基于脉搏信号的心率计算
数字信号处理课程研究报告xxxxx 院电气与自动化工程学院
、课题描述
已给定采集完毕的脉搏信号，使用MATLA分析脉搏信号，并计算其心率。
二、课题分析
本课题的任务是根据采集的脉搏信号计算心率。首先使用MATLA读取采集到的脉搏信
号，因为脉搏信号中存在基线漂移、工频干扰与肌电干扰，所以要设计滤波器滤除干扰，得到有用的信息，得到满意的脉搏信号波形后，计算心率。
三、课题设计
脉搏信号以文本格式存储，使用MATLA的load（）函数读取已经采集完毕的脉搏信号，应注意文件的路径与名字必须正确。
经查阅资料可知基线漂移的频率在0-0.5HZ ，工频干扰在50*kHZ（k 为正整数），而肌电干扰无法滤除。所以首先设计一个高通滤波器滤除基线漂移，而后再设计一个带阻滤波器滤除工频干扰。因为IIR 滤波器阶数更低、滤波效果更好，所以使用IIR 滤波器。又因巴特沃斯滤波器与其他几种IIR 滤波器相比，在通频带内频率响应曲线最为平坦，故选用巴特沃斯滤波器。
最后使用MATLA中的findpeaks （）函数捕获滤波后的脉搏信号的波峰，由波峰/总时间*60 求得其心率。
1.MATLAB脚本
MATLA程序如下：
clc;
clear;
x=load（ 'F：/ 丑永新_pulse.txt' ）;
nn=40;
x=x（1：nn,：）'; %取出1-40 行的所有数据
x=reshape（x,1,3000*nn）; %重新排列
x=x./1000; %各m\化为V fss=1000; %采样频率
N=length(x);
m=1:N;
figure
plot(m*ts,x)
title( ' 原始信号' );
pinpu(fss,x);
axis([0 5 0 1])
title( ' 原始信号的频谱' );
%接下来设计一个IIR 高通滤波器
fs=0.1;fp=0.6;wp1=2*fp/fss;ws1=2*fs/fss; %设置通带截止频率以及阻带截止频率Rp1=3;Rs1=40; %设置通带波纹与阻带波纹
[n1,wc1]=buttord(wp1,ws1,Rp1,Rs1);
[b1,a1]=butter(n1,wc1, 'high' );
figure
freqz(b1,a1); %滤波器的频率响应
title( ' 高通滤波器频率响应' )
y1=filter(b1,a1,x);
figure
plot(m*ts,y1)
title( ' 第一次滤波后时域波形' )
%接下来设计一个带阻滤波器, 步骤与前一个相似
fp1=47;fs1=49;fs2=51;fp2=53;
wp2=2*[fp1 fp2]/fss;
ws2=2*[fs1 fs2]/fss;
Rp2=3;Rs2=40;
[n2,wc2]=buttord(wp2,ws2,Rp2,Rs2);
freqz(b2,a2)
title( ' 带阻滤波器频率响应' )
y2=filter(b2,a2,y1);
figure
plot(m*ts,y2)
title( ' 最终滤波后的波形' );
%最后计算心率
%设置阈值
threshold=0.5;
%找出所有峰值,0.5*fss 为间隔时间，用以去除干扰峰值
[pks,locs] = findpeaks(y2, 'minpeakheight' ,threshold, 'minpeakdistance' ,0.5*fss);
hold on
plot(locs*ts,pks, 'x' );
%心率为峰值个数/ 总时间*60
count=length(pks)/(N*ts)*60
2. 设计结果
设计结果如下所示：
3. 结果分析
从原始的脉搏信号时域波形可观察出，信号的基线上下波动很大，而对比第一次滤波后的时域波形可以发现，滤波后时域波形的基线位置波动很小，滤波效果已经达到。再对它们的脉冲频谱进行观察，可以直观的发现，0-0.5HZ 之间的干扰被有效的滤除。
将原始脉搏信号局部进行放大，可以观察到信号的毛刺很多，对比第二次滤波后的波形可以发现，第二次滤波后的波形明显变得光滑，毛刺少了许多，滤波效果差强人意。
得到满意的波形后，使用fin dpeaks ()函数捕获其波峰，在MATLAB?序中已对其电压阈值与时间间隔进行了限制，去除了多余的干扰，捕获到了理想的波峰，最后进行了计算，求出心率为
90/min 。
四、课题总结
通过本次课题，我对滤波器的理解更加深入了一点，更加清晰的明白了滤波器的工作原理以及实质，对相关函数的使用与了解也有了一定程度的进步，获益良多。本次课题主要考查的还是学生对滤波器的理解程度以及对MATLABi关函数使用的熟练程度。本次课题有许
多不足之处，例如滤波器的设计远非完美，但是这需要大量的练习以及大量的工程经验来积累，所以本次课题的完成度已经让我满意。
呼吸频率 脉搏 心率
呼吸频率 1基本定义： 胸部的依次起伏就是一次呼吸，即一次吸气一次呼气。每分钟呼吸的次数称为呼吸频率。 2检测方法 计算呼吸频率时要密切观察被检者的胸部，用带有秒针的钟若表记录被测者半分钟的呼吸次数，然后把测得的次数乘以2，得到每分钟的呼吸次数，即呼吸频率。 3介绍 每分钟的呼吸次数.呼吸频率随年龄、性别和生理状态而异.成人平静时的呼吸频率约为每分钟16-18次;儿童约为每分钟20次;一般女性比男性快1-2次.它也是医生在临床诊断中的一项重要的诊断依据. 1.首先需要说明的是：心跳速度即每分钟脉搏次数。 儿童正常的脉搏速度，一般如下： 胎儿140-150次/分； 初生婴儿130-140次/分；
