便携式心率监测仪的设计

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快速检测便携式心率仪使用说明

快速检测便携式心率仪使用说明使用说明一、产品概述快速检测便携式心率仪是一种便携式的医疗设备，用于测量和监测人体的心率。

其小巧轻便的设计，便于携带和操作，可以满足用户在不同场景下对于心率监测的需求。

本使用说明将详细介绍心率仪的使用方法和注意事项，请用户在使用前仔细阅读并按照说明操作。

二、产品特点1. 快速测量：心率仪采用先进的传感技术，能够快速准确地测量用户的心率，测量结果准确可靠。

2. 便携携带：心率仪体积小巧轻便，可放入口袋或挂在颈部，随时使用，方便用户在家庭、办公、运动等场景下进行心率监测。

3. 用户友好：心率仪采用简洁的设计，操作简单直观，适用于不同年龄段的用户。

4. 高效耐用：心率仪采用高品质材料制造，具有良好的耐用性，可长时间使用。

三、使用方法1. 准备工作1.1 打开心率仪：按下电源键，等待心率仪启动。

1.2 调整心率仪位置：将心率仪放在合适的位置，建议放在胸部中心位置，确保与心脏的接触良好。

1.3 确认连接：将耳夹或传感器与心率仪连接，确保连接牢固。

2. 测量操作2.1 确保安静环境：在测量过程中，尽量保持安静，避免影响测量结果。

2.2 开始测量：按下测量键，心率仪将开始测量心率。

2.3 等待测量结果：持续等待，心率仪将在几秒钟内完成测量，测量结果将显示在仪器的屏幕上。

2.4 记录测量结果：用户可以根据需要记录测量结果，以便后续参考或分析。

四、注意事项1. 使用前请阅读本使用说明，确保正确理解和掌握使用方法。

2. 快速检测便携式心率仪仅供个人使用，不适用于医疗机构或专业医疗人员使用。

3. 在使用心率仪进行测量时，如出现胸闷、呼吸困难等不适症状，请立即停止使用，并咨询医生。

4. 对于心脏病患者、孕妇、心律失常患者等特殊人群，请在医生指导下使用心率仪。

5. 心率仪不能替代医生的诊断和治疗，测量结果仅作为参考，如有异常情况，请及时就医。

6. 在使用心率仪时，请避免与其他电子设备或感应器靠近，以免干扰测量结果。

嵌入式生理参数监测仪的设计

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图１系统结构框图
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３硬件设计硬件系统包括心率、体温、血氧饱和度三个模块。３．１心率模块通过ＴＣＲＴ５０００光电传感器，从指间获得一个２～５毫伏的心电信号，调理到１０Ｖ左右作为计数器的输入脉冲。经过两级放大、反相后得到跟输入波形同相、且放大的波形。由于放大后的波形是一个交流信号，而单片机需要的是单方向的直流脉冲信号。所以需经过检波后变成单方向的直流脉冲信号，并把检波后的信号送到ＲＥ两阶滤波电路滤除放大后的干扰信号，然后进行电压比较输出一个反应心跳频率的脉冲信号，进人ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机处理并显示。具体结构框图如图２所示。
图４主程序流程图
５结束语本文设计的嵌入式生理参数监测仪，可以直接将心率、体温、血氧饱和度三个模块测得的数据传送到单片机并显示出来。该系统可以使病人及时方便的检测生理参数。该系统具有携带方便、操作简单、成本低、体积小等优点。在保健及医疗中具有广阔的应用前景。
参考文献
图２心率模块结构框图
［１］何庆华，吴宝明等．基于单片机的便携式生命参数监护仪的设汁
［Ｊ１．医疗卫生装备，２００３（１１）．【２】程光，赵崇侃．指动脉搏动波光电传感器的研制【Ｊ］．南京医学院学报，１９９１（４）．［３］王保华．生物医学测量与仪器［Ｍ］．上海：复旦大学出版社，２００９．［４】郑亲恺．现在医学仪器设计原理［Ｍ】．北京：科学出版社，２００４．

