《便攜式心率監(jiān)測(cè)儀的設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、五邑大學(xué)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告題目：便攜式心率測(cè)試儀院系信息工程學(xué)院專業(yè)電子信息工程學(xué)號(hào)AP0905520學(xué)生姓名李曉勇指導(dǎo)老師陳鵬開(kāi)題報(bào)告日期2011/10/12便攜式人體心率監(jiān)測(cè)儀的設(shè)計(jì)1摘要多年來(lái)，心率監(jiān)測(cè)儀在心血管疾病的研究和診斷方面發(fā)揮出顯著的作用，它們所記錄的心臟活動(dòng)時(shí)的生物電信號(hào)，已成為臨床診斷的重要依據(jù)。目前，檢測(cè)心率的儀器雖然很多，但是能像本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)一樣實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量、便于攜帶、報(bào)警等多種功能的便攜式全數(shù)字心率測(cè)量裝置卻不多。本系統(tǒng)以AT89C2051單片機(jī)為核心控制芯片，光電式脈搏波傳感器采集信號(hào)，以七段數(shù)碼管作為顯示系統(tǒng)，經(jīng)信號(hào)處理電

2、路后脈沖送入單片機(jī)，由數(shù)碼管顯示心率。本文設(shè)計(jì)的人體心率監(jiān)測(cè)儀使用方便，只需將手指端輕輕放在傳感器上，即可實(shí)時(shí)顯示出每分鐘脈搏次數(shù)，特別適合體育訓(xùn)練和外出旅游等場(chǎng)合使用。采用紅外光學(xué)檢測(cè)法，能夠在運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下進(jìn)行心率測(cè)量。該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，安全可靠，系統(tǒng)通用性好，移植、擴(kuò)展方便，同時(shí)具有功耗低，體積小，操作簡(jiǎn)單，便于隨身攜帶等特點(diǎn)，適合家庭和社區(qū)醫(yī)療保健使用，對(duì)心血管疾病的早期診斷具有重要的意義。目前，現(xiàn)代的醫(yī)學(xué)電子儀器已不僅僅是單純的醫(yī)學(xué)電子測(cè)量?jī)x器硬件系統(tǒng)，而是基于電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的生理量檢測(cè)和分析系統(tǒng)。以往專門測(cè)量心率值

3、的儀器較少，能提供心率變異指標(biāo)的儀器更是寥寥無(wú)幾。人們?yōu)榱酥雷约旱倪\(yùn)動(dòng)或勞動(dòng)強(qiáng)度是否超負(fù)荷，尤其是老年人或運(yùn)動(dòng)員等，他們都得趕到醫(yī)院而不能實(shí)時(shí)測(cè)量和預(yù)知。而心電儀的出現(xiàn)，使心電圖機(jī)進(jìn)入家庭變成了可能，但基于心電工作站的模式，使個(gè)別地區(qū)的患者因醫(yī)院分析診斷系統(tǒng)的不健全，而變得不適用；基于嵌入式及DSP的心電監(jiān)護(hù)儀功能強(qiáng)大，但又因芯片價(jià)格的高昂而有悖于我國(guó)基本國(guó)情，不利于家庭的普及[4]。因此，一種性能優(yōu)良，帶有自動(dòng)監(jiān)測(cè)、報(bào)警等功能，適合在家庭和社區(qū)條件下使用，同時(shí)適用于有隱性疾患的亞健康人群及各種作業(yè)環(huán)境下的勞動(dòng)者，在其心率變異時(shí)，能及時(shí)發(fā)出警示的安全監(jiān)護(hù)