一个月至1岁110-130次/分； 2岁96-115次/分； 3岁86-105次/分； 7-14岁76-90次/分； 以上频率应该是在安静状态下，如果孩子活动或参加体育锻炼，心跳可以明显加快。 青老年 15-21岁76-85次/分； 21-60岁70-75次/分； 60岁以上67-80次/分； 另外还需要补充的是：一般女性心跳速度比男性快些，是正常的。心跳速度会受呼吸速度影响。心跳速度会受体温影响，即每升一度华氏便快十下（如下表）： 98F时心跳速度60/分 等于温度99F时心跳速度70/分 等于温度100F时心跳速度80/分 等于温度102F时心跳速度100/分 等于温度104F时心跳速度120/分 2．呼吸是人体内外环境之间进行气体交换的必需过程，人体通过呼吸而吸进氧气、呼出二氧化碳，从而维持正常的生理功能。
正常成年人每分钟呼吸16～20次，呼吸与脉搏的比是1：4，即每呼吸1次，脉搏搏动4次。小儿呼吸比成人快，每分钟可达20～30次；新生儿的呼吸频率可达每分钟44次。正常成人静息状态下，呼吸为12～20次/分，呼吸与脉搏之比为1：4。新生儿呼吸约44次/分，随着年龄的增长而逐渐减慢。 1．呼吸过速(tachypnea) 指呼吸频率超过20次/分而言。见于发热、疼痛、贫血、甲状腺功能亢进及心力衰竭等。一般体温升高l℃，呼吸大约增加4次/分。 2．呼吸过缓(bradypnea) 指呼吸频率低于12次/分而言。呼吸浅慢见于麻醉剂或镇静剂过量和颅内压增高等。 3．呼吸频率伴呼吸深度的变化呼吸浅快，见于呼吸肌麻痹、严重鼓肠、腹水和肥胖等，以及肺部疾病，如肺炎、胸膜炎、胸腔积液和气胸等。呼吸深快，见于剧烈运动时，因机体供氧量增加需要增加肺内气体交换之故。此外，当情绪激动或过度紧张时，亦常出现呼吸深快，并有过度通气的现象，此时动脉血二氧化碳分压降低，引起呼吸性碱中毒，患者常感口周及肢端发麻，严重者可发生手足搐搦及呼吸暂停。当严重代谢性酸中毒时，亦出现深而慢的呼吸，此因细胞外液碳酸氢不足，pH降低，通过肺脏排出co：，进行代偿，以调节细胞外酸碱平衡之故，见于糖尿病酮中毒和尿毒症酸中毒等，此种深长的呼吸又称之为库斯莫尔呼吸。心率
基于单片机的心率计设计
目录 摘要 (3) 英文摘要 (3) 1 引言 (4) 1.1 心率计的研究背景和意义 (4) 1.2 心率计的研究现状及发展动态 (4) 2 方案论证及元器件选择 (5) 2.1 研究内容及设计指标 (5) 2.2 方案设计与论证 (5) 2.2.1 传感器的选择与论证 (5) 2.2.2 信号处理方案选择和论证 (7) 2.2.3 单片机系统选择和论证 (8) 2.2.4 显示模块选择和论证 (9) 2.3元器件选择及其功能介绍 (9) 2.3.1单片机AT89S52 (9) 2.3.2红外传感器 (11) 2.3.3双运算放大器LM358N (11) 2.3.4 LCD12864 (12) 3 硬件系统设计 (13) 3.1 系统设计框图 (13) 3.2 信号采集电路 (14) 3.3 信号放大电路 (15) 3.3.1一级信号放大电路 (15) 3.3.2 电源模块设计 (16) 3.4 信号比较电路 (17) 3.5 LCD显示电路 (18) 3.6 记忆电路 (18) 3.7 键盘电路 (19) 4 软件设计 (19) 4.1 测量计算原理 (20) 4.2 主程序流程图 (20)
4.3 中断程序流程图 (21) 4.4 定时器T0，T1的中断服务程序 (21) 5 系统测试与结果分析 (22) 5.1 测试方法和仪器 (22) 5.2 仿真与焊接阶段 (23) 5.2.1 仿真阶段 (23) 5.2.2 焊接与完成阶段 (23) 5.3 测试数据与结果分析 (25) 5.3.1测量结果与分析 (25) 5.3.2几种主要系统干扰和影响 (27) 结束语 (28) 参考文献 (29) 附录一：心率计电路图 附录二：部分程序
接口实验报告-基于51单片机的脉搏温度测试系统-
摘要 接口实验报告 题目：脉搏波体温自动采集系统院（系）：电子工程与自动化学院 专业：仪器仪表工程 学生姓名： 学号： 指导老师：李智 职称：教授 20 年8月28日 I
摘要 本文介绍了一种基于51单片机的心率体温采集系统。首先介绍了51系列单片机的内部相关配置、工作原理以及编程方法，其次介绍了温度传感器PT100的相关测温方法以及通过红外光电传感器TCRT5000对射的方法来抓取人体脉搏信号。此次设计的电路部分主要包括：传感测量电路、放大电路、滤波整形电路、AD转换电路、控制电路、电源供电电路等。上位机为通过VC编程界面。通过上位机按键控制，将PT100及TCRT5000输入的微弱信号进行放大整形，最后AD采集转换传送给单片机，在上位机界面上显示相关体温及心率信息。 本次硬件设计基于比较稳定可行、低成本的设计思想，软件设计采用模块化的设计方法，并且详细分析了红外传感器TCRT5000应用于心率测量上以及PT100应用于温度测量上的原理及优点，阐述了其他各配合电路的组成与工作特点，并且通过仿真进行电路的可行性验证，最后完成实物电路的设计，使得本次课题的预期结果得以实现。 关键词：51单片机；传感器；仿真；AD转换
