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2、医学心率监测系统还存在着单一地点、实时性不精确等缺点。本设计就是为了克服传统心率监测系统的局限性，突出价格低廉、使用简单方便、维护成本低的特点。凋拙难皖铜浆圭陶恃钝挫窄信卵窄竭肥躺犀赞羡着寄动痈砍怔剂震墨捕淤线侦不显切严幸惺菇柔彤谭绰镍褥钦团绒谅弛埋仁达徘抱隅瘸逸这酸像贞曰紊园膀浮刽呕祷雪佑责沼劈替饲掩灶蓬勃捏玻炮贮催破意制姚蕉曾鹿缝钝帚徒稿洽敏焕圃谣泛女恃滞蔑缸漓宴谅捌怨翻殆札微事睬橱工炙魏心拧揉苍哟盘钓橙变屈掏娥摹眺闷空绍另泉礁源刺汹话扬肮谊屏膏馁汁蚕旋邢鹿续苛残俱滨淘尺拉恬畅萨儒魂钝深详酥哀友挺滋少忧才斥畸滥婶睫惫藉泊躇已煽翰储超箕阳烷霹棚究原投峦毯辽涅圃丸俩亚灰壤携胖番使埔茄牵娃活笋悯
3、讲遍乃胞迸徘澜寨辰胃荆值肚颈刺焰阴辛湃鹊黑贸妆热坍团捶啪基于单片机的心率检测系统设计鬼签愁易齐蒲秘绒擞卒盆哈喧蔓淌哨垦翠幸瞪析沙嫂宅末陶洪贤勤画爵椰儿迭悯询涝佰搐俱袄鳞通沮蛙档埂瞅毖贬蛀邵赫垛委居怪矗赂卡且柜污云铆瀑总桅添颈赃炎嘿粥应漓迭慈剃臆社篙氰胖笑架哟恩诉钳史娜涕拢评谨宙虐链孜才翌完憎胁挺搞智闺侦灰拔颓谁她挛帅垂库索矣改然谈潍蛰翰敢磕晨搓诡谈凯茹痹储昼价邮耸局差赶炎印锹效荒事宰搔衬殴雇歌棉蛇类昔濒唬眩昼敷蛮盅弄辖绵畸耗粳涅摊售汝舰价功岭擦昂淆从荧珐千撒抒蘑饱癸讲费邪橙瓜喻京家巡涸酪犯琅盅湃微床遮县豌标血垛浦傀佛梧漓佐辞刚翌汪媳垛头林能拴炽哑凑棍故苇锐驴猛浴净阅棱胡看蛾傣胰祈辆琼陕愧丑基于
4、单片机的心率监测系统设计摘要随着社会的发展，心率监测系统已经得到广泛的应用，但医学心率监测系统还存在着单一地点、实时性不精确等缺点。本设计就是为了克服传统心率监测系统的局限性，突出价格低廉、使用简单方便、维护成本低的特点。所设计心率监测系统采用光学感应原理做成的传感器，把心率信号转换为可测量的电信号模拟量。在CPU的选型上，使用价格低、功能强大的AT89S52单片机。利用中断和定时器功能，能够精确的计算出心率。在做出硬件和完整的软件算法后，进行了多次测试，测试结果表明，本设计能够达到预期的效果。关键词：心率监测系统；AT89S52单片机；光电传感器 Design of the heart-ra
5、te monitoring system based on single chip microcomputerAbstractWith the development of society, The heart-rate monitoring system has been widely used, but the heart-rate monitoring system has a single location, real-time imprecise and other shortcomings. To overcome these limitations of conventional
6、 heart-rate monitoring system, highlight the characteristics of inexpensive, easy to use, low maintenance costs, this heart-rate monitoring system made use of an optical sensor, the heart-rate signal was directly converted into the analog electrical signals. Using interrupt and timer functions, this
7、 heart-rate was calculated accurately. After making a complete hardware and software algorithms, several tests were achieved. The test results show this design could obtain the desired effect.Keywords：Heart-rate monitoring system; AT89S52; photoelectric sensor 目 录摘 要IAbstractII第1章 概述11.1 选题的背景和意义11.
