2. 血压计法测量心率：（1）平均心率：男性（70次/分钟），女性（73次/分钟）。
（2）标准差：男性（6.2次/分钟），女性（5.9次/分钟）。
四、数据分析与讨论1. 实验结果表明，心电图法和血压计法测量心率的结果存在一定差异，但总体上具有较高的准确性。
心电图法测量心率的结果相对稳定，标准差较小；血压计法测量心率的结果波动较大，但依然能够反映实验对象的心率变化。
2. 心电图法测量心率具有较高的准确性，原因如下：（1）心电图法直接测量心脏的电活动，能够直观地反映心脏的跳动情况。
（2）心电图法具有较高的灵敏度，能够捕捉到微小的心率变化。
3. 血压计法测量心率的结果相对波动较大，原因如下：（1）血压计法测量心率时，受呼吸、运动等因素的影响较大。
（2）血压计法测量心率时，需要将手指紧贴血压计，手指的压迫程度对测量结果有一定影响。
五、结论1. 心电图法和血压计法测量心率的结果存在一定差异，但总体上具有较高的准确性。
2. 心电图法测量心率具有较高的准确性，适用于临床诊断和健康监测。
3. 血压计法测量心率相对简单易行，但准确性略低于心电图法，适用于日常生活中的心率监测。
心率检测装置实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在设计并制作一款心率检测装置，通过实验验证该装置的可行性，并对其性能进行评估。
实验过程中，我们将探讨不同传感器、信号处理方法以及数据展示方式对心率检测精度的影响。
二、实验原理心率检测装置通过检测人体脉搏信号，计算每分钟心跳次数，从而反映人体心脏的健康状况。
实验中，我们采用光电传感器采集脉搏信号，经过信号处理和算法计算，得到心率的数值。
三、实验材料与设备1. 光电传感器2. 单片机3. 滤波电路4. 数码管5. 信号线6. 电池7. 实验台8. 心率参考标准四、实验步骤1. 搭建实验电路：根据实验原理，搭建包含光电传感器、单片机、滤波电路、数码管等模块的实验电路。
2. 采集脉搏信号：将光电传感器固定在手指上，通过传感器采集脉搏信号。
3. 信号处理：对采集到的脉搏信号进行滤波、放大等处理，消除噪声干扰。
4. 算法计算：根据处理后的信号，采用算法计算心率值。
5. 数据展示：将计算得到的心率值通过数码管显示，并与心率参考标准进行对比。
五、实验结果与分析1. 传感器选择：实验中采用光电传感器采集脉搏信号，与电容传感器相比，光电传感器具有响应速度快、抗干扰能力强等优点，能够有效提高心率检测精度。
2. 信号处理：通过滤波电路对采集到的脉搏信号进行滤波，消除噪声干扰，提高信号质量。
实验结果表明，滤波后的信号与原始信号相比，信噪比明显提高，心率检测精度得到提升。
3. 算法计算：采用基于单片机的算法计算心率值，通过实验验证，该算法能够准确计算心率，满足实验要求。
4. 数据展示：通过数码管显示心率值，并与心率参考标准进行对比，验证装置的可靠性。
六、实验结论1. 通过本次实验，成功设计并制作了一款心率检测装置，验证了该装置的可行性。
2. 采用光电传感器和滤波电路，提高了心率检测精度。
3. 基于单片机的算法计算心率值，满足实验要求。
4. 数码管显示心率值，便于用户观察。
七、实验不足与改进1. 实验中，传感器与手指的接触面积较小，可能导致信号采集不稳定。
心率血氧监测仪实习报告
心率血氧监测仪实习报告一、实习背景随着科技的发展和人们对健康关注的增加，可穿戴设备在生活中的应用越来越广泛。
心率血氧监测仪作为一种常见的可穿戴设备，可以实时监测用户的心率和血氧饱和度，为用户提供便捷的健康数据。
本次实习，我选择了心率血氧监测仪作为研究对象，通过实践操作，深入了解其工作原理和应用场景。
二、实习内容1. 心率血氧监测仪的组成心率血氧监测仪主要由光电传感器、微处理器、电池和显示屏等部分组成。
其中，光电传感器负责检测用户指尖的血氧饱和度和心率信号，微处理器对信号进行处理和分析，电池为设备提供电力，显示屏显示实时的心率和血氧饱和度数据。