Abstract Abstract This paper introduced a heart rate and body temperature acquisition system that based on 51 single chip microcomputer. First the internal configurations of 51 single chip microcomputer are introduced. And the paper also tell how 51 single chip microcomputer works and how can we program on it. Then the method of using temperature sensor PT100 to get body temperature is introduced, and we use infrared photoelectric sensor TCRT5000 to get the pulse signal of human body.The design of the circuit mainly comprises sensing circuit, amplifying circuit, filtering and shaping circuit, AD converting circuit, counting and displaying circuit, controlling circuit, power supplying circuit and so on. When the keyboard is pressed, the system starts to get signal. The small signal from PT100 and TCRT5000 will be amplified and shaped. Then ad converter will change the analog signal into digital signal and send to 51 single chip microcomputer. At last LCD1602 will display the information of body temperature and heart rate. Keywords: Piezoelectric sensors；control circuit；counters；Multisim2001 simulation software control circuit. III
运动与脉搏的关系
《运动与脉搏的关系》一课教学设计 秦开二中王晓民 【教材分析】 《运动与脉搏的关系》一节的教学是在学完心脏之后的一节以探究为主，以培养学生学习一定的学习方法为主的探究课，通过对脉搏的产生的认探究，进一步认识心脏的泵血功能。 【学生分析】 七年级学生有一定的实践能力．有一定的分析推理能力，他们热爱生活，关心身边的事物，有积极探究的激情。但他们学习方法缺乏，急需学习方法的指引。通过合作，使学生在知识和能力都得到提高。 【教学重点】 举例说出脉搏和心跳的关系；说明运动和心跳、脉搏的关系及运动对心输出量的影响。 【教学难点】 举例说出脉搏和心跳的关系；说明运动和心跳、脉搏的关系及运动对心输出量的影响。 【教学目标】 知识目标：举例说出脉搏和心跳的关系；说明运动和心跳、脉搏的关系及运动对心输出量的影响。 技能目标：设计实验，探究脉搏与心率的关系。 情感目标：认同体育锻炼对身体健康的重要性，积极参加体育锻炼。 【教学准备】多媒体计算机，课件 【课前准备】分学习小组 师：为了学习的方便，我们以座位邻近为依据为学习小组。 每小组设组长一名，记时员一名，记录员一名，计算员两名。 设计理念:【把学生分成学习小组，便于充分调动所有学生的积极性，使每一个学生都投入到小组活动中。经过观察、比较讨论、结获取疑问，激发学生的探究意识。】 【教学流程】
１.猜一猜：多媒体出示2004年雅典奥会110米栏冠军中国刘翔（让学生根据提示的信息猜谜）。 2.欣赏视频：刘翔夺冠的精彩瞬间。善导――创设情境，培养学生兴趣，引入新课。 3.出示学习目标――明标。 4.根据学习目标确定本节课要解决的几个问题，让学生带着问题去自主学习，解决这些问题。――促思。 5.学生逐一解决这些问题。――精讲。 6. 试测脉搏。 师：如何正确测脉搏。老师用秒表计时，学生测量，并记录结果。 学生活动：1）、小组学生试测脉搏60秒，记录员记录。 2）、组长组织正确测量安静状态时的脉搏（60秒）――教师精讲如何测量脉搏，并展示正确测量脉搏的图片。 设计理念:【通过小组内练习，使每一名小组成员都明确自己的工作，顺利完成安静状态时脉搏的测量。】 7.脉搏与心率的关系？ 学生自学讨论小辞典与知识链的内容。 设计理念:【通过对问题的思考，依据熟知的生理知识做出较为正确的假设，通过对小辞典与知识链的自学与讨论，学会对脉搏的形成认识与心率的关系。】 8.探究“运动状态与脉搏变化的关系”的方案设计，请将方案补充完整，并回答问题。按照科学探究的步骤逐一完成。――善导，促思，精讲。 每小组选择一运动状态，并进行这一状态时脉搏的测量。 活动①.组长带领大家活动 ②.活动完成后，立刻测脉搏，测量者在自己记数的同时，感觉脉搏与安静状态比较，有何不同。 ③.记录员记录 ④.计算员对数据进行计算，此时，小组成员自测脉搏，并感知自己脉搏恢复正常时所需要的时间。 ⑤.小组成员间讨论小组内两次脉搏的变化，得出结论。 设计理念:【使学生在活动中，通过自评互评中成长。】 9. 小组间的讨论交流。
人体安静与运动中、运动后心率的测定
