脈搏測量儀報告

1、五邑大學(xué)電子系統(tǒng)設(shè)計開題報告題 目：脈搏測量儀五邑大學(xué)教務(wù)處制2011 年 8 月、課題來源、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與水平及研究意義、目的 1 課題來源便攜式心率測試儀2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與水平 在先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的推動下，醫(yī)療儀器的相關(guān)技術(shù)日新月異，全球醫(yī)療儀器 的發(fā)展朝微小化邁進(jìn)。便攜式、低功耗的心率計會越來越受到人們的青睞。長 期以來，各種靜態(tài)的、 動態(tài)的、隨身攜帶的、遠(yuǎn)程遙控的心率計已經(jīng)相繼問世。 由于心率和心率變異是臨床心血管疾病診斷所需要的重要生理參數(shù)，有關(guān)心率 和心率計的研究一直以來成為醫(yī)學(xué)、電子學(xué)、工程技術(shù)領(lǐng)域科研的工作者們的 涉足焦點。在國外到 06年底，已經(jīng)開始研究可佩戴式心率計。植入人

2、體式心率 計。國內(nèi)的心率計產(chǎn)品由于受相關(guān)科學(xué)水平及生產(chǎn)設(shè)備的限制，功能和集成度 不及國外。脈搏測量儀的發(fā)展主要向以下幾個趨勢發(fā)展：（1）自動測量脈搏并且對所得到的脈搏進(jìn)行自動分析。 目前很多脈搏測量儀都具有檢測血氧等其他功能，但是對于這 些信號的分析和診斷還需要一些有經(jīng)驗的醫(yī)生觀察，進(jìn)行分析以 后才能確認(rèn)結(jié)果，浪費大量的人力，且認(rèn)為引入的誤差較大。因 此，未來脈搏自動監(jiān)測的內(nèi)容將更加詳細(xì)，自動分析診斷的功能 也將更加強(qiáng)大。（2）數(shù)字化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用。 隨著數(shù)字科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，脈搏測量儀的集成度將更高，更便 于攜帶。數(shù)字信號處理的運(yùn)用將使干擾更小，測量更加準(zhǔn)確。（3）多功能化越來越明顯。

3、目前的脈搏測量儀，一般都有測試血氧、心電圖等功能，單純 的脈搏測量儀已經(jīng)很少見到。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，脈搏測量儀 必將實現(xiàn)更多的功能。設(shè)計中使用到的系統(tǒng)利用壓電陶瓷片將脈搏轉(zhuǎn)化為電壓信號，經(jīng)過信號調(diào)理后利用AT89S5單片機(jī)進(jìn)行信號采集和處理，在短時間內(nèi)，測量人體一分鐘的脈搏數(shù)，并將心率進(jìn)行實時顯示，便于 攜帶。達(dá)到了方便、快速、準(zhǔn)確測量心率的目的。這樣的脈搏測 量系統(tǒng)性能良好，結(jié)構(gòu)簡單，性價比高，輸出顯示穩(wěn)定，比較適 應(yīng)大眾化，適合家庭進(jìn)行自我檢查以及醫(yī)院護(hù)士進(jìn)行每日的臨床 記錄。3 研究意義和目的（1）通過該課題學(xué)習(xí)掌握心率測量的原理、方法、實現(xiàn)過程。（2）學(xué)會相關(guān)的單片機(jī)知識，能夠較全面

4、的融合電路、電子技術(shù)、信號采集 和處理、程序設(shè)計等等的專業(yè)知識。（ 3） 使中醫(yī)更加科學(xué)化，不是單憑經(jīng)驗就得出患病的診斷。（4）實現(xiàn)脈搏的可見性，方便家庭和護(hù)士臨床檢查使用。二、研究內(nèi)容，擬采取的研究方法、實驗過程、預(yù)期成果。(附主要參考文獻(xiàn))1. 研究內(nèi)容脈搏主要由人體動脈舒張和收縮產(chǎn)生的， 在人體指尖，組織中的動脈成分含量 比較高，而且指尖厚度相對人體其他組織而言比較薄，透過手指后檢測到的光強(qiáng)相 對較大，因此光電式脈搏傳感器的測量部分通常在人體指尖，手指組織可以分成皮 膚、肌肉、骨骼等非血液組織，其中非血液組織的光吸收量是恒定的， 而在血液中， 靜脈血的搏動相對動脈血是十分微弱的，可以忽略

5、，因此可以認(rèn)為光透過手指后的 變化僅有與動脈血的充盈而引起的，那么在恒定波長的光源的照耀下，通過檢測透 過手指的光強(qiáng)將可以間接的測量到人體的脈搏信號。2. 擬采取的研究方法用紅外管采集端，對采集到的信號進(jìn)行處理放大。形成穩(wěn)定的脈沖，傳給單片機(jī)處理。在單位時間內(nèi)(一分鐘)進(jìn)行計數(shù)，并用數(shù)字顯示其計數(shù)值，從而直接得到每分鐘的脈搏數(shù)。內(nèi)容如下：(1)用紅外管采集端將脈搏信號。對采集到的信號進(jìn)行處理放大。形成穩(wěn)定的脈沖，傳給單片機(jī)處理。(3) 經(jīng)放大整形濾波電路得到符合要求的脈搏電信號。(4) 將人體血管脈動的變化轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的脈沖，經(jīng)過單片機(jī)的處理，可以在數(shù) 碼管上面顯示出測試者的脈搏跳動的速率。(5

