脉搏心率测量仪开题报告

论文题目 心率（脉搏）信号检测仪 一、选题背景和意义 随着我国社会老龄化的到来，城市中大量独居老人的健康监护问题越来越突出。心血管疾病作为老年人疾病中比例较高的病症，许多病情较轻的病人由于未及时进行检查，错过了宝贵的诊治机会，导致病情加重，严重者可能引起中风甚至危及生命。因此，预防此类疾病对老年人的健康具有重要意义。 二、国内外研究现状、发展动态 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，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。 在先进科学技术的推动下，医疗仪器的相关技术日新月异，全球医疗仪器的发展朝微小化迈进。便携式、低功耗的心率计会越来越受到人们的青睐。长期以来，各种静态的、动态的、随身携带的、远程遥控的心率计已经相继问世。由于心率和心率变异是临床心血管疾病诊断所需要的重要生理参数，有关心率和心率计的研究一直以来成为医学、电子学、工程技术领域科研的工作者们的涉足焦点。在国外到06年底，已经开始研究可佩戴式心率计。植入人体式心率计。国内的心率计产品由于受相关科学水平及生产设备的，功能和集成度不及国外。 脉搏测量仪的发展主要向以下几个趋势发展： 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血氧等其他功能，但是对于这些信号的分析和诊断还需要一些有经验的医生观察，进行分析以后才能确认结果，浪费大量的人力，且认为引入的误差较大。因此，未来脉搏自动监测的内容将更加详细，自动分析诊断的功能也将更加强大 数字化技术等先进技术的应用。 随着数字科学技术的发展，脉搏测量仪的集成度将更高，更便于携带。数字信号处理的运用将使干扰更小，测量更加准确。 多功能化越来越明显 目前的脉搏测量仪，一般都有测试血氧、心电图等功能，单纯的脉搏测量仪已经很少见到。随着电子技术的发展，脉搏测量仪必将实现更多的功能。 设计中使用到的系统利用压电陶瓷片将脉搏转化为电压信号，经过信号调理后利用ATS51单片机进行信号采集和处理，在短时间内，测量人体一分钟的脉搏数，并将心率进行实时显示，便于携带。达到了方便、快速、准确测量心率的目的。这样的脉搏测量系统性能良好，结构简单，性价比高，输出显示稳定，比较适应大众化，

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适合家庭进行自我检查以及医院护士进行每日的临床记录。 三、研究的内容及可行性分析 要直接测量心率数，操作上是有一定困难的，且精度不高。实际上我们会采用测量脉搏数，在人体指尖, 组织中的动脉成分含量较高, 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通常在人体指尖，即手指末端的血液脉冲与心率数是一致的，因此我们可以通过测量手指末端的脉冲数来得到心率数，这种方法被证明是科学可行的。 心率测试仪的第一部分基本功能： 心率信号由传感器模块进行采集；采集后的信号经过放大（滤除50HZ信号的干扰），进行整形后，得到幅值在0~5v的脉冲信号。 心率测试仪的第二部分基本功能： 可选用单片机进行心率测定，在数码管上显示出被测者心率，也可选用可编程器件仿真进行心率测定和显示。 该系统可分： 电源模块：给系统供电，当中包含单片机、各电路所需的正电，和给运放提供的负电压。 脉搏信号采集模块：脉搏信号采集模块主要用于采集测试者的脉搏，转换为电信号供后部分模块处理。 信号处理模块：信号处理模块包括信号放大电路，低通滤波器以及电压比较器。其功能为将前面有脉搏信号转换为TTL信号。这是本系统中最关键的一部分，也是设计的重点。 控制模块：控制模块以C8051F330为核心，主要负责计数心跳并计算一分钟的心跳次数，按键控制，显示控制。 四、论文拟解决的关键问题及难点 传感器： 脉搏传感器采集脉搏信息输出电压信号。 放大与整形电路： 将输出电压信号经信号放大电路对其进行放大。然后，将放大后

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的脉搏信号通过电压基准变化电路和过零比较器转换为单片机易于处理的脉冲信号。 心率测定与显示： 通过单片机编程对脉冲信号进行处理，实现对脉搏波动频率的测量和计算，最终在LED中直观地显示出来。 五、研究方法 综合各方面因素，决定采取光电传感器来抓取心率信号。 血液是高度不透明的液体，光照在一般组织中的穿透性要比血液中大几十倍，据此特点，采用光电效应手指脉搏传感器来拾取脉搏信号。反向偏压的光敏二极管，它的反向电流具有随光照强度增加而增加的光电效应特性，在一定光强范围内，光敏二极管的反向电流与光强呈线性关系。指端血管的容积和透光度随心搏改变时，将使光电三极管极管收到不同的光强，并由此产生的光电流均随之作相应变化。 六、论文的进度安排 1．第3周星期四之前，指导教师布置设计任务，讲解设计要求等相关内容，学生根据实验内容，确定整体方案，并进行参数设计计算，完成开题报告（20%），以班为单位提交元件清单，由指导教师签字后，到实验中心老师领取元件。 2．第5~9周，学生利用课余时间进行电路板的制作、电路安装调试。第九周星期五学生到实验室，将自己设计制作的作品第一部分进行演示，验收（30%）。 3.第9~16周，学生利用课余时间进行电路板的制作、电路安装调试。第16周星期五学生到实验室，将自己设计制作的作品全部进行演示，验收（30%）。 4、第17周周一前学生上交课程设计报告(纸质报告每人一份，报告电子版一份，由班长或学习委员统一收齐后，交给指导教师)。并统一由班长收齐元件上交给实验中心老师。 七、主要参考文献 [1] 廖惜春主编. 模拟电子技术基础. 华中科技大学出版社，2008 [2] 许秀平主编. 数字电路与逻辑设计.2010 [3] 蔡启明. 便携式自动心率检测仪的设计[J]. 数据采集与处理 1995, 10(2) 3

八、指导教师意见 签名：汪晓东 2013 年12 月20 日 九、开题审查小组意见 开题审查小组组长签名： 2013 年 12月 20 日 4