实验人体安静与运动时心率的测定 [实验目的]: 掌握人体安静时心率的测定方法，观察运动对心率的影响。 [实验原理]: 心率测定的方法有心音听诊法、指触法和心率遥测法。 心脏在活动过程中产生的心音可通过周围组织传递到胸壁，用听诊器在胸壁特定部位听诊能测量出心率，此为心率直接测量法。 在一个心动周期中，心脏的舒缩会引起动脉血管内的压力产生周期性波动，导致管壁发生搏动，并能以波的形式沿管壁向外周传播，且以心脏活动的周期一致。故用手指触摸到的身体浅表部位动脉搏动速率，通常可以间接代表心率，此为心率的间接测量法。 心率遥测法则是根据心脏活动时的电变化而采集心率的。心脏兴奋时的电变化传至体表，表面电极将心电信号接收后送入发射机，经接收机接收后显示。 [实验器材]: 听诊器、秒表、节拍器、POLAR心率遥测系统。 [实验内容] 1、安静时心率及脉搏测量 受试者静坐5 min。采用心前区听诊法直接测量心率。指触法测量脉搏时，通常将食指、中指和无名指放在受试者一侧手腕桡动脉搏动处。脉搏测量时先以10s为单位，连续测量3个10s，其中两次相同并与另一次相差不超过1次时，即认为是相对安静状态，否则应适当休息后继续测量，直至符合要求。然后，再测量30s脉搏乘于2，即为心率。 2、运动后即刻及恢复期脉搏的测量 令受试者按节拍器节律（30次/min）以2秒1次的速度连续做蹲起运动3min，取坐位测定运动后即刻、2min、4min和6min的脉搏。 3、运动过程中心率的测量 运动过程中心率的测量现常采用POLAR心率遥测法。首先，将带有传感发射器的胸带固定在胸前，松紧适度。再将手表遥测仪戴在手腕上，使“选择”键处于“测试”状态，按“使处于状态/起动-停止”键开始测定相对安静状态和运动过程中的心率变化。测试完毕，再按“使处于状态/起动-停止”键，手表遥测仪停止记录。最后，按“回忆、回收”键，手控提取记录数据或将数据输入到计算机进行分析处理。 4、基础心率、最大心率、心率贮备、靶心率和靶心率范围的测定 基础心率通常是早晨刚刚醒来尚未起床活动时的心率。 运动时运动强度与心率成正变关系，当人体进行大强度并持续一定时间的运动时，心率增加到极限水平，这就是最大心率。最大心率随年龄增长而逐渐减小，一般用220减去年龄来估算最大心率，或者HRmax=208-0.7×年龄。 最大心率与安静心率之差称心率贮备。如靶心率是运动训练或体育课，体育锻炼中欲达到的心率，如要跑10000m的心率控制在150次/分，则HR=150次/分即为靶心率，但靶心率控制十分困难，故体育实践中，常用靶心率的范围。有氧运动的靶心率范围是：安静心率+（最大心率-安静心率）×60% ～安静心率+（最大心率-安静心率）×80%。
(最新版)基于单片机的脉搏测量仪的设计开题报告毕业论文
本科毕业设计 （ 论文） 开题报告 题目： 基于单片机的脉搏测量仪 的设计 课 题 类 型：设计丁实验研究□论文口 学 生 姓 名： 学 号： 专 业 班 级： 学 院： 信息工程学院 指 导 教 师： 开 题 时 间 年月日 开题报告内容与要求 一、毕业设计（论文）内容及研究意义（价值） 随着科技发展的不断提高， 生命科学和信息科学的结合越来越紧密， 出现了各种新 颖 的脉搏测量仪器，特别是电子脉搏仪的出现，使脉搏测量变得非常方便。 脉诊在我 国已具有
2600 多年临床实践，是我国传统中医的精髓，但祖国传统医学采用“望、闻、问、切”的手段进行病情诊断，受人为的影响因素较大，测量精度不高。科技的创新，脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法，脉搏测量可利用电子仪器测量出精度更就的数据。人体脉搏信号中包含丰富的生理信息，也逐渐引起了临床医生的很大兴趣，达到了方便、快捷、准确的测量脉搏的目的。随着电子测量技术的迅速发展，现代电子测量仪器以极快的速度向数字化、自动化的方向发展。制成的脉搏测量仪器性能良好，结构简单，有较好的应用和推广价值。 脉搏测量仪的设计，必须是通过采集人体脉搏变化引起的一些生物信号，然后把生物信号转化为物理信号，使得这些变化的物理信号能够表达人体的脉搏变化，最后要得出每分钟的脉搏次数，就需要通过相应的硬件电路及芯片来处理物理变化并存储脉搏次数。在硬件设计中一般的物理信号就是电压变化。本系统的组成包括传感器、信号处理、单片机电路、显示电路、键盘输入等部分。 二、毕业设计（论文）研究现状和发展趋势（文献综述） 随着科学技术的发展，脉搏测量技术也越来越先进，对脉搏的测量精度也越来越高，国内外先后研制了不同类型的脉搏测量仪，脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法，脉搏测量可利用电子仪器测量出精度更就的数据。人体脉搏信号中包含丰富的生理信息，也逐渐引起了临床医生的很大兴趣，达到了方便、快捷、准确在测量脉搏的目的。随着电子测量技术的迅速发展，现代电子测量仪器以极快的速度向数字化、自动化的方向发展。制成的脉搏测量仪器性能良好，结构简单，有较好的应用和推广价值。而其中关键是对脉搏传感器的研究。起初用于体育测量的脉搏测试集中在对接触式传感器的研究，利用此类传感器所研制的指脉、耳脉等测量仪各有其优缺点。指脉测量比较方便、简单，但因为手指上的汗腺较多，指夹常年使用，污染可能会使测量灵敏度下降：耳脉测量比较干净，传感器使用环境污染少，容易维护。但因耳脉较弱，尤其是当季节变化时，所测信号受环境温度影响明显，造成测量结果不准确。过去在医院临床监护和日常中老年保健中出现的日常监护仪器，如便携式电子血压计，可以完成脉搏的测量,但是这种便携式电子血压计利用微型气泵加压橡胶气囊，每次测量都需要一个加压和减压的过程，存在体积庞大、加减压过程会有不适、脉搏检测的精确度低等缺点。 脉搏测量仪的发展主要向以下几个趋势发展： （1）自动测量脉搏并且对所得到的脉搏进行自动分析。目前很多脉搏测量仪都具有检测
小学五年级上册科学《测量呼吸、心跳和脉搏》教案