基于STM32的心率血氧监测系统的毕业论文设计

设计一个基于STM32的心率血氧监测系统是一个具有挑战性和实际应用意义的课题。

以下是一个可能的毕业论文设计框架：1. 选题背景与意义：-介绍心率血氧监测系统在医疗保健领域中的重要性和应用价值，说明选择该主题的原因和意义。

2. 文献综述：-回顾相关的心率血氧监测技术，包括传感器原理、信号处理方法、嵌入式系统设计等方面的理论和应用现状，并分析已有的类似系统的特点和局限性。

3. 系统整体设计：-描述整个监测系统的设计思路和总体架构，包括硬件部分（传感器选择、信号采集电路、嵌入式处理器）和软件部分（数据处理算法、用户界面设计）。

4. 传感器选择与接口设计：-选择合适的心率血氧传感器，并设计传感器与STM32的接口电路和通讯协议，确保有效的数据采集和传输。

5. 数据采集与处理：-设计STM32的数据采集程序和信号处理算法，实现心率和血氧饱和度的准确测量和计算。

6. 嵌入式系统软件设计：-开发嵌入式系统的软件，包括实时数据处理、用户界面设计、数据存储和传输等功能。

7. 系统性能测试与验证：-进行系统的功能测试和性能验证，包括对测量结果的准确性和稳定性进行评估。

8. 实验结果分析：-分析实验结果，包括系统的准确性、灵敏度、响应速度等关键性能指标，并与市场上常见的商用设备进行比较。

9. 改进与展望：-针对实验结果中发现的问题和不足，提出系统改进的建议，并对未来的技术发展和应用前景进行展望。

10. 参考文献与引用：-在毕业论文中合理引用相关文献和资料，确保研究的可信度和学术性。

以上是基于STM32的心率血氧监测系统毕业论文设计的可能内容框架，希望可以为你提供一些启示。

在具体的研究过程中，还需要根据实际情况进行详细的研究和设计。

便携式心率监测仪文献

文献综述一、目的和意义便携式医疗设备正不断改进数以百万计患者的医疗保健条件。

未来，还将有众多能显著改善医疗效果的创新型医疗应用产品。

多年来，心率检测仪在心血管疾病的研究和诊断方面发挥出显著的作用，它们所记录的心脏活动时的生物电信号，已成为临床诊断的重要依据。

目前，检测心率的仪器虽然很多，但是体积大，功耗大，不易于携带。

有些医院使用的各种心率监测仪器抗干扰性差，开发成本高，价格昂贵，即便用于心率信号采集的传感器也价格不菲。

如果心率监测的仪器能够做到体积小，制作成本和销售价格低、操作简单，能被普通家庭患者接受，这无疑为临床诊断和个人保健使用提供了方便。

因此，设计一种成本低廉，可随身携带，可长时间记录，显示和存储心率值，可和微机通讯并具有较强抗干扰能力的心率检测仪是十分必要的。

基于此，本文探究研发了一种体积小，操作简单，适合家庭和社区医疗保健使用的便携式心率检测仪。

二、国内外现状心电监护（ECG Telemonitor）的历史，可以追溯到上世纪初。

1903年，“心电图之父”荷兰教授Einthoven通过1500米的电缆线，记录了世界上第一份完整人体心电图，这在后来被广泛认为是心电监护的雏形。

其后数十年间，伴随冠心病等心血管疾病的大肆流行，心电采集和监测技术得以迅猛发展。

最早，医务人员对ECG的监测和需求，是从危重病人抢救开始的。

1933年Hooker首次进行实验动物心脏复苏，通过密切观察心脏跳动状况，来总结和判断病人的危重抢救效果。

1943年Claude Beek首次在手术室内实施电除颤，开始ECG的监测和临床应用。

1952年Zoll首次推出心脏起搏术，通过对心脏功能未完全恢复的病人进行起搏、监护，使病人得以康复。

1956年体外除颤仪问世，提高了危重病人抢救的存活率。

1960年Kauwenhoven报道胸外心脏按摩有效，心脏复苏技术日渐成熟。

1960年研发的持续床边ECG监测仪，能够适时不断地监护病人的ECG状况，使得心脏病人及危重病人得以密切和连续的被观察，同时帮助医务人员能对病人的心电情况做出连续的分析和判断。

