基于單片機的脈搏計測量儀的設(shè)計

陳宇 黃冬林 周贊

摘 要：如今生命科學和信息科學的結(jié)合越來越緊密，脈搏測量儀的設(shè)計，必須是通過采集人體脈搏變化引起的一些生物信號，然后把生物信號轉(zhuǎn)化為物理信號，最后要得出每分鐘的脈搏次數(shù)，就需要通過相應(yīng)的硬件電路及芯片來處理物理變化并存儲脈搏次數(shù)。本設(shè)計的組成包括傳感器、信號處理、單片機電路、顯示電路、鍵盤輸入等部分。采用單片機STC89C52為控制核心，實現(xiàn)脈搏測量儀的基本測量功能。

關(guān)鍵詞：51單片機；脈搏測量；智能

1.設(shè)計背景及意義

雖然脈診具有簡便、無創(chuàng)、無痛的特點易為患者接受，然而切脈單憑醫(yī)生手指感覺辨別脈象的特征，受到感覺、經(jīng)驗和表述的限制。影響了對脈象判斷的規(guī)范化，所以脈診的這種定性化和主觀性，大大影響了其精度與可行性，成為中醫(yī)脈診應(yīng)用、發(fā)展和交流中的制約因素。目前脈搏測量儀在多個領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，除了應(yīng)用于醫(yī)學領(lǐng)域，商業(yè)應(yīng)用也不斷拓展，如運動、健身器材中的心率測試都用到了技術(shù)先進的脈搏測量儀。

2.系統(tǒng)總體方案的選擇

2.1主控模塊的選擇

本設(shè)計中采用選用是51系列單片機作為主控芯片。采用51系列的單片機，該單片機是一個高可靠性，超低價，無法解密，高性能的8位單片機，32個IO口，且STC系列的單片機可以在線編程、調(diào)試，方便地實現(xiàn)程序的下載與整機的調(diào)試。

2.2傳感器的選擇

采用光電傳感器提取人體脈搏信號，授予手指組織可以分成皮膚、肌肉、骨骼等非血液組織和血液組織，其中非血液組織的光吸收量是恒定的，而在血液中，靜脈血的搏動相對動脈血是十分微弱的，可以忽略，因此可以認為光透過手指后的變化僅由動脈血的充盈而引起，那么在恒定波長的光源的照射下，通過檢測透過手指的光強將可以間接測量到人體的脈搏信號。

2.3系統(tǒng)整體概述

系統(tǒng)總體設(shè)計由STC89C52、按鍵、LCD1602、光電傳感器、時鐘模塊、運放等構(gòu)成，系統(tǒng)設(shè)有四個按鍵，可以設(shè)置上下限脈搏數(shù)，當超過范圍的時候單片機會驅(qū)動蜂鳴器發(fā)響，脈搏測量的時候需要人把手輕輕的按在光電傳感器上面，由于人脈搏跳動的時候，血液的透光性不一樣會導致接收器那邊接收的信號強弱不一樣，間接的把人脈搏信號傳回，通過運放對其進行放大、整形后連接到單片機的IO口，單片機利用外部中斷對其進行計數(shù)，最終換算成人一分鐘脈搏的跳動次數(shù)，最終顯示在液晶屏上。

3.系統(tǒng)主控電路設(shè)計

圖為單片機最小系統(tǒng)電路圖，單片機最小系統(tǒng)有單片機、時鐘電路、復位電路組成，時鐘電路選用了12MHZ的晶振提供時鐘，作用為給單片機提供一個時間基準，其中執(zhí)行一條基本指令需要的時間為一個機器周期，單片機的復位電路，按下復位按鍵之后可以使單片機進入剛上電的起始狀態(tài)。圖中10K排阻為P0口的上拉電阻，由于P0口跟其他IO結(jié)構(gòu)不一樣為漏極開路的結(jié)構(gòu)，因此要加上拉電阻才能正常使用。