小学五年级上册科学《测量呼吸、心跳和脉搏》教案教学目标： 过程与方法 1、能够准确地测量自己在平静时、运动后、运动结束休息 3 分钟后1 分钟内呼吸、心跳和脉搏的次数； 2、会通过对数据的比较，发现呼吸和心脏、脉搏跳动的规律。知识与 技能 1、知道呼吸和心脏跳动之间的关系； 2、知道运动对呼吸和心脏跳动的影响。情感、态度与价值观 1、体会到运动会对身体带来影响； 2、意识到采集、分析数据是科学探究的一种重要的方法。教学准备 教师准备：手表或秒表、统计图表、风格不同的音乐学生准备：手 表、自制听诊器 教学过程设计 一、谈话导入 1、谈话：在以前的生活中，你对自己的身体有了哪些方面的了解？你还想知道些什么？ 2、提问：刚刚参加过一些运动，你感觉自己的身体发生了哪些变化？ 3、讲述：今天这节课我们就一起来测量我们的呼吸、心跳和脉搏。 二、测量呼吸、心跳和脉搏 1、测量活动指导。
（1）提问：怎么样算呼吸一次？指名让学生讲解并演示。怎么样可以测量到呼吸？ （2）提问：你有没有听到过自己心跳的声音？学生静坐体会。 教师讲述：利用合适的工具我们可以更清楚地听到自己和他人心跳的声音。分发课前制作好的简易听筒，分组听一听自己和同桌的心跳声音。 有力的心跳声音是一个人身体健康的标志。 （3）谈话：除了心脏在有力地跳动之外，我们身体上还有脉搏也在一刻不停地跳动着。怎么样来测量脉搏呢？ 方法指导：伸出自己的左手，掌心朝上，右手的食指、中指、无名指三指并拢，将指肚部位放在左手手腕外侧，大拇指自然地放在手背附近。这时，中指指肚就可以感觉到手腕处脉搏的跳动了。 学生自我尝试。 （4）讲解：在同一个时间内，心跳的次数和脉搏的次数是一样的。所以在测量时，我们只需要通过测量脉搏的跳动次数就可以知道心脏的跳动次数了。 2、预测：你静坐时一分钟呼吸和脉搏跳动的次数是多少？在活 动记录上作好记录 3、布置任务：每两个人组成一个小组，合作为自己和对方测量1 分钟呼吸和脉搏跳动的次数，并在科学活动记录上作好记录。建议可以一人测量自己的呼吸次数，另一人帮助测量脉搏的跳动次数。测量结束后交换。
基于单片机的心率检测系统设计
目录 1.引言 (2) 2.系统基本方案 (2) 2.1.系统总结构 (3) 2.2.各个部分电路的方案选择及分析 (3) 2.2.1.脉搏传感器部分 (3) 2.2.2.单片机选择 (3) 2.2.3.显示部分 (4) 2.3.系统各模块的最终方案 (4) 3.系统硬件设计 (5) 3.1.单片机处理电路 (5) 3.1.1.STC89C51系列单片机的主要性能特点： (5) 3.1.2 .C51系列单片机的基本组成： (6) 3.2.复位电路 (9) 3.2.1.单片机复位电路 (9) 3.3.振荡电路 (10) 3.4.脉搏传感器部分 (10) 3.4.1.HK-2000A 集成化脉搏传感器 (10) 3.4.2.脉搏传感器接收电路 (12) 3.4.3 .电源电路 (12) 3.5显示报警部分 (13) 3.5.1.数码管显示电路 (13) 4.系统软件设计 (14) 4.1 主程序流程的设计 (14) 4.2 定时器/计数器中断程序流程的设计 (15) 4.3 显示程序流程的设计 (16) 5.总结 (18) 参考文献 (19)
1.引言 心率是最为常见的临床检查与生理研究的生理现象,且包含两个人类生命的重要信息，那就是血管和心脏的生理状态。人体各器官的健康状况、疾病等信息将以某种方式出现在脉冲的脉冲条件。许多有诊断价值的信息，比如有关心脏、内外循环和神经等系统的动态信息，我们可以通过对脉搏波检测脉冲图包含大量的诊断价值信息,也可以用来预测一些身体器官结构和功能的转变趋势, 通过对脉搏的检测可以对如高血压和糖尿病等引起的血管病变进行评估。同时脉搏测量还为血压测量，血流测量及其他某些生理检测技术提供了一种生理参考信号[1]。 在医院临床护理和日常的中老年保健中,脉搏是一个基本的生活指数,因此脉搏测量是最常见的生活特征提取。近年来在日常监护测仪器,如便携式电子血压计,可以完成脉冲测量。但是这种便携式电子血压计利用微型气泵压力橡胶气球,每次测量都需要一个压缩和解压缩的过程,有体积庞大、脉搏检测的精确度低、加减压过程会有不适等等的不足。 人类心室周期性的收缩和舒张，导致主动脉收缩压和舒张压，使血流压力可以能够以波的形式从主动脉根部，就开始沿着人体整个动脉系统流动，这种波称为脉搏波。脉搏波所呈现出的不同强度、各种形态、速率不一和跳动节律等方面的综合信息,在很大程度上反映出人体心血管系统血液流动在许多生理和病理特点。 本设计使用系统使用HK - 2000集成传感器转换电压脉冲信号,脉冲信号调节使用后AT89S51单片机对信号采集和处理,在很短的时间内,测量人体每分钟的脉搏数,和心率实时显示,便于携带。达到的目的, 快速、方便、准确地测量心率。脉搏测量系统性能好,结构简单,性价比高,稳定的输出显示,更适应流行,适合家庭每天自我反省和医院护士的临床记录。 2.系统基本方案 心率检测系统的设计，一定要通过收集脉搏的跳动变化反映出人体的生物的信号，然后生物信号转变成物理的信号，能使物理信号表达人体的心率变化，最后要的出每分钟的心跳频率，就一定需要相应的硬件电路及芯片来处理物理变化
基于51单片机的心率计设计选题的目的和意义