脉搏测量仪设计方案

1. 引言脉搏是人体生命活动中重要的生理指标之一，脉搏测量仪可以实时监测人体的脉搏情况，并提供相应的数据分析。

本文档将详细介绍脉搏测量仪的设计方案，包括硬件设计和软件开发。

2. 硬件设计2.1 传感器选择脉搏测量仪的核心是脉搏传感器，选择适合的传感器对脉搏信号的采集至关重要。

我们建议选择带有光电传感器的脉搏传感器，该传感器可以通过红外线光电技术来测量脉搏信号。

2.2 信号采集电路设计脉搏传感器的输出是微弱的光电信号，需要通过信号采集电路进行放大和滤波处理。

我们建议采用放大器和滤波器的组合来实现信号的放大和去噪。

2.2.1 放大器设计放大器的作用是放大传感器输出的微弱信号，提高信号的幅值。

我们建议使用差分放大电路，以提高信号的抗干扰能力。

2.2.2 滤波器设计滤波器的作用是滤除高频噪声，保留脉搏信号的低频成分。

我们建议采用带通滤波器，设置合适的截止频率，以滤除高频和低频信号。

2.3 数据处理电路设计脉搏信号的采集和处理完成后，需要将脉搏数据传输到微处理器进行进一步处理。

我们建议使用微控制器作为数据处理的主要控制单元。

2.3.1 微控制器选择选择适合的微控制器对整个脉搏测量仪的性能和功能实现起着至关重要的作用。

我们建议选择一款具有高性能和低功耗的微控制器，以满足脉搏测量仪的要求。

2.3.2 数据传输接口设计在数据传输方面，我们建议使用串行接口（如UART）将脉搏数据传输到外部设备或计算机上进行进一步的分析和存储。

3. 软件开发3.1 脉搏信号处理算法在软件开发方面，我们需要实现一些脉搏信号处理算法，以提取和分析脉搏信号中的相关特征。

常见的脉搏信号处理算法包括脉率计算、心率变异性分析等。

3.2 数据可视化界面设计为了方便用户理解和使用脉搏测量仪，我们需要设计一个用户友好的数据可视化界面。

该界面可以实时显示脉搏数据，并提供相应的数据分析和报告功能。

3.3 脉搏测量仪的控制逻辑在软件开发过程中，我们需要设计脉搏测量仪的控制逻辑。

基于单片机的脉搏心率测量仪的开发与设计毕业论文

毕业设计(论文) 题目：基于单片机的脉搏测量仪的研究与设计摘要在传统的医疗检测中，脉象检测一直都起着非常重要的作用，人体的脉象包含着大量的人体的生理和病理方面的信息。