4、器，而又符合我國(guó)人均收入水平不高這一國(guó)情的心率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制顯得尤其重要?；谶@一目的，我設(shè)計(jì)的課題就是便攜式人體心率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。2系統(tǒng)統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)功能要求要求以AT89C2051單片機(jī)為核心控制芯片，光電式脈搏波傳感器采集信號(hào)，以七段數(shù)碼管作為顯示系統(tǒng)，經(jīng)信號(hào)處理電路后脈沖送入單片機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)警、數(shù)碼管顯示心率的頻率等功能。2.2研究方法心率與脈搏的聯(lián)系：心率與脈搏在身體正常的時(shí)候是相等的，只有在心臟出現(xiàn)疾病的時(shí)候出現(xiàn)。因此心率測(cè)量問(wèn)題可以轉(zhuǎn)化為脈搏的測(cè)量，而脈搏的測(cè)量有更容易實(shí)現(xiàn)特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中得到廣泛運(yùn)用。本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的有效測(cè)量范圍為5

5、0次－199次/分鐘。檢測(cè)的基本原理是：隨著心臟的搏動(dòng)，人體組織半透明度隨之改變：當(dāng)血液送到人體組織時(shí)，組織的半透明度減??；當(dāng)血液流回心臟，組織則半透明度增大。這種現(xiàn)象在人體組織較薄的手指尖、耳垂等部位最為明顯。因此，本心率監(jiān)測(cè)儀將紅外發(fā)光二極管產(chǎn)生的紅外線照射到人體的上述部位，并用裝在該部位另一側(cè)或旁邊的紅外光電管來(lái)檢測(cè)機(jī)體組織的透明程度并把它轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。由于此信號(hào)的頻率與人體每分鐘的脈搏次數(shù)成正比，故只要把它轉(zhuǎn)換成脈沖并進(jìn)行整形、計(jì)數(shù)和顯示，即可實(shí)時(shí)地測(cè)出脈搏的次數(shù)[6]。2.3設(shè)計(jì)方案(1)總體設(shè)計(jì)心率監(jiān)測(cè)儀由單片機(jī)AT89C2051、復(fù)位電路、時(shí)

6、鐘電路、傳感器與信號(hào)處理電路、顯示電路和報(bào)警電路等組成，如圖2.3所示。圖2.3心率監(jiān)測(cè)儀系統(tǒng)總框圖光電式脈搏波傳感器從手指獲取脈搏信號(hào)，通過(guò)前置放大和濾波電路，再經(jīng)過(guò)波形變換電路后，將脈搏信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)傳給單片機(jī)。顯示器將單片機(jī)處理后的信號(hào)顯示出來(lái)，同時(shí)每次脈沖的到來(lái)均響鈴，與脈搏同步。(2)傳感器與信號(hào)處理電路的設(shè)計(jì)其原理是利用光電信號(hào)來(lái)測(cè)量脈搏容量的變化。當(dāng)血管內(nèi)血容量變化時(shí)，組織對(duì)光的吸收程度相對(duì)發(fā)生變化，利用光電傳感器可測(cè)出這種變化，該變化反映出血液動(dòng)脈的基本參數(shù)情況（包括頻率、幅度、脈搏波形狀的改變）。根據(jù)郎伯特－比爾（lambert-be

7、er）定律，物質(zhì)在一定波長(zhǎng)處的吸光度和他的濃度成正比，當(dāng)恒定波長(zhǎng)的光照射到人體組織上時(shí),通過(guò)人體組織吸收、反射衰減后測(cè)量到的光強(qiáng)在一定程度上反映了被照射部位組織的結(jié)構(gòu)特征。光電式脈搏波傳感器可分為反射型光電式脈搏波傳感器和透射型光電式脈搏波傳感器?？衫冒l(fā)光二極管做光源，光敏晶體管做光檢測(cè)器件組成光電式脈搏波傳感器。將發(fā)光二極管和光敏晶體管分別放在組織的兩邊（透射法）或同一側(cè)（反射法），當(dāng)被測(cè)處血管中的血液流動(dòng)改變時(shí)，此處組織的透光率和反射率隨之變化，光敏晶體管就可將此時(shí)引起的光線變化轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)。反射型光電式脈搏波傳感器：光源和光敏元件處于被測(cè)部位

8、的同一側(cè)，光源所發(fā)處的光線經(jīng)指尖組織的反射有一小部分可以透過(guò)指尖組