选题的目的和意义： 在中医四诊(望、闻、问、切)中，脉诊具有非常重要的位置。它是我国传统医学中最具特色的一项诊断方法，历史悠久，内容丰富，是中医“整体观念”、“辨证论证”基本精神的体现与应用。医院的护士每天都要给住院的病人把脉记录病人每分钟心跳数，方法是用听诊器放在胸口处，根据心脏的跳动进行计数。为了节省时间，一般不会作1分钟的测量，通常是测量10秒内的心跳数，再把结果乘以6得到每分钟的心跳数，这样做还是比较费时，而且精度也不高。为了更方便以及更精确地反应出心率地正常与否，人类发明出了脉搏计。大大的翻遍了人类对于心脏类疾病的预防和治疗。脉搏波所呈现出的形态(波形)、强度(波幅)、速率(波速)和节律(周期)等方面的综合信息，在很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征,因此对脉搏波采集和处理具有很高的医学价值和应用前景。 国内外对本课题涉及问题的研究现状： 脉搏测量仪日常生活中已经得到了非常广泛的应用。早在1860年Vierordt 创建了第一台杠杆式脉搏描记仪，五十年代末，有人研制出以酒石酸钾钠压电晶片为换能器的脉搏描在我们的记器，将中医寸、关、尺的脉搏，通过换能器转换为电能加以放大描记，初步确定了中医弦脉、滑脉、平脉等的特征图形，1959年，进行高血压弦脉及其机制的研究。 六十年代初研制的“20型三线脉象仪”，首次实现了寸、关、尺三部切脉国内20世纪50年代初朱颜将脉搏仪引用到中医脉诊的客观化研究方面。此后随着机械及电子技术的发展，国内外在研制中医脉象仪方面进展很快，尤其是70年代中期，国内天津、上海、江西等地相继成立了跨学科的脉象研究协作组，多学科共同合作促使中医脉象研究工作进入了一个新的境界。脉象探头式样很多，有单部、三部、单点、多点、刚性接触式、软性接触式、气压式、硅杯式、液态汞、液态水等多种形式。目前脉搏测量仪在多个领域被广泛应用，除了应用于医学领域，如无创心血管功能检测、妊高症检测、中医脉象、脉率检测等等，商业应用也不断拓展，如运动、健身器材中的心率测试都用到了技术先进的脉搏测量仪。压力的任意调节和客观定量测定，以及与指感基本一致的压力脉象波型的描记。该仪器在临床试用取得大量的实验数据。之后，全国各地陆续研制出各种不同换能器（如半导体硅应变片换能器，电感式压力换能器，电阻抗式换能器）的脉象仪，不断提高换能器的灵敏度，精确度，并改进探头的造型。近年来有些单位还将声像图仪、频谱分析应用于中医脉象研究。七十年代初，中国医学科学院分院利用电子学的新进展，研制出性能较好的脉搏图机，所描记的脉搏图能反映出十余种脉象。为用脉搏图形识别这些脉搏打下了初步基础。七十年代末北京中医学院采用测量脉搏图参数，进行系统分析，来描述弦、滑、细、平等脉象的脉搏图特征，从定性推进到定量。八十年代初魏韧提出多因素脉图识别法，将切脉时医师的应指感觉分解为八种成分，其不同组合构成各种脉象。还研制出MTY-A型脉图仪，在传统的波形图外尚可描记各种取脉压力下的脉搏幅度趋势图及脉管粗细图，认为可综合上述八种指感成分，因而能反映出所有各种脉象。几乎世界上所有的民族都用过"摸脉"作为诊断疾病的手段。脉搏波所呈现出的形态(波形)、强度(波
基于单片机的心率设计设计
基于单片机的心率设计设计
毕业设计（论文）题目心率监测系统设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
基于单片机的心率计设计毕业设计论文
基于单片机的心率计设计 摘要 心率是指单位时间内心脏搏动的次数，包含了许多重要的生理、病理信息，特别是与心脑血管相关的信息，是生物医学检测中一个重要的生理指标，也是临床常规诊断的生理指标；因此迅速准确地测量心率便显得尤为重要。随着医疗水平和人们生活水平的提高，快速、准确、便携式心率计便成为一种新的发展趋势，同时伴随着单片机技术的发展，基于单片机的便携式心率计便不失为一个好的选择。 本心率计共有三大部分，分别为：传感器部分、信号处理部分、单片机控制部分。传感器部分采用光电式传感器实现对信号采集；信号处理部分则采用放大、滤波、波形变换等方法实现信号的有效处理；而单片机部分则实现对心率的计数和显示功能。通过这三部分的有效组合初步实现对人体心率的一个有效计数。 信号采集采用光电式传感器通过对手指末端透光度的监测，实现信号的采集；信号放大则采用四运放运算放大器LM324，波形变换采用555定时器构成反向施密特触发器；单片机控制模块则采用AT89C51微处理器和相关元器件通过C语言编程实现计数和显示功能。 关键词：心率，光电式传感器，信号处理，AT89C51
DESIGN OF HEART RATE METER BASED ON MCU ABSTRACT Heart rate is refering to the number in unit time of the heart beating, contains many important physiological and pathological information, especially information associated with cardiovascular, biomedical detection an important physiological indexes, and routine clinical diagnosis of physiological indexes; so quickly and accurately measuring heart rate appears to be particularly important. With the improvement of medical level and people's living standards, rapid, accurate and portable heart rate meter has become a new trend, accompanied by the development of SCM technology, will not be regarded as a good choice of meter based on microcontroller portable heart rate. Heart