脉诊一直是医生诊断疾病的重要手段之一，但受人为因素的影响很大。

经医学观察研究表明，人体手指末端含有丰富的毛细血管和小动脉，这些动脉和人体其他地方的动脉一样，含有丰富的生理信息。

由于光电脉搏检测技术具有很高的绝缘性，且抗电磁等干扰能力强，可以对人体进行无损伤检测。

本文设计通过光电法对人体指尖的脉搏进行测量，并将测量信息送入单片机进行处理，最后通过数码管将测量结果显示出来。

将对脉搏信号的检测模块，脉搏信息的处理模块，单片机，数码管显示模块等电路集成在一块电路板上，形成一个简易的脉搏测量仪。

这种测量仪具有精确度高，体积小，价格便宜，易于操作等特点，特别适合于个人使用和家庭使用，给我们的生活带来极大方便，让我们第一时间对自己的身体状况有进一步的了解。

矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。

关键词：脉搏；光电传感器；单片机；数码管AbstractIn the traditional medical testing，the pulse condition detection has been playing a very important role．The pulse condition of the human body contains a large number of physiology information and pathology information，the pulse examination has been being one of the important means for the doctor to diagnosis the illness．But the man-made factors influence it very much，the medical observation research shows．The end of the finger contains rich capillaries and small arteries．These arteries and the other arteries of the body hold rich physiologic information．The Photoelectric pulse detecting technology can test the body without damage owing to its high insulation and strong ability to resist the electromagnetic interference．This design in the text can survey the pulse of the finger tip through photoelectric method and transport the information to the microcontroller to do with it．At last，the result is showed by the digital tube．When the electric circuit such as the detection module of the pulse signal，the processing module of the pulse information，SCM，digital tube are integrated in the board of electric circuit，it formed an simple pulse measuring instrument，this instrument has high accuracy，small, cheap，and easy to operate．It is especially suitable for personal use and family use．It brings great convenience to our life，so we can have a further understanding of our body condition．聞創沟燴鐺險爱氇谴净。

便携多功能心率计的设计

便携多功能心率计的设计
黄红霞;严伟
【期刊名称】《湖北理工学院学报》
【年(卷),期】2006(022)006
【摘要】介绍基于MCS-51单片机的便携多功能心率计的硬件和软件设计,从ECG波形中提取R矩形波,采用R-R间期法,快速准确地测量心率,在测量心率的同时可进行体温判断,克服了传统便携式心率计不能实时监测体温,不可判断可疑高危体温的缺点.
【总页数】3页(P57-59)
【作者】黄红霞;严伟
【作者单位】黄石理工学院电气与电子信息工程学院,湖北,黄石,435003;黄石理工学院电气与电子信息工程学院,湖北,黄石,435003
【正文语种】中文
【中图分类】TH772.2
【相关文献】
1.新型便携式多功能数字高斯计的设计 [J], 张建永;饶连周;柳东;阙琼涛;许国忠;陈金兰
2.基于ZigBee技术的便携式心率计的设计 [J], 李战胜;万叶丽
3.基于AT89S52单片机的便携式数字心率计设计 [J], 申玉宏
4.基于MSP430的便携式心率计的设计 [J], 郝东来; 罗文; 张海峰; 朱沼宇
5.基于MSP430的便携式心率计的设计 [J], 郝东来; 罗文; 张海峰; 朱沼宇
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益体康便携式心电监测仪

益体康便携式心电监测仪
【用途】
产品供家庭、医疗、保健机构片断或连续地对患者进行心电、心率的动态监护，采集贮存心电数据用。

【结构】
产品由仪器主机、导联线、通讯线和软件组成。

【详细说明】
监护仪产品应有心电信号采集、贮存、显示和传输功能；心电信号的显示标准灵敏度为10mm/mV；扫描速度为25mm/s，误差不大于±10%；心率的显示范围为30～200次/分，显示误差应不超过±5%；心率报警的正确度应不超过预置值的±10%；心率报警发生时间应小于12s；心电信号的连续贮存时间为9小时；产品的电气安全性能应符合注册产品标准附录A的要求。

【产品特点】
监护仪产品应有心电信号采集、贮存、显示和传输功能；心电信号的显示标准灵敏度为10mm/mV；扫描速度为25mm/s，误差不大于±10%；心率的显示范围为30～200次/分，显示误差应不超过±5%；心率报警的正确度应不超过预置值的±10%；心率报警发生时间应小于12s；心电信号的连续贮存时间为9小时；产品的电气安全性能应符合注册产品标准附录A的要求。

