便攜式脈搏測試儀

1、設(shè)計題目：基于msp430便攜式脈搏測試儀摘 要： 脈搏所呈現(xiàn)出來的形態(tài)、強度、速率和節(jié)律等方面的綜合信息，能反映人體心血管系統(tǒng)中許多生理疾病的血流特征。根據(jù)人體脈搏信號特征，設(shè)計中采用了一種基于單片機的脈搏測量系統(tǒng)。因為手指或耳垂處放在光的傳遞路徑中，血管中血液飽和度的變化將引起光的傳遞強度變化，本設(shè)計研究出基于msp430g2超低功耗單片機的脈搏信號采集、處理系統(tǒng)，研究工作的主要結(jié)果和創(chuàng)新點可歸納如下：具體分析了脈搏信號采集電路設(shè)計原理，設(shè)計出了便于中醫(yī)取脈施壓的采集電路的敏感部分；根據(jù)人體脈搏信號的特點，設(shè)計出了脈搏信號采集電路，在光電測量系統(tǒng)中，采用抗干擾能力強的新型數(shù)字光電傳感器，i

2、r333、bpw83是解決這些問題的最有效方案，在應(yīng)用中取得了良好的效果。 關(guān)鍵字：msp430g2、脈搏信號、信號處理、ir333、bpw83 一、選題意義從近代醫(yī)學(xué)的角度來看，人體循環(huán)系統(tǒng)承擔(dān)著協(xié)調(diào)全身各組織的能量代謝，輸送氧氣、營養(yǎng)物質(zhì)，運走代謝廢物等重要的工作，還承擔(dān)運送抗體、激素等物質(zhì)以協(xié)調(diào)整體的動態(tài)平衡。從整體的角度對疾病進行綜合分析，顯然循環(huán)系統(tǒng)的信息將占很重要的比重，因此脈診的臨床意義很大，它的機理是急待于我們進行研究的。本設(shè)計中所介紹的脈搏測量儀運用了單片機技術(shù)，它使用方便，只需將手指端輕輕放在傳感器上，摒棄了不便于運動狀態(tài)下測量脈搏的聽診器和吸附在人體的電極等老式測量方法，

3、利用光電信號來測量脈搏容量的變化，有鑒于此,根據(jù)目前的微電子、單片機和計算機技術(shù),我們通過對現(xiàn)有脈搏儀器的應(yīng)用狀況進行了調(diào)查,利用單片機研制成功一種便攜式脈搏儀。二、方案的設(shè)計比較與論證測量脈搏模塊：方案1：紅外光電二極管測脈搏：以紅外接收二極管、紅外放射二極管作為 傳感器，有脈搏是遮擋光線，無脈搏時透光強。該方案由信號拾取電路、低通濾波電路、二級放大器和比較器、波形整形電路圖級聯(lián)而成，電路龐雜且不易調(diào)節(jié)。其能耗很大，這樣就不適用于便攜，故不得不放棄此方案。方案2：由ti公司提供的路具有很大的放大倍數(shù)精密放大器中，該電路具有很大的放大倍數(shù)，輸出的信號經(jīng)運算放大器，會輸出一個大而穩(wěn)定的電信號，從

4、而完成脈沖的數(shù)據(jù)采集，此電路圖相對比方案1簡單，易實現(xiàn)，容易調(diào)節(jié)且所需元器件的性價比高。綜合考慮：我們采用方案2三、電路圖及有關(guān)設(shè)計文件1.信號拾取器：如圖所示，icla為單位增益緩沖器，用于產(chǎn)生2.5v的基準(zhǔn)電壓。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o.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)射強度就越大。2.低通濾波器： 根據(jù)二階低通濾波器的傳遞函數(shù)，可得： （1） 放大倍數(shù)為 h

5、=-r08/r06 =-22 （2）取0.707倍零頻增益計算高頻轉(zhuǎn)折頻率，即fh = 7.7hz （3）按人的脈搏最高為4 hz考慮，低頻特性是令人滿意的。需要說明的是，如果考慮c03的話，由此可見，c03沒有影響頻率特性的分析，它的作用只是隔直。3.二級放大器和比較器圖：二級放大器兼比較器如下圖所示。rpll用以調(diào)整系統(tǒng)的放大倍數(shù)，c6用以防止放大器自激。采用二級放大，零點漂移不很明顯，在o.1 v左右。所以將比較器的閾值電壓設(shè)計成o.25 v，以確保濾除干擾信號。4.波形整形部分： ic3a是cd4528型單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，有效脈寬為0.05 s其寬度由r22和c20決定。ic3b也組成

6、一個單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，脈寬為240ms。d2、dl和t3等組成一個或非門，如下圖所示： 5流程圖：6顯示電路：四、總結(jié)在這次的德州儀器（ti）杯大學(xué)生模擬及模數(shù)混合電路應(yīng)用設(shè)計競賽中，我們無從下手，到查找閱讀大量資料，有了一定的整體設(shè)計思路，再到在實驗室里的動手實踐，到最后完成設(shè)計看到整形后脈搏波形，經(jīng)歷了一段曲折艱辛，有苦有樂的過程。一次次的在實驗室廢寢忘食的奮斗一整天，一次次的出現(xiàn)困難顯示出之前基礎(chǔ)知識掌握的不牢固和經(jīng)驗的欠缺，而一次次的通過學(xué)習(xí)、動手而解決了問題的喜悅也是其他任何所不能代替的。尤其是當(dāng)最后在示波器上看到脈搏波形的時候，我們懷著忐忑的心情聽老師的評價，當(dāng)老師用了“很好”來肯

7、定的時候，我心中的喜悅消除了之前所有的疲倦、沮喪，感到一切的努力都是值得的。拿著自己制作的電路，我們百感交集，我們衷心地感謝老師讓我們真正掌握了真才實學(xué)，我們會帶著這種精神繼續(xù)投入到各項學(xué)習(xí)和研究中去！五、附 錄： i：所用主要芯片及元件清單名稱型號數(shù)值數(shù)量電阻-若干 電容- 若干放大器tlc2262-3放大器tlc2264-2放大器4528-2傳感器ir333-1傳感器bpw83-1二極管4148-3ii：參考文獻目錄譚浩強 著 c語言程序設(shè)計 清華大學(xué)出版社 2005年7月第三版盧慶林 主編 模擬電子技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2003年2月第二版盧慶林 主編 電子線路cad設(shè)計 重慶大學(xué)出版社 2010年4月重印郭強編著 液晶顯示應(yīng)用技術(shù)電子工業(yè)出版社 2000年3月第一版 沈建華 楊艷琴 翟驍曙msp430系列16位超低