rate meter consists of three parts, respectively: sensor part, signal processing part, MCU control part. Part of the sensor using photoelectric sensor achieved the signal of the signal acquisition; signal processing part uses the amplification, filtering, waveform transform method to effectively d eal with; and part of SCM is to achieve counting on heart rate and display function. Through the effective combination of these three parts, an effective count of human heart rate is realized.. Signals were collected using photoelectric sensor through the monitoring of the degree of light at the end of a finger, to realize the signal acquisition; signal amplification four operational amplifier LM324 operational amplifier is used, the waveform transform the 555 timer constitute reverse Schmitt trigger; MCU control module is used AT89C51 microprocessor and related components by C language programming counting and display function. KEY WORDS: heart rate, sensor photoelectric, signal processing, AT89C51
人的正常血压和心率
人的正常血压和心率 人的正常血压和心率 一、低压是 60到90 高压90到140 心率是人体的正常脉搏(脉率)为：男性60～100次/分钟 女性70～90次/分钟 儿童约90次/分钟 新生儿140次/分钟 人体正常的呼吸频率为： 16次～18次/分钟 在安静状态下健康成人心率大约平均75次/分钟，正常成年人心率的波动范围为60-100/分钟，女性的心率较男性心率快，体力活动及精神兴奋时心跳都可增快。女性的心率较男性心率快，但任何事物都是相对的，例如经常从事重体力劳动或体育锻炼的人心率较慢，每分钟可小于60次，但这决不能说是一种病理状态，要全面考虑。 剧烈运动后，心率可达到120次/分，是正常的。运动员心脏储备好，心率一般小于60次/分 二、成人正常心率60－100次/分。按照世界卫生组织(WHo)建议使用的血压标准是：凡正常成人收缩压应小于或等于 140mmHg(18．6kPa)，舒张压小于或等于90mmHg(12kPa)。如果成人收缩压大于或等于160mmHg(21．3kPa)，舒张压大于或等于 95mmHg(12．6kPa)为高血压；血压值在上述两者之间，亦即收缩压在141— 159mmHg(18．9-21．2kPa)之间，舒张压在 人的正常血压是多少，高压多少？低压多少？ 1、正常血压是120/80； 2、高压正常值是90--140； 3、低压正常值是60--90；
4、压差20--60，40左右为好 及时了解各年龄段血压的正常值有助于患者及早发现高血压疾病，及早治疗。因为并不是所有的高血压都治不好的，原发性高血压就可以通过治疗恢复稳定，这是少数。 以下为中国人的平均正常血压参考值： 年龄收缩压（男）舒张压（男）收缩压（女）舒张压（女） 16—20 115 73 110 70 21—25 115 73 110 71 26—30 115 75 112 73 31—35 117 76 114 74 36—40 120 80 116 77 41—45 124 81 122 78 46—50 128 82 128 79 51—55 134 84 134 80 56—60 137 84 139 82 61—65 148 86 145 83 注：以上统计为98年完成的，如今在人平均血压有所增加。 如果发现血压高于正常值，则需要一个反复测量和监测的过程，如果确定是患有高血压，那么就需要进行一次全面的体检，确定病因并施以治疗。 标准心率 1、正常成年人安静时的心率有显著的个体差异，平均在75次/分左右(60—100次/分之间)。心率可因年龄、性别及其它生理情况而不同。初生儿的心率很快，可达130次/分 以上。在成年人中，女性的心率一般比男性稍快。同一个人，在安静或睡眠时心率减慢，运动时或情绪激动时心率加快，在某些药物或神经体液因素的影响下，会使心率发生加快或减慢。经常进行体力劳动和体育锻炼的人，平时心率较慢。近年，国内大样本健康人群调查发现：国人男性静息心率的正常范围为50—95次/分，女性为55—95次/分。所以，心率随年龄，性别和健康状况变化而变化。
基于单片机的心率计设计