【使用方法】
产品供家庭、医疗、保健机构片断或连续地对患者进行心电、心率的动态监护，采集贮存心电数据用。

请在医师的指导下使用该产品。

【注意事项】
若在使用该产品的过程中遇到什么问题，请立即停止使用该产品，并及时到医院及时就医。

心电监护仪器的原理及使用毕业设计

毕业设计（论文）题目：心电监护仪器的原理及使用分院：卫生分院专业：医用电子仪器与应用学号：xxxxx姓名：xxxx指导老师：xxx完成日期：２０１４年３月２５日摘要心电护测仪是结合心电监测技术与移动计算技术，对心电异常变化进行实时动态监测预警的辅助性诊断设备。

该设备具有心电信息的采集、存储、智能分析预警等功能。

并具备精准监测、触屏操控、简单便捷等特点。

关键词作用功能监护仪是一种以测量和控制病人生理参数，并可与已知设定值进行比较，如果出现超标可发出警报的装置或系统。

监护仪与监护诊断仪器不同，它必须24小时连续监护病人的生理参数，检出变化趋势，指出临危情况，供医生应急处理和进行治疗的依据，使并发症减到最少达到缓解并消除病情的目的。

监护仪的用途除测量和监护生理参数外，还包括监视和处理用药及手术前后的状况。

心电监护仪能随时随地24小时连续监测和记录心电数据，自动根据患者当前的心电基础数据，跟踪捕捉患者具有临床价值的动态变化数据并自动存储，无需医生和患者人工设置，有效减轻医院医生工作负荷。

心电监护仪实现了各种人体运动状态下的心电信号监测，通过客户端软件、远程数据中心分析系统和医学专家团队进行多层次、多角度分析判断，并通过健康热线给予用户医疗建议。

心电监护仪采用大尺寸触摸屏设计，这意味着用户可以直观地通过屏幕进行各种功能的操作，使用简单便捷。

心电监护仪可以有效屏蔽肌电信号、电磁信号干扰，保证了心电数据的精准性和分析的有效性，对心脏异常状况监测有临床意义。

一、概述监护仪功能各异，其具体工作原理也不同，但一般都是通过传感器感应各种生理变化，然后放大器会把信息强化，再转换成电信息，这时数据分析软件就会对数据进行计算，分析和编辑，最后在显示屏中的各个功能模块显示出来，或根据需要记录，打印下来，当监测的数据超出设定的指标时，就会激发警报系统，发出信号引起医护人员的注意。

心电监护仪是医院实用的精密医学仪器，能同时监护病人的动态心电图形、呼吸、体温、血压（分无创和有创）、血氧饱和度、脉率等生理参数。

基于51单片机的心率体温检测系统设计

目录摘要 (I)Abstract (II)引言 (1)1 控制系统设计 (2)1.1 主控系统方案设计 (2)1.2 脉搏传感器方案设计 (3)1.3 系统工作原理 (5)2 硬件设计 (6)2.1 主电路 (6)2.1.1 单片机的选择 (6)2.1.2 STC89C51的主要功能及性能参数 (6)2.1.3 STC89C51单片机引脚说明 (6)2.2 驱动电路 (8)2.2.1 比较器的介绍 (8)2.3放大电路 (8)2.4最小系统 (11)3 软件设计 (13)3.1编程语言的选择 (13)3.2 Keil程序开发环境 (13)3.3 STC-ISP程序烧录软件介绍 (14)3.4 CH340串口程序烧写模块介绍 (14)4 系统调试 (16)4.1 系统硬件调试 (16)4.2 系统软件调试 (16)结论 (17)参考文献 (18)附录1 总体原理图设计 (20)附录2 源程序清单 (21)致谢 (25)摘要随着日新月异科技发展，在心率体温测量方面，我们取得了迅速的发展，就近日而言，脉搏测量仪已经在多个领域大展身手，除了在医学领域有所建树，在人们的日常生活方面的应用也不断拓展，如检疫中心的额温枪都用到了技术先进的脉搏测量仪。