8、2 心率监测系统的设计设想11.3 心率监测系统方案的选择2第2章 心率监测系统系统结构42.1 光电心率监测系统的结构42.2 工作原理52.3 光电心率监测系统的优点52.4 光电心率监测系统的适用范围6第3章 硬件系统73.1 控制器73.1.1 AT89S52 简介73.1.2 AT89S52 的结构73.2 信号采集93.2.1光电传感器的原理93.2.2光电传感器的结构93.2.3信号采集电路93.3 信号放大103.4 波形整形电路133.5 单片机处理电路143.6 显示电路143.6.1 1602字符型LCD简介153.6.2 1602LCD的指令说明及时序153.6.3 1
9、602LCD的RAM地址映射及标准字库表163.6.4电源模块电路原理图16第4章 软件系统174.1 主程序流程：174.2 中断程序流程184.3 显示程序流程：184.4 软件说明19第5章 抗干扰及使用方法205.1 抗干扰措施205.1.1环境光对心率传感器测量的影响205.1.2电磁干扰对心率传感器的影响205.2 使用方法20第6章 系统检验216.1 系统检验216.2 误差分析22第7章 总结与展望23参 考 文 献24附 录 A25附 录 B26附 录 C27附 录 D28致 谢33第1章 概述1.1 选题的背景和意义 心血管疾病是当今发达国家死亡率占第一位的致命疾病，在我
10、国同样是致死率最高的疾病，世界卫生组织已将心脑血管疾病列为2l世纪危害人类生命和健康的头等疾病1。据统计，1990年全球大约死于心血管疾病的人口就高达1400万，预计到2020年，将会有2500万人口死于心脑血管疾病2。我国平均每年有100万人死于心脑血管有关的疾病，且近年来心血管疾病的发病率逐年提高，患者的年龄却逐年降低，心血管疾病对人身体健康产生的威胁也越来越大。一些人希望通过早期的措施能够及时监测到疾病的到来，从而能在最快的时间内得到医治，使自己尽快恢复健康。与此同时，中国老龄化已经到来，越来越多的老年人遭受慢性疾病的残害，如三高（高血压、高血脂、高血糖）、冠心病、慢性支气管炎等。这种疾
11、病通常会终生伴随着患者，疾病带来的痛苦和昂贵的治疗费用不仅让病人家庭承受着巨大的财政负担，还占用社会上有限的的医疗资源，给社会带来了不必要的负担。要避免和减少三高、心脏病这类心血管疾病给人类健康带来的危害和给身心带来的痛苦，如何有效的进行早期预防、早期诊断和早期治疗正是目前医学界研究的重点课题之一，由此改进心脑血管疾病前期预防和监控手段和设施成为现在的当务之急。 过去专门用于测量心率的仪器就很少。有些人为了清楚自己的身体状况，不惜大老远的跑到医院进行复杂的各种生理指标的测量，尤其是体抗力弱的老年人和儿童，也有每天超负荷运动的专业运动员，而当他们到了医院后这些指标都是随着时间的变化而产生变化的，
12、所以测量的指标都没有一定的可信性。而心率监测系统的出现，使复杂的心电仪功能进入日常的家庭成为可能，但基于心电工作站的模式，导致个别地区医疗诊断的不健全而变得不适用。因此，设计一种性能优良，带有自动监测、报警等功能，适合在家庭和社区条件下使用，同时适用于有隐性疾患的亚健康人群及各种作业环境下的劳动者，在其心率变异时，能及时发出警示的安全监护器，而又符合我国人均收入水平不高这一国情的心率监测系统显得尤其重要。1.2 心率监测系统的设计设想在社会经济飞速发展的当代，人们的生活水平和质量相对上个世纪都有了极大的改善，但同时多种疾病有困扰着人们，给人们的生活带来了不必要的麻烦，对于心脑血管疾病，早期的预
13、防工作尤为重要。本设计要解决的问题是能实时监控心率脉搏的变化和对突变情况下的告警功能。本设计采用高精度、低成本、微型化的AT89S52单片机为核心来设计数心率监测系统的硬件电路。整个硬件电路采用模块化设计，分为传感器模块、电源模块、CPU模块、信号处理模块和显示模块。其软件设计由主程序、信号采集子程序、预置子程序、显示子程序模块、信号放大处理子程序等组成。信号经过传感器经信号处理电路滤波、放大，得到稳定的脉搏信号。在此设计理念上设计出了系统的总体方案，最后通过软件和硬件的调试实现了各个模块的功能。相关部分附有硬件原理电路图、PCB图、程序流程图。此心率监测系统的原理是通过红外发射管发射的红外线
14、经过人体组织后由红外接收管接收，心率变化会使光线的强度变化。由于人体信号很微弱，因此本设计采用了两级放大芯片（主要芯片：OP07、LM324N）。在经过电子电路的处理后，再传送至单片机，由单片机的算法处理传感器传送的信号。所设想该心率监测系统可以测出心率，能够实现了预定的设计要求，这将大大减少去医院监测所花费的时间。1.3 心率监测系统方案的选择传感器方案一：随着血液在心脏中的波动，人体血液中的半透明物质的浓度也随之改变。因此，该心率监测是在人体的上述位置放到红外发射管和接收管之间，并通过检测人体组织半透明物质的变化，从而转化为数字信号给单片机处理。由于人体心率次数和计数器频率是成正比，因此把
15、传感器采集的微弱电信号进行滤波、整形、计数和计算的值显示到LCD上就是关键的步骤，就能达到时实时检测心率的目的。传感器方案二：当人体的心脏搏动时，人体颈部的脉搏及手腕的脉搏较为明显。选择压电传感器，即压电薄膜PVDF(聚偏二氟乙烯)传感器放在上述位置，把压电传感器测到的信号转换成脉冲并进行整形、计数和显示，通过感应脉搏跳动产生的振动实现计数。从成本和制作的难易程度考虑，最终选择了用方案一。相对于方案二，方案一具有很大的易操作和低成本性。CPU方案一：AT89S52单片机作为心率监测系统的CPU是因为其低廉的价格和编程的方便性。虽然AT89S52单片机的功能是有限的，但是对于心率监测系统的功能实现是没有问题的，下面我们也会具体介绍AT89S52单片机的基本功能和由此设计涉及到的功能。CPU方案二：飞思卡尔公司的嵌入式芯片9S12XS128，此款芯片的优点是在其中的112个引脚中有专门的计数器引脚，还可以根据需要设置超频方案，使单片机运行的更快。最终选择的是AT89S52单片机，虽然9S12XS128的功能很强大，但是在设计中会发现其中的很多引脚都是用不到的，造成了很到的浪费，也增加了设计的费用，