目录 摘要 (3) 英文摘要 (3) 1 引言 (4) 1.1 心率计的研究背景和意义 (4) 1.2 心率计的研究现状及发展动态 (4) 2 方案论证及元器件选择 (5) 2.1 研究内容及设计指标 (5) 2.2 方案设计与论证 (5) 2.2.1 传感器的选择与论证 (5) 2.2.2 信号处理方案选择和论证 (7) 2.2.3 单片机系统选择和论证 (8) 2.2.4 显示模块选择和论证 (9) 2.3元器件选择及其功能介绍 (9) 2.3.1单片机AT89S52 (9) 2.3.2红外传感器 (11) 2.3.3双运算放大器LM358N (11) 2.3.4 LCD12864 (12) 3 硬件系统设计 (13) 3.1 系统设计框图 (13) 3.2 信号采集电路 (14) 3.3 信号放大电路 (15) 3.3.1一级信号放大电路 (15) 3.3.2 电源模块设计 (16) 3.4 信号比较电路 (17) 3.5 LCD显示电路 (18) 3.6 记忆电路 (18) 3.7 键盘电路 (19) 4 软件设计 (19) 4.1 测量计算原理 (20) 4.2 主程序流程图 (20)
4.3 中断程序流程图 (21) 4.4 定时器T0，T1的中断服务程序 (21) 5 系统测试与结果分析 (22) 5.1 测试方法和仪器 (22) 5.2 仿真与焊接阶段 (23) 5.2.1 仿真阶段 (23) 5.2.2 焊接与完成阶段 (23) 5.3 测试数据与结果分析 (25) 5.3.1测量结果与分析 (25) 5.3.2几种主要系统干扰和影响 (27) 结束语 (28) 参考文献 (29) 附录一：心率计电路图 附录二：部分程序
基于单片机心率计程序
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基于单片机的心率计设计
请在此处放置学校LOGO！！！ 基于单片机的心率计设计 学院：_______________ 专业：_______________ 姓名：_______________ 学号：_______________ 2013年月日
目录 摘要 (3) 第一章引言 (4) 1.1 心率计的研究背景和意义 (4) 1.2 心率计的研究现状及发展动态 (4) 第二章方案论证及元器件选择 (5) 2.1 研究内容及设计指标 (5) 2.2 方案设计与论证 (5) 2.2.1 传感器的选择与论证 (5) 2.2.2 信号处理方案选择和论证 (7) 2.2.3 单片机系统选择和论证 (8) 2.2.4 显示模块选择和论证 (9) 2.3元器件选择及其功能介绍 (9) 2.3.1单片机AT89S52 (9) 2.3.2红外传感器 (11) 2.3.3双运算放大器LM358N (11) 2.3.4 LCD1602 (12) 第三章硬件系统设计 (13)
3.1 系统设计框图 (13) 3.2 信号采集电路 (14) 3.3 信号放大电路 (15) 3.4 信号比较电路 (17) 3.5 LCD显示电路 (18) 3.7 键盘电路 (19) 第四章软件系统设计 (19) 4.1 测量计算原理 (20) 4.2 主程序流程图 (20) 4.3 中断程序流程图 (21) 4.4 定时器T0，T1的中断服务程序 (21) 第五章系统测试与结果分析 (22) 5.1 测试方法和仪器 (22) 5.2 仿真与焊接阶段 (23) 5.2.1 仿真阶段 (23) 5.2.2 焊接与完成阶段 (23) 5.3 测试数据与结果分析 (25) 5.3.1测量结果与分析 (25) 5.3.2几种主要系统干扰和影响 (27) 结束语 (28) 参考文献 (29) 附录一：系统仿真图
了解脉搏和运动的关系
了解脉搏和运动的关系 教学目标：1．了解脉搏和运动的关系 2．掌握简单判断运动负荷的知识 教学步骤： 测定脉搏是检测运动负荷常用的简便方法。 心脏是人体中非常重要的动力器官，我们全身流动的血液全靠心脏这个“马达”来推动。心脏每分钟跳动的次数叫心率，它是心脏功能的一种表现。 随着心脏的跳动，在特定部位皮肤表面可以摸到的动脉搏动称为脉搏。在正常情况下，脉搏每分钟跳动的次数(即脉率)和心率是一致的。 脉率受年龄、性别的影响。一般情况卜，女性比男性快，儿童比成人快。成人安静时的正常心率为70—80次／分。学龄儿童为80—90次／分。运动和情绪激动时可使脉搏加快，而休息，睡眠时则减慢。参加运动时，脉搏跳动得越快，说明运动越剧烈；但经常参加体育锻炼的人，山寸：心肌机能提高，在承受相同运动负荷 时，脉率比不经常参加锻炼的人低，而且恢复到正常水平所需的时间也比不经常锻炼的人短。因此，我们可以通过测定自己的脉率变化来判断锻炼负荷是否合适。 二，适宜运动脉率的判断及其测定
(一)适宜运动脉率的判断 人都有一个最高脉率，即使你进行非常吃力的运动，达到了最高脉率后也不能再增加了。最高脉率和年龄、体能水平有关。20岁以下的青少年，最高脉率一般为200次／分；而经常锻炼、体能水平好的青少年，最高脉率可以达到220次／分。最高脉率只有在参加最为激烈的运动时才会体现出来。通常，比较适宜的运动脉率应保持在最高脉率80％—50％的范围之内。 由于人们的体能水平存在一定差异，因此最为适宜的运动脉率也有所不同。我 们可以用下列公式计算出自己最为适宜的运动脉率： 适宜的运动脉率二(最高脉率—安静时脉率)65％+安静时的脉率 (二)脉率的测定方法 1。准备一块带秒针的表。 2．找到能摸到脉搏的部位。 3．运动停下来时即刻测定6秒钟的脉搏跳动的次数。 4．测量时准确地数6秒钟脉搏跳动的次数，再乘以10，就是此时的心率。 (三)注意的问题：由于刚刚停止运动后的1分钟内，心率下降得特别快。因此，运动停止后，要准确测定即刻脉搏，需要事先进行必要的练习，比较熟练地掌握测定脉搏的方法。否则会延迟测定即