基于单片机的脉搏测试仪的设计

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基于单片机的脉搏测试仪的设计

作者：刘莹 李娜 冯暖

来源：《中小企业管理与科技·下旬》2011年第01期

摘要： 人体脉搏波包含了许多重要的生理和病理信息，尤其是与人体心血管系统相关的信
息，所以它是生物医学 检测中的一个重要的生理指标。中外医学对脉搏的研究都很重视。因
此，对脉搏波的准确、快速而方便地 检测，成为临床医学中的一个非常重要的研究方向。而高
质量脉搏信号的获取和有效的脉搏信号处理方法 对与疾病相关的参数的计算分析起着决定性的
作用。这里介绍的智能人体心率检测装置可以实现人体指端 的无创测量，测试过程简单，能精
确测量出心跳次数，实现数据显示上、下限报警功能。
关键词：单片机脉搏测试仪
1 装置组成及工作原理
此 设计以单片机AT89C2051为核心，由光电传感器采集脉搏信号，经过前置放大电路、
滤波电路、 积分和比较电路后得到与脉搏相关的脉冲信号，该脉冲信号作为中断信号交由单片
机进行脉冲周期的计算 。然后得出每分钟的脉搏搏动次数(即心率)，并在数码管上显示心率，
同时利用软件实现上下限报警功 能，在测量数据超过正常范围(如大于180次min或小于45次
min)时进行报警以提醒医生注意 。
2 装置硬件电路设计
2.1 传感器及信号处理电路
由于在人体指尖组织中的动脉成分含量高，而且指尖厚度相对 其他人体组织而言比较薄，
透过手指后检测到的光强相对较大，因此光电式脉搏传感器的测量部位在人体 指尖。将一对红
外发射与接收探头置于手指两侧，当动脉血管随心脏周期性的收缩和舒张，动脉血管的血 液容
积随之发生变化时，红外接收探头便接收到随心脏周期性地收缩和舒张的动脉搏动光脉冲信
号，从而采集到心脏搏动信号。
检测心率的传感器采用红外对管HRl068C-0 5Y2和PT331C。由于从人体手指采集到的生
理信号十分微弱，其幅度一般在微伏到毫伏的数量级 范围，而且在测试过程中由于肢体动作以
及较强的工频干扰而产生大量的噪声。同时要将采集到的脉搏信 号经过前置级放大电路进行高
倍放大，这就要求电路具有高增益和高共模抑制比，至少在80dB以上， 即集成运放要有很高
的共模抑制比和极低的零漂等，所选的电阻参数要尽量精确。放大电路由电阻网络和 OP07组
成。
由于内外噪声及50Hz工频干扰等因素，即使电路具有很 高的共模抑制比，但是脉搏信号
非常微弱，淹没在于扰信号中，由于脉搏信号主峰频率在1Hz左右，能 量较强的分量也在