【毕业设计】开题报告-便携式脉搏测试仪的设计

毕业论文设计开题报告题目便携式脉搏测试仪的设计姓名张波学号20110311114指导教师陈晓莉班级信工111所在院系职业教育师范学院2015年4月4日毕业设计（论文）开题报告表课题名称便携式脉搏测试仪的设计课题来源教师拟定课题类型工程设计类指导教师陈晓莉学生姓名张波学号20110311114专业电子信息工程课题的意义以及国内外发展状况1、课题的意义随着经济和科学技术的快速发展，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舒张和收缩产生的，在人体指尖，组织中的动脉成分含量高，因此光电式脉搏传感器的测量部位通常在人体指尖。光电式脉搏传感器是根据光电容积法制成的脉搏传感器，通过对手指末端透光度的监测，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。2、国内外发展状况随着科学技术的发展，脉搏测量技术也越来越先进，对脉搏的测量精度也越来越高，国内外先后研制了不同类型的脉搏测量仪，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。脉搏测量仪的发展主要向以下几个趋势发展（1）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的功能，但是对这些信号的分析和诊断还需要一些有经验的医生观察，进行分析后才能确认结果，浪费大量的人力，且由人为引入的误差较大。因此，未来脉搏自动检测的内容将更加详细，自动分析诊断功能也更强大。（2）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，测量更为准确。（3）多功能化越来越明显目前的脉搏测量仪，一般都具有测试血氧，心电图等等功能，单纯的脉搏测量仪已经很少见。随着电子技术的发展，脉搏测量仪必然可以实现更多的功能。近年来国内外致力于开发无创非接触式的传感器，这类传感器的重要特征是测量的探测部分不侵入机体，不造成机体创伤，能够自动消除仪表自身系统的误差，测量精度高，通常在体外，尤其是在体表间接测量人体的生理和生化参数。通过查阅资料发现目前主要的脉率采集有三种方法实现、采用反射式的红外管实现和采用压电陶瓷芯片实现。方法一采用一对红色发光二极管。随着心脏的搏动，人体组织半透明度随之改变。当血液送到人体组织时，组织的半透明度减小；当血液流回心脏，组织的半透明度增大。这种现象在人体组织较薄的手指尖、耳垂等部位最为明显。因此，本脉率计将红外发光二极管产生的红外线照射到人体的上述部位，并用装在该部位另一侧或旁边的红外光电管来检测机体组织的透明程度并把它转换成电信号。由于此信号的频率与人体每分钟的脉搏次数成正比，故只要把它转换成脉冲并进行整形、计数和显示，就能实现实时检测脉搏次数的目的。方法二采用反射式的红外管。现在市场上的脉率计普遍采用这种传感器来采集信号，因为此红外管接收和发射都在手指的同一侧，所以就不用考虑每个人手指情况不同所造成的麻烦了。但是同样的，对红外的知识了解相对匮乏，得到需要的信号也不太容易。方法三采用压电陶瓷片通过脉搏的跳动采集信号。随着心脏的搏动，人体手腕的脉搏和颈部的搏动较为明显，采用压电传感器放于上述部位，把压电传感器测得的信号转换成脉冲并进行整形、计数和显示，就能实现实时检测脉搏次数的目的。当脉搏跳动时，压电陶瓷片便会产生相应的信号，虽然这是一种很陈旧的方法，但是却很实用，测试的时候能够明显的观测到信号的变化。经过综合分析本设计采用方法三，采用压电陶瓷片通过脉搏的跳动采集信号。脉搏测量仪的设计，通过采集人体脉搏变化引起的一些生物信号，然后把生物信号转化为物理信号，通过相应的硬件电路及芯片来处理物理变化并存储脉搏次数。通过液晶屏或者数码管实时显示脉搏的信息。对测量仪的要求体积小，携带方便，使用简单直观，更适合家庭使用，且成本低，价格便宜。本课题的研究内容、方法、手段及预期成果1、本课题的研究内容（1）基本要求基于单片机设计完成的脉搏测试仪能够实时测量和显示脉搏频率,能够实时显示脉搏信号的波形图。（2）组成模块便携式脉搏测试仪主要包括有4部分压电传感器模块，放大滤波电路模块，单片机模块，LCD显示模块。（3）各模块功能及作用A压电传感器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，。B放大滤波电路由于光电传感器接收到的信号包括血压波信号，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，需要放大后才能提供给后级电路使用。C单片机单片机主要是控制电路，使用单片机使得系统的计时、计数和实时显示功能得到方便的实现。本设计中使用的是ADC0809，单片机系统软件主要包括主程序,数据采集子程序、数字滤波子程序、脉率计算子程序等。各子程序可单独调试,结构清晰,调用和扩展方便。当光电传感器采集的脉搏后，通ADC0809单片机电路将所采集的脉搏次数通过LCD显示出来。DLCD显示LCD显示的作用是能够实时显示脉搏频率和脉搏信号的波形图。2、本课题的研究方法与手段（1）硬件电路该设计是采用单片机板作为核心控制器，通过压电传感器采集信号后，经过滤波、放大等处理后，通过单片机A/D采样获取脉搏信号。测试仪采用LED液晶显示器实时显示每分钟的脉搏数以及脉搏信号波形动态图。整个系统框图如图1所示。压电传感器信号放大与滤波电路报警电路单片机AT89C51显示电路键盘输入图1便携式脉搏测试仪的系统框图当人的脉搏每跳动一次，薄膜式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，然后送入单片机，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。（2）软件设计本设计的软件流程图如下图2所示初始化按键扫描是否测量显示并存储测量数据显示脉搏波形图否否是是循环图2系统软件设计流程图3、本课题的预期成果（1）脉搏测试仪能够实时测量和显示脉搏频率。（2）能够实时显示脉博信号的波形图。任务完成的阶段安排及时间安排周次设计（论文）任务及要求第12周学习单片机原理及应用第34周掌握脉博测量原理第56周完成系统硬件设计第711周完成软件设计第1213周测试及改进第1416周撰写论文，准备答辩参考文献【1】魏立峰，王宝兴单片机原理与应用技术M北京北京大学出版社，2006【2】董尔令电子技术M北京科学出版社，2006【3】薛晓书单片微型计算机原理及应用M西安西安交通大学出版社，2004【4】孙梅生电子技术基础课程设计M北京高等教育出版社，1989【5】李德明低功耗便携式脉搏测试仪的电路设计湖北成人教育学院报2013第2期【6】李亚荣，于洪波智能脉搏测试仪系统设计电子测量与仪器学报2008第Z2期注1、课题来源分