2. 心率血氧监测仪的工作原理心率血氧监测仪通过光电传感器检测用户指尖的血氧饱和度和心率信号。
当LED光线照射到指尖时，血液中的氧气会吸收部分光线，通过对吸收光线的强度进行测量，可以计算出血液中的氧气饱和度。
同时，心率信号可以通过对指尖的脉搏波形进行采集和分析得到。
3. 心率血氧监测仪的使用方法在使用心率血氧监测仪之前，首先要确保设备已经充足电量。
将手指轻轻放在光电传感器上，设备会自动开始监测心率和血氧饱和度。
在监测过程中，用户可以通过显示屏查看实时数据。
此外，一些设备还支持将数据传输到手机或其他设备上，方便用户进行数据分析。
4. 心率血氧监测仪的适用场景心率血氧监测仪广泛应用于运动、健身、医疗等场景。
在运动过程中，用户可以实时了解自己的心率情况，避免运动过度。
在健身过程中，心率血氧监测仪可以帮助用户调整运动强度，达到更好的锻炼效果。
在医疗场景中，心率血氧监测仪可以用于监测患者的心率和血氧饱和度，以便及时发现并处理病情。
三、实习心得通过本次实习，我对心率血氧监测仪有了更深入的了解。
这种设备不仅可以帮助我们实时了解自己的健康状况，还可以在运动、健身等场景中提供有效的数据支持。
同时，我也认识到心率血氧监测仪在医疗领域的重要性，它可以帮助医生及时了解患者的心率和血氧饱和度，为诊断和治疗提供有力保障。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
光电式指脉搏波心率检测仪实验报告一．实验目的
①掌握光电法脉搏信号检测、心律检测显示原理，电路设计、制作、调试方法；
②初步掌握电子电路读图、分析方法；
③初步掌握电子电路设计、计算方法；
④掌握电子电路连接、焊接、制作、调试技术；
⑤掌握常用电子元器件的辨识、参数、使用注意事项；
⑥初步了解电路的实验板电路制作和PCB板设计制作；
⑦掌握电路制作常用工具及其使用。
二．实验器材
电路板，各种电子元器件，电焊笔，焊锡丝，焊铁架，尖嘴钳，剥线钳，铜丝，镊子，十字螺丝刀，一字螺丝刀等
三．实验原理
人体手指末端微血管随动脉搏动发生容积变化，若用一束光透过指端的血管其输出光强也将随之变化；利用光敏元件可将光信号转换成电信号输出,即可获得指端容积脉搏波信号。
光电传感器根据其接收光的方向又分为反射式和透射式，透射式的光源与光敏接收器件的距离相等并且对称布置，从光源发出的光穿过皮肤进入深层组织，除被皮肤、色素、指甲、血液等吸收外，一部分被血液漫反射，其余则透射出来，这种方法可较好地指示心律的时间关系，并可用于脉搏测量，但不利于精确度量容积；反射式的测量原理与透射式的基本相同，所不同的是探测头中的发射光源和光敏器件位于同一侧，接收的是漫反射回来的光，此信号可精确地测得血管内容积变化。
四．实验电路图
1.信号检测电路
包括光电转换电路、滤波
放大电路、以及滞回比较器
电路。
如图1。
图1 信号检测电路
1.1光电转换电路
光电转换电路由光电传感器、1R 、2R 、4R 组成，1R 的作用是限流，提供光电转换器中发光二极管稳定的正向电流，使发光二极管发出稳定的光，光电三极管受到发光二极管的光照后，产生光电流，2R 的作用是分压，4R 的作用是将光电转化后的电流变化转化为电压的变化，便于进行进一步处理。
1.2前级放大
由R 3、R 5、R 6以及N 1构成同相比例运算放大电路，此时测量N 1的输入电压及4R 的端电压约为0.1V （该电压因传感器的灵敏度不同稍有变化）。
由I ⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛+=u R R u 6501 可算出放大倍数11101001=+=u A
1.3高通滤波电路
高通滤波电路由C 1、R 7、R 8、R 9、R 10、N 2组成，
其截止频率=p f 1821C R π=110
22105.72163=⨯⨯⨯⨯-πHZ ， 放大倍数=up A 1+109
R R =10