在今年的疫情爆发的同时，我们可以积极应对，利用所学的知识，方便高效地检测出人体有无异常体温，在上学签到时，我们可以利用此来检测温度，预防集体性感染事件。

为了在心率测量仪的精准性和便携性方面做出重大改变，我计划设计一种以51单片机为核心的心率体温测量仪。

我们的心率体温检测系统以STC89C51单片机为核心，借用单片机系统的内部计时器计算时间。

其大致的步骤为通过ST188光电传感器感应生成脉冲，心跳次数由单片机累计所得，其对应的时间根据定时器获取。

本设计使用的时候可以展现脉搏心率次数以及时间长短，当其终止使用的时候可以展示总的脉搏心率次数以及时间长短。

经过我的个人测试，系统成功运行，符合设计要求。

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五邑大学电子系统设计开题报告题目：便携式心率测试仪院系信息工程学院专业电子信息工程学号AP学生姓名李晓勇指导老师陈鹏开题报告日期2011/10/12便携式人体心率监测仪的设计1摘要多年来，心率监测仪在心血管疾病的研究和诊断方面发挥出显著的作用，它们所记录的心脏活动时的生物电信号，已成为临床诊断的重要依据。

目前，检测心率的仪器虽然很多，但是能像本文设计的系统一样实现精确测量、便于携带、报警等多种功能的便携式全数字心率测量装置却不多。

本系统以AT89C2051单片机为核心控制芯片，光电式脉搏波传感器采集信号，以七段数码管作为显示系统，经信号处理电路后脉冲送入单片机，由数码管显示心率。

本文设计的人体心率监测仪使用方便，只需将手指端轻轻放在传感器上，即可实时显示出每分钟脉搏次数，特别适合体育训练和外出旅游等场合使用。

采用红外光学检测法，能够在运动的状态下进行心率测量。

该系统运行稳定，实时性强，安全可靠，系统通用性好，移植、扩展方便，同时具有功耗低，体积小，操作简单，便于随身携带等特点，适合家庭和社区医疗保健使用，对心血管疾病的早期诊断具有重要的意义。

目前，现代的医学电子仪器已不仅仅是单纯的医学电子测量仪器硬件系统，而是基于电子技术、计算机技术、数字信号处理技术的生理量检测和分析系统。

以往专门测量心率值的仪器较少，能提供心率变异指标的仪器更是寥寥无几。

人们为了知道自己的运动或劳动强度是否超负荷，尤其是老年人或运动员等，他们都得赶到医院而不能实时测量和预知。

而心电仪的出现，使心电图机进入家庭变成了可能，但基于心电工作站的模式，使个别地区的患者因医院分析诊断系统的不健全，而变得不适用；基于嵌入式及DSP的心电监护仪功能强大，但又因芯片价格的高昂而有悖于我国基本国情，不利于家庭的普及[4]。

因此，一种性能优良，带有自动监测、报警等功能，适合在家庭和社区条件下使用，同时适用于有隐性疾患的亚健康人群及各种作业环境下的劳动者，在其心率变异时，能及时发出警示的安全监护器，而又符合我国人均收入水平不高这一国情的心率监测系统的研制显得尤其重要。

基于这一目的，我设计的课题就是便携式人体心率监测系统的设计。

2系统统方案设计2.1 系统功能要求要求以AT89C2051单片机为核心控制芯片，光电式脉搏波传感器采集信号，以七段数码管作为显示系统，经信号处理电路后脉冲送入单片机，能够实现报警、数码管显示心率的频率等功能。

