【毕业设计】便携式脉搏测试仪的设计

答 辩 人：张 波,指导老师：陈晓莉,学 院：职业教育师范学院,班 级：信工111,学 号：2011031114,专 业：电子信息工程,便携式脉搏测试仪的设计,1 课题的意义及主要任务,4 系统软件设计,2 系统设计方案,5 总结,3 系统硬件设计,课题的意义： 随着生活水平的不断提高，人们对脉搏测量技术、测量精度的要求也越来越高，脉搏主要由人体动脉的舒张和收缩产生的，在人体的各个组织中动脉成分的含量很高，因此压电式脉搏传感器的测量部位通常在人体的动脉处，如胳膊。压电式脉搏传感器是根据压电效应制成的脉搏传感器，通过对人体脉搏跳动次数的监测，间接检测出脉搏信号。具有结构简单、无损伤、精度高、可重复使用等优点。因此设计一种便携式脉搏测量仪也随之成为一个重要课题。课题的主要任务：（1）能够实时测量和显示脉搏频率（2）能够实时显示脉搏信号的波形图,1 课题的意义及主要任务,系统设计框图,2 系统设计方案,当人的脉搏每跳动一次，压电传感器受到一个微小的压力后输出一个微小的电压，从传感器输出的微小电压经过放大电路放大后输出，然后再通过滤波电路滤掉测量时抖动带来的干扰信号，再经过整形电路整形后送入单片机，单片机对输入的脉冲信号进行处理后把结果送入LCD显示，脉搏每跳动一次，LCD显示的数值就会加1。,系统组成部分 该系统有以下7个部分组成：（1）信号采集部分：该部分的压电传感器采用的是压电薄膜力敏元件作 出信号输入的采集，将脉搏跳动信号转换为与此相对应的电信号。（2）信号处理电路部分：由于压电传感器接收到的信号除了脉搏的振动信号外，还有一些其他的干扰信号，为了便于对信号的检测和处理，需要对接收到的信号进行一级放大和滤波，提取出有效信号，同时因为转换后的电压为毫伏级信号，需要经过二级放大后才能提供给后级电路使用。（3）波形整形部分：将采集到的脉搏模拟信号转换成单片机可以处理的数字信号。,2 系统设计方案,系统组成部分（4）复位电路部分： 在进行下一次测量时要先清除之前的测量数据，所以按下开关之后，可重新进行60秒钟的测量，并显示其数字（5）晶振电路部分：利用单片机的机器周期对此进行延时来实现测量时间的定时。（6）显示电路部分：单片机处理得到的脉搏波动频率信息，最后在显示电路中直观地显示出来。所以，需要选用适合的显示设备及显示电路，来完成对一分钟内脉搏脉搏次数和脉搏信号的波形的显示。（7）报警电路部分：当一分钟的脉搏数小于60或大于120时，启动报警，蜂鸣器发出响声。,2 系统设计方案,信号采集单元图1 压电陶瓷片的符号及外观压电陶瓷片的外观和电路符号如图1所示。压电片包括三个部分，镀银层，压电陶瓷，以及铜片。外部压力作用于铜片时，压电陶瓷就可以感受压力而产生电信号，并最终通过镀银层将该信号输出。,3 系统硬件设计,信号调理单元,3 系统硬件设计,干扰可能会导致放大器的静态工作点偏移，甚至使放大器达到饱和，所以第一级放大器的放大倍数不能太高。因此还需要另一个放大器。为了滤去高频信号和外来的干扰，需要设计一个低通滤波器,另外还需要一个波形整形电路使模拟信号转换为单片机可以处理的数字信号。电路框图如下图所示：,信号调理单元,3 系统硬件设计,实际的电路组成如图所示：,一级放大,二阶滤波,二级放大,波形整形,报警电路,3 系统硬件设计,当一分钟的脉搏次数大于120次或小于60次时蜂鸣器发出响声，发光二极管发光，做出报警。电路如图所示：,当P2.4=0；P2.7=0时，启动报警。,显示电路,3 系统硬件设计,如图所示，液晶屏的4脚与单片机的P1.0进行连接，第5脚与P1.1进行连接，第6脚与P1.2进行连接。通过设定P1.0值来改变寄存器的选择状态。当P1.0=0时，选择指令寄存器；当P1.0=1时，选择数据寄存器。P1.1=0时，开始写入数据；P1.2的值从0变到1时，允许写入数据。,单片机控制电路,3 系统硬件设计,晶振,复位电路,将单片机内的16位定时/计数器T0作为定时器并设定定时周期。经过整形与放大后出来的脉冲信号接到单片机的P3.2口上，则定时器的开关由程序根据P3.2口上的状态进行控制。检测到P3.2口为低电平时，开启T0开始进行计时与计数。当完成一次脉搏测量后，要先通过RC复位电路来清楚上次的数据再进行下一次脉搏的测量。,总体电路图,3 系统硬件设计,主程序流程图,4 系统软件设计,系统通电后，先对系统进行初始化。初始化完成后判断P3.2是否为下降沿，不是就返回，是就进入脉搏信号的测量程序，然后把测量结果送人显示程序，如果脉搏跳动次数大于120或者小于60时，启动报警程序，如果数据正常则返回。,5 总结,完成情况 设计完成的电路，它可实现测出一分钟的脉搏次数，当脉搏数小于60或大于120时，会进行报警。本设计的系统编程采用C语言进行编程，用单片机