6、) 再經(jīng)記時系統(tǒng)最后在數(shù)字顯示器上顯示出每分鐘的脈搏數(shù)。3. 具體的設(shè)計方案(重點)3.1應(yīng)硬件電路設(shè)計 系統(tǒng)總的框圖3.1.1單片機(jī)最小系統(tǒng):本系統(tǒng)采用AT89S51單片機(jī)，AT89S51是一個低功耗，高性能 CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫 1000次的 Flash 只讀程序存儲器，器件采用 ATME公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容 標(biāo)準(zhǔn)MCS-51旨令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，AT89S51在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。3.1.2

7、系統(tǒng)顯示部分，采用了八段的四位數(shù)碼管?？梢愿_的顯示出測試的結(jié)果。 數(shù)碼管功耗低，電路相對LCD160來說復(fù)雜化點，但是成本較低，操作簡單。3.1.3采集電路VCfR2100bP3TO447uFC2T卜嚴(yán)470KIC1AT1C2262UNR415CK1C2BXJTLC2262Vi紅外接收二極管在紅外光的照射下能產(chǎn)生電能，單個二極管能產(chǎn)生0.4 V電壓，0.5 mA電流。BPW83型紅外接收二極管和IR333型紅外發(fā)射二極管工作波 長都是940 nm,在指夾中，紅外接收二極管和紅外發(fā)射二極管相對擺放以獲得 最佳的指向特性。紅外發(fā)射二極管中的電流越大，發(fā)射角度越小，產(chǎn)生的發(fā)射強(qiáng) 度就越大。在對采

8、集到的信號進(jìn)行處理放大。形成穩(wěn)定的脈沖，傳給單片機(jī)處理。4. 預(yù)期成果可以通過紅外管采集端， 將人體血管脈動的變化轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的脈沖， 經(jīng)過單片 機(jī)的處理，可以在數(shù)碼管上面顯示出測試者的脈搏跳動的速率。 通過此次課程設(shè)計， 從合作討論、收集資料、確定方案再到具體實物的制作調(diào)試，加強(qiáng)自己的動手、思 考、和解決問題的能力。本次的課程設(shè)計其實際上就是對大一大二所學(xué)習(xí)到的理論 知識的最嚴(yán)格的一次考核，是將課本的理論知識和現(xiàn)實產(chǎn)物的結(jié)合。希望能夠通過 課程設(shè)計之后能夠提升興趣，更加深入的了解本專業(yè)的知識，能夠熟悉結(jié)合課本， 拓展能力，能夠加深對單片機(jī)原理的理解和運(yùn)用。5 研究過程中可能遇到的困難，以及解決

9、的措施這次測量課程設(shè)計所需要的知識有很多在書本上是找不到的，而且這些知道并 不是像以前一樣由老師系統(tǒng)的詳細(xì)的教授。所以，這就強(qiáng)迫我去圖書館查閱資料。 以前從沒為了去查閱資料而在圖書館泡上好幾個小時，而且由于以前沒有過類似 經(jīng)歷，所以從這么多的書中篩選自己所需要的東西著實費了不少力氣，也走了很 多彎路，不過這也培養(yǎng)了我查閱資料的能力。在網(wǎng)上找東西相對方便一點，但信 息量更大也更為嘈雜，所以更要花很多時間整理。6 進(jìn)度安排1第 3 周星期四之前，指導(dǎo)教師布置設(shè)計任務(wù)，講解設(shè)計要求等相關(guān)內(nèi)容， 學(xué)生根據(jù)實驗內(nèi)容， 確定整體方案， 并進(jìn)行參數(shù)設(shè)計計算， 完成開題報告 （20%）， 以班為單位提交元件清

10、單，由指導(dǎo)教師簽字后，到實驗中心老師領(lǐng)取元件。2第 59 周，學(xué)生利用課余時間進(jìn)行電路板的制作、電路安裝調(diào)試。第九周 星期五學(xué)生到實驗室，將自己設(shè)計制作的作品第一部分進(jìn)行演示，驗收（30%）。3. 第 916 周，學(xué)生利用課余時間進(jìn)行電路板的制作、電路安裝調(diào)試。第 16 周星期五學(xué)生到實驗室，將自己設(shè)計制作的作品全部進(jìn)行演示，驗收（ 30%）。4、第 17 周周一前學(xué)生上交課程設(shè)計報告 （ 紙質(zhì)報告每人一份，報告電子版一 份，由班長或?qū)W習(xí)委員統(tǒng)一收齊后，交給指導(dǎo)教師 ） 。并統(tǒng)一由班長收齊元件上 交給實驗中心老師。7 主要參考文獻(xiàn)1 廖惜春主編 . 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) . 華中科技大學(xué)出版社 .20082 徐秀平主編 . 數(shù)字電路與邏輯設(shè)計 .20103 劉云麗