2.2 研究方法心率与脉搏的联系：心率与脉搏在身体正常的时候是相等的，只有在心脏出现疾病的时候出现。

因此心率测量问题可以转化为脉搏的测量，而脉搏的测量有更容易实现特点，在实际应用中得到广泛运用。

本监测系统的有效测量范围为50次－199次/分钟。

检测的基本原理是：随着心脏的搏动，人体组织半透明度随之改变：当血液送到人体组织时，组织的半透明度减小；当血液流回心脏，组织则半透明度增大。

这种现象在人体组织较薄的手指尖、耳垂等部位最为明显。

因此，本心率监测仪将红外发光二极管产生的红外线照射到人体的上述部位，并用装在该部位另一侧或旁边的红外光电管来检测机体组织的透明程度并把它转换成电信号。

由于此信号的频率与人体每分钟的脉搏次数成正比，故只要把它转换成脉沖并进行整形、计数和显示，即可实时地测出脉搏的次数[6]。

2.3 设计方案(1)总体设计心率监测仪由单片机AT89C2051、复位电路、时钟电路、传感器与信号处理电路、显示电路和报警电路等组成，如图2.3所示。

图2.3心率监测仪系统总框图光电式脉搏波传感器从手指获取脉搏信号，通过前置放大和滤波电路，再经过波形变换电路后，将脉搏信号转换成脉冲信号传给单片机。

显示器将单片机处理后的信号显示出来，同时每次脉冲的到来均响铃，与脉搏同步。

(2) 传感器与信号处理电路的设计其原理是利用光电信号来测量脉搏容量的变化。

当血管内血容量变化时，组织对光的吸收程度相对发生变化，利用光电传感器可测出这种变化，该变化反映出血液动脉的基本参数情况（包括频率、幅度、脉搏波形状的改变）。

根据郎伯特－比尔（lambert-beer）定律，物质在一定波长处的吸光度和他的浓度成正比，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在一定程度上反映了被照射部位组织的结构特征。

光电式脉搏波传感器可分为反射型光电式脉搏波传感器和透射型光电式脉搏波传感器。

可利用发光二极管做光源，光敏晶体管做光检测器件组成光电式脉搏波传感器。

将发光二极管和光敏晶体管分别放在组织的两边（透射法）或同一侧（反射法），当被测处血管中的血液流动改变时，此处组织的透光率和反射率随之变化，光敏晶体管就可将此时引起的光线变化转换为相应的电信号。

反射型光电式脉搏波传感器：光源和光敏元件处于被测部位的同一侧，光源所发处的光线经指尖组织的反射有一小部分可以透过指尖组织和血液照射到光敏元件所在的窗口中，再由光敏元件检测出其变化，因此血液的搏动情况可以被描记，通常称这种传感器为反射型光电式脉搏波传感器[8]，其电路如图2.3所示。

图2.3反射型光电式脉搏波传感器光源和光敏元件分别处于被测部位的两侧，光源发出的光线可以经指尖部组织透射到光敏元件所在的窗口，从而由光敏元件检测出脉搏的波动信号，这样记录的波也有将其作为指尖容积波处理，通常称这种传感器为透射型光电式脉搏波传感器，其电路如图2.4所示。

图2.4 透射型光电式脉搏波传感器本设计选用透射型光电式脉搏波传感器，其电路如图2.5所示。

图2.5透射型光电式脉搏波传感器电路图因为传感器输出信号的频率很低，如当脉搏为50次/分钟时，只有0.78Hz，200次/分钟时也只有3.33Hz，因此信号首先经R14、C8组成的低通滤波器滤除高频干扰，当传感器与手指断开或检测到较强的干扰光线时，输出端的直流电压会出现很大变化，用C6、C7背靠背串联组成的双极性耦合电容把它隔断，滤除直流成分。

（3）前置放大与滤波电路运放IC1a将信号放大200倍，并与R11、C5组成截止频率为10Hz左右的低通滤波器以进一步滤除残留的干扰，其输出的信号是叠加有噪声的脉动脉搏波，此信号由滞回比较器（施密特触发器）IC1d转换成方波[9]。

