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一种便携式单片机控制液晶显示型心率计设计

一种便携式单片机控制液晶显示型心率计设计

本文摘要:章节 过去人们测量脉搏时常用的方法是用于测量脉搏的听诊器,或者用于导电在人体上的电极等老式测量方法,这些方法毫无疑问都不便于室外场所用于。本心率计在设计时就充份考虑到了这一点。它使用红外线来展开检测收集人体的脉搏,检测的部位为被检测人的给定一个手指或者是耳垂。 检测的基本原理是:随着心脏的跳动,人体的组织半透明度随之转变。当血液送往人体的组织时,的组织的半透明度增大;当血液流往心脏,的组织的半透明度减小。这种现象在人体的组织较薄的手指尖、耳垂等部位尤为显著。

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章节  过去人们测量脉搏时常用的方法是用于测量脉搏的听诊器,或者用于导电在人体上的电极等老式测量方法,这些方法毫无疑问都不便于室外场所用于。本心率计在设计时就充份考虑到了这一点。它使用红外线来展开检测收集人体的脉搏,检测的部位为被检测人的给定一个手指或者是耳垂。

  检测的基本原理是:随着心脏的跳动,人体的组织半透明度随之转变。当血液送往人体的组织时,的组织的半透明度增大;当血液流往心脏,的组织的半透明度减小。这种现象在人体的组织较薄的手指尖、耳垂等部位尤为显著。因此,本心率计将红外发光二极管产生的红外线照射人体的上述部位,后用装有在该部位另一侧或旁边的红外光电管来检测机体的组织的半透明程度并把它转换成电信号。

由于此信号的频率与人体每分钟的脉搏次数成正比,故只要把它转换成脉冲并展开整形、计数和表明,就能构建动态检测脉搏次数的目的。硬件电路设计  笔者设计的这款便携式单片机掌控液晶显示型心率计,硬件整体电路如图1右图。它可分成两个大的电路组成部分,即心率收集处置电路和单片机掌控表明部分。

图1心率收集处置电路  心率收集处置电路如图2右图。该部分电路主要由脉搏次数红外检测收集电路模块、信号抗干扰电路模块、信号整形电路模块等三个主要的电路模块构成。其中,红外线发射管D1和红外线接管管Q1构成了红外检测收集电路;R2与C1、C2与C3、R4与C4和IC1a联合包含了信号抗干扰电路组,它们分别分担了对信号的较低通滤波、阻碍光线的光电隔绝、瓦解高频阻碍的杂讯等任务。另外,IC1b、C5与R10、IC1c则联合构成了信号整形电路模块。

图2心率收集处置电路工作的基本过程如下:  首先,红外检测收集电路中D1升空红外线,而Q1则接管适当的组织的半透明度,同时切换为电信号。由于脉搏一般在50次/分~200次/分之间,对应的频率范围在0.78Hz~3.33Hz之间,因此经红外检测收集到并切换获得的电信号频率就非常低。为了避免信号因外界高频信号阻碍而使检测结果有误,信号就必需再行展开较低通滤波,以便滤出绝大部分的高频阻碍。电路中使用R2和C1来已完成杂讯高频阻碍的任务。

  然后,由于本心率计设计的限于场所为室外,因此它必定不会遇上强劲光辐射的情况。为了防止在接管长时间脉搏红外线时受到强光的阻碍,电路中设计用于C2、C3背靠背串联构成的双极性耦合电容包含一个非常简单的光电隔绝电路,从而构建了对于阻碍光线的隔绝。此外,为了避免前面对于高频阻碍杂讯的过于完全,电路中还设计相连了由IC1a、R4、C4构成的截止频率为10Hz左右的低通滤波器电路,以便更进一步杂讯阻碍,同时将前面的信号缩放200倍左右。经前面处置获得的信号为变换有噪声的脉冲正弦波,接下来必需对这个信号经过整形。

趁此机会通过较为器IC1b将正弦波转换成方波。利用R8可以构建将较为器的阈值调定在正弦波的幅值范围之内的目的。接下来,从IC1b的7插槽输入的方波信号经C5、R10包含的微分电路,展开微分处置后将沦为正负相间的钝脉冲。

为了平稳脉冲的输入,电路设计时是将此脉冲输出到单稳多谐振荡器IC1c的转换器输出末端,并利用IC1c的输入来作为后近于工作的实际用于脉冲。  IC1c在工作时,凡有输出信号时,它不会在输出信号后沿来临时输入高电平,从而使C6通过R11电池。约持续20ms之后,IC1c相位差输出端的电位会因C3充电电流增大而减少,当此电位高于反互为输出端的电位时(钝脉冲已过去很幸),IC1c就将转变状态并再度输入低电平。

这20ms的脉冲时间是与脉搏实时的,这种脉冲在电路工作时是与红色发光二极管D3的闪光情况比较不应的。


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