3001+=31 注：滤波放大的效果可以通过示波器观察。
1.4低通滤波电路
低通滤波电路由R 11、C 2、R 12、R 13、N 3组成，
其截止频率=p f 21121
C R π= =⨯⨯⨯⨯-6310
1101.521π31HZ 放大倍数=up A 1+1213
R R = 10
511+=6.1 注：R 13的大小可在51K ～100K 之间选择,这是由因为传感器灵敏度的不同产生的误差，具体依N 3 的6脚输出的波形幅度而定。
1.5滞回比较器
由R 14、R 15、R 16、N 4、R 17、VL 1组成，滞
回比较器的作用是波形转换和整形，脉搏波经过滞回比较器后变为方波。
N 4的输出电压0u ＝O U ＝±4.5V ，阈值电压
O T U R R R U •+±=±16
1414。
当输入电压I u 大于阈值电压+T U 时，0u 才会从+O U 迅速跃变
成-O U ；当输入电压I u 小于阈值电压-T
U 时，输出电压0u 才会从-O U 迅速跃变成
+O U 。
此时将N 4的输出端接示波器可以观
察到越变的方波，幅值为±4.5V 。
本电路先确保图2 单稳态触发电路
阈值电压与输入电压的匹配。
VL 1的闪烁是由于方波的高低电平，同时其闪 烁与脉搏波同步。
2、单稳态触发电路
单稳态触发器如图2所示,经分析
可得，输出正脉冲宽度
w t =1.1()52322C R R +， w t 即定时
时间。
接通电源后，2脚未加负脉冲，
电路处于稳态，因而，当2脚加一低电
平触发脉冲时，电路由稳态进入暂稳
态，即3脚输出电平由低电平变为高电
平，此时，高电平使V1导通，U1变为
低电平，VL2亮，直到充电结束，3脚变为低电平，V1截止，VL2灭，以此来达到定时的目的。
本电路定时1分钟，定时时间可通过调节R
的阻值改变。
23
3、计数、译码、显示电路
图3所示为本系统的计数、译码、显示电路模块，由三位共阴极LED数码管、计数器4553、译码显示驱动器CD4511组成。
4553、CD4511的引脚图可以通过查找相关资料获得，而获取数码管的引脚最简便的方法是接一低电压（2-3V）分别接到公共脚和其他段码脚即可检测共阴或共阳、以及各个段码的引脚。
按照各引脚图正确焊接好后，应先用信号发生器对本电路进行检测，即将4553的1脚接一低电平，12脚输入一定频率的方波，数码管正常计数则说明本电路正常。
图3 计数、译码、显示电路
当与脉搏同步的方波到来后，定时器输出的低电平到达计数器4553的11脚时，计数器即开始计数，计数后的二进制数值送CD4511译码器进行译码后以BCD 形式显示在LED数码管，三位LED数码管的段码线并联在一起，形成段码线的多路复用，以动态方式显示（即某一时刻，只让某一位的位选线处于选通状态，而其他各位的位选线处于关闭状态，同时段码线上输出相应位要显示的字符的段码），位选线通过三极管连到计数器4553的位选脚上，形成分时选通。
当定时1分钟时间到，计数器4553的11脚变为高电平，计数器停止计数，数码管上显示的数值即是测得的心率值。
系统可通过开关S
清零，以便进行下一次计数。
2
4、电源电路
电源电路的调试可根据各级整形滤波后的波形来检测电路是否正常工作,也可用电压表测量各端的电压值。
变压器输出的双9V交流电压经过桥式整流后得到两路单向脉动电压,经滤波电容及三端稳压器后分别得到稳定的±5V电压，VL3、VL4亮显示电源正常工作。
输出电压不正确，应测量各级的电压及波形，逐一进行排查。
图4 电源电路
五．实验感想
由于模电数电基础知识不是特别扎实，导致焊接电路时有些电路的功能及接线搞不清楚，还有就是不够耐心，看到错综复杂的电路和电子元件，容易心浮气躁，导致在实验过程中容易接错电路。
另外，在焊接电路时，虚焊较多，有些焊点过大，不仅不美观，可能还会导致电路短路等。
其次，电路板区域划分没有事先规划好，有些区域排版不够合理，导致整体看上去凌乱，不整洁。
有些电子元件的极性以及管脚排列容易造成混乱，导致错误。