该比较器的阈值可用P2调定在脉搏波的幅值范围之内，但对P2的调定要求并不严格，因为IC1d 的输出信号经C4、C3的微分后总是将正、负相间的尖脉冲加到单稳多谐振荡器IC1c的反相输入端，不会造成很大的触发误差。

当有输入信号时，IC1c在滞回比较器IC1d输入信号的每个下降沿到来时输出高电平，使C3通过R6充电。

大约持续20ms之后，因C3充电电流减小而使IC1c同相输入端的电位降低到低于反相输入端的电位（尖脉冲已过去很久），于是IC1c改变状态并再次输出低电平。

这长的脉冲是与脉搏同步的，并由红色发光二极管D14的闪亮指示出来。

同时，该脉冲电平通过R17送到单片机P3.3脚，进行对心率的计算和显示。

9v电源电压由R3、R4分压成4.5v，再经IC1b缓冲后用作IC1 a、IC1d、 IC1c 的参考电压，这样即使电池电电压降低到6v本电路也能正常工作。

其电路如图2.7所示。

图2.7 波形变换电路（4）显示电路选用七段共阴数码管作为数据显示器，单片机AT89C2051的P1口接数码管的a、b、c、d、e、f、g和dp引脚。

P3.0～P3.2接ULN2003的1B、2B和3B，ULN2003的1C、2C和3C分别接三个数码管的公共端子COM2 、COM1 和COM0。

当P3.0～P3.2其中有一个变为高电平时，分别驱动7SEG2、7SEG1 和7SEG0，此时从P1口输出经过单片机处理后的数据数码管就可以显示心率的次数（每分钟送一次数据），其中P3.3是对脉冲计数的。

8个220Ω的排阻接电源后接P1口，作限流用，维持数码管正常显示，当单片机复位时，使P1口电平全为高电平。

其电路如图2.9所示，本部分运用89C2051单片机作核心元件，在这里运用了单片机能更快更准确地对数据进行运算，而且可根据实际情况进行编程，所用外围元件少，轻巧省电，故障率低。

ULN2003为内置达林顿管集成电路，作动态扫描时的选通驱动用。

来自传感下降沿到达时，单片机对两次脉冲间的时间进行运算得出心率，通过P1口把结果送到数码管显示出来。

同时，对每次脉冲的到来均响铃，与脉搏同步。

这样，就可以通过声光的形式和整形输出电路的脉冲电平输入单片机89C2051的P3.3脚，单片机设为负跳变中断触发模式，故每次脉冲下降沿到达时触发单片机产生中断并进行计时；当下一次脉冲的形象地把脉搏的快慢显示出来。

为避免干扰的影响，单片机对两个脉冲之间的时间间距进行检测，若发现有干扰则忽略该干扰而不显示。

图2.9 显示电路图（5）报警电路报警电路是对每次脉冲的到来均响铃，与脉搏同步。

这样，就可以通过声光的形式形象地把脉搏的快慢显示出来，其电路如图2.10所示。

图2.10 报警电路（6）时钟电路设计单片机内部时候方式如图2.11所示。

在单片机内部有一振荡器电路，只要在单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接石英晶体，就构成了自激振荡器并在单片机内部产生时钟脉冲信号。

图中电容C9和C10的作用是稳定频率和快速起振，电容值在5～30pF。

晶振X1的振荡频率范围为1.2～12MHz，典型值为12 MHz 和6 MHz。

图2.12 时钟电路（7）复位电路的设计按键与上电复位电路如图2.13所示。

开机瞬间RESET引脚获得高电平，随着电容C11的充电，RESET引脚的高电平将逐渐下降。

RESET引脚的高电平只要保持足够的时间（2个机器周期），单片机就可以进行复位操作；另外，在单片机运行期间，还可以利用按键来完成复位操作。

图2.13 复位电路3、预期成果多年来，心率监测仪在心血管疾病的研究和诊断方面发挥出显著的作用，它们所记录的心脏活动时的生物电信号，已成为临床诊断的重要依据。