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《基于.51單片機的脈搏心率測量儀-參考論文》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在應用文檔-天天文庫。
1、WORD文檔下載可編輯基于51單片機的脈搏測量儀摘要：脈搏心率測量儀在我們的日常生活中已經(jīng)得到了非常廣泛的應用。為了提高脈搏心率測量儀的簡便性和精確度，本課題設計了一種基于51單片機的脈搏心率測量儀。系統(tǒng)以STC89C51單片機為核心，以紅外反射式傳感器ST188為檢測原件，并利用單片機系統(tǒng)內部定時器來計算時間，由紅外反射式傳感器ST188感應產(chǎn)生脈沖，單片機通過對脈沖累加得到脈搏心率跳動次數(shù)，時間由定時器定時而得。系統(tǒng)運行中能顯示脈搏心率次數(shù)和時間，系統(tǒng)停止運行時，能夠顯示總的脈搏心率次數(shù)和時間。經(jīng)測試，系統(tǒng)工作正常，達到設計要求。關鍵詞：脈搏心率測量儀；STC89C51單片機；紅外反
2、射式傳感器一脈搏心率測量儀系統(tǒng)結構脈搏心率測量儀的設計，必須是通過采集人體脈搏心率變化引起的一些生物信號，然后把生物信號轉化為物理信號，使得這些變化的物理信號能夠表達人體的脈搏心率變化，最后要得出每分鐘的脈搏心率次數(shù)，就需要通過相應的硬件電路及芯片來處理物理變化并存儲脈搏心率次數(shù)。在硬件設計中一般的物理信號就是電壓變化。1.1光電脈搏心率測量儀的結構光電脈搏心率測量儀是利用光電傳感器作為變換原件，把采集到的用于檢測脈搏心率跳動的紅外光轉換成電信號，用電子儀表進行測量和顯示的裝置。本系統(tǒng)的組成包括光電傳感器、信號處理、單片機電路、數(shù)碼管顯示電路、電源等部分。1．光電傳感器即將非電量(紅外光
3、)轉換成電量的轉換元件，它由紅外發(fā)射二極管和紅外接收三極管組成，它可以將接收到的紅外光按一定的函數(shù)關系(通常是線性關系)轉換成便于測量的物理量(如電壓、電流或頻率等)輸出。專業(yè)資料分享WORD文檔下載可編輯2．信號處理即處理光電傳感器采集到的低頻信號的模擬電路(包括放大、濾波、整形等)。3.單片機電路即利用單片機自身的定時中斷計數(shù)功能對輸入的脈沖電平進行運算得出心率（包括STC89C51、外部晶振、外部中斷等）。4．數(shù)碼管顯示電路即把單片機計算得出的結果用四位一體數(shù)碼管顯示出來。5.電源即向光電傳感器、信號處理、單片機提供的電源，采用直流5V電源供電。1.2工作原理本設計采用單片機STC
4、89C51為控制核心，實現(xiàn)脈搏心率測量儀的基本測量功能。脈搏心率測量儀硬件框圖如下圖2.1所示：放大、整形電路ST188紅外反射傳感器四位一體數(shù)碼管顯示電路STC89C51主控制器復位電路晶振電路+5V電源圖2.1脈搏心率測量儀的工作原理當手指放在紅外線發(fā)射二極管和接收二極管中間，隨著心臟的跳動，血管中血液的流量將發(fā)生變換。由于手指放在光的傳遞路徑中，血管中血液飽和程度的變化將引起光的強度發(fā)生變化，因此和心跳的節(jié)拍相對應，紅外接收二極管的電流也跟著改變，這就導致紅外接收二極管輸出脈沖信號。該信號經(jīng)放大、濾波、整形后輸出，輸出的脈沖信號作為單片機的外部中斷信號。單片機電路對輸入的脈沖信號進
5、行計算處理后把結果送到四位一體數(shù)碼管顯示。專業(yè)資料分享WORD文檔下載可編輯圖3.3信號采集電路二.硬件系統(tǒng)2.1信號采集電路圖3.3是脈搏心率信號的采集電路，U2是紅外發(fā)射和接收裝置，由于紅外發(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，所以對R10阻值的選取要求較高。R10選擇470Ω同時也是基于紅外接收三極管感應紅外光靈敏度考慮的。R21過大，通過紅外發(fā)射二極管的電流偏小，紅外接收三極管無法區(qū)別有脈搏心率和無脈搏心率時的信號。反之，R21過小，通過的電流偏大，紅外接收三極管也不能準確地辨別有脈搏心率和無脈搏心率時的信號。當手指離開傳感器或檢測到較強的干擾光線時，輸入端
6、的直流電壓會出現(xiàn)很大變化，為了使它不致泄露到LM358輸入端而造成錯誤指示，用C4耦合電容把它隔斷[10]。當手指處于測量位置時，會出現(xiàn)二種情況：一是無脈期。雖然手指遮擋了紅外發(fā)射二極管發(fā)射的紅外光，但是由于紅外接收三極管中存在暗電流，會造成輸出電壓略低。二是有脈期。當有跳動的脈搏心率時，血脈使手指透光性變差，紅外接收三極管中的暗電流減小，輸出電壓上升。但該傳感器輸出信號的頻率很低，如當脈搏心率只有為50次/分鐘時，只有0.78Hz，200次/分鐘時也只有3.33Hz，因此信號首先經(jīng)耦合電容C4耦合，再由R5、C5濾波以濾除高頻干擾后，加到線性放大輸入端。2.2信號放大2.1放大器的介紹
7、LM358是由兩個獨立的高增益運算放大器組成?？梢允菃坞娫垂ぷ?，也可以是雙電源工作，電源的電流消耗與電源電壓大小無關。應用范圍包括變頻放大器、DC增益部件和所有常規(guī)運算放大電路。采用DIP8或SOP8封裝形式。專業(yè)資料分享WORD文檔下載可編輯每一組運算放大器可用圖3.4所示的符號來表示，它有5個引出腳，其中“+”、“-”為兩個信號輸入端，“V+”、“V-”為正、負電源端，“Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端
