基于单片机的数字人体心率计的设计与实现

1、摘要生物医学信号指标与人类健康密切相关。只有掌握规则，我们才能更好地解决人类健康问题。随着电子信息技术的发展和医学的不断进步，对高精度、便捷的生物医学信号电子检测设备的需求越来越大。心率和体温是人体的两个重要指标。这个心率计是根据所学知识制造的。设计了一种基于单片机的数字人体心率仪。考虑到可行性和经济性，决定采用51单片机作为主控芯片，红外光电传感器作为心率采集模块，18b20温度传感器，外加显示模块和功能选择模块进行体温采集。心率和体温的采集部分是指尖，采集的信号经过单片机处理后输出到显示模块显示最终结果。从硬件电路到程序设计，主要解决以下问题：1.心率信号由红外光电传感器采集，原始信号经两

2、级放大后，由比较电路整形，输出单片机能较好识别的脉搏波信号；2.单线温度传感器18b20采集体温信号，将采集到的数据计算后转换成温度，最后单片机输出体温测量结果；3.测量结果全部以数字形式输出。3位集成数码管显示结果，使得测量结果的读取简单而准确。4.按键和程序的结合使得心率仪和体温计之间的功能切换更加方便快捷。关键词：心率；体温；单片机；红外传感器；温度传感器摘要生物医学信号指标与人体健康密切相关，只有掌握了规律才能更好地解决人体健康问题。随着电子信息技术的发展和医学的发展，对高精度便携式生物医学信号电子检测设备的需求越来越高。心率和体温是人体的两个重要指标，基于制造心率计的知识。基于单片机

3、的数字人体心率仪的设计，从实现和经济方面考虑，决定采用51单片机作为主控芯片，采用红外光电传感器作为采集模块，心率和体温的采集采用18B20温度传感器简单，并有显示模块和功能模块。心率和体温的采样位置均在指尖，信号采集和处理由单片机输出到显示模块显示最终结果。硬件电路设计程序，主要解决如下几个问题33601、心率信号由红外光电传感器采集，经过两级通用原始信号放大，经比较电路整形，输出脉搏波信号，单片机识别效果更好；2、温度信号由单个温度传感器18B20采集，采集的数据通过转换最终转化为温度测量结果，单片机输出温度；3、测量结果以数字形式输出，3个数码管之一显示结果，读取的测量结果简单准确；结合

4、4、键和程序，心率计和体温计功能切换更方便。关键词：心率、体温、单片机、红外传感器、温度传感器内容摘要一抽象II目录四单线理论11.1选题的背景和意义11.2国内外研究现状及发展趋势21.3纸张结构总结32设计方案和演示42.1选项1 42.2备选方案2 52.3方案论证63硬件电路概述和元件介绍63.1硬件电路总框图63.2供应链管理模块73.3心率信号采集模块103.4体温信号采集模块153.5显示模块183.6功能选择模块234编程244.1主要编程244.2心率测试程序设计294.3体温测试程序设计345设计完成和整体调试415.1硬件电路的焊接和调试415.2程序的下载和调试435.

5、3调试中的干扰456摘要和展望466.1总交叉点466.2展望47参考文献48谢谢你50英镑附录1设计总电路图51附录2设计对象图52附录3程序列表54附录4外国文学和翻译69单线理论1.1选题的背景和意义心率是用来描述心动周期的专业术语。它是指基于第一个声音，每分钟心跳的次数。心率，被现代汉语解释为“心脏跳动的频率”。频率是在一个时间单位内发生的次数。这两种解释的结合是指心脏在一段时间内跳动的次数，即心脏在一段时间内跳动的速度。健康成人的心率为60 100次/分钟，其中大多数为60 80次/分钟，而女性略快。3岁以下的儿童通常每分钟超过100次。老年人行动缓慢。窦性心动过速定义为成人心率超过

6、每分钟100次(一般不超过每分钟160次)或婴儿心率超过每分钟150次。常见于正常人运动后，兴奋，兴奋，吸烟，饮酒和喝浓茶。也可见于发热、休克、贫血、甲亢、心力衰竭及应用阿托品、肾上腺素、麻黄碱等。如果心率在每分钟160到220次之间，通常称为阵发性心动过速。当心率低于60次/分钟(通常超过40次/分钟)时，就会出现窦性心动过缓。可见在长期从事繁重体力劳动的运动员中；病理表现包括甲状腺功能减退、颅内压升高、梗阻性黄疸以及洋地黄、奎尼丁或普萘洛尔过量或中毒。如果心率低于40次/分钟，应考虑房室传导阻滞。心率超过160次/分钟或低于40次/分钟的患者多为心脏病患者。患者经常出现心悸、胸闷和心前区不

7、适。应尽快进行详细检查，以便处理原因。体温是指身体内部的温度。人体的温度相对恒定。正常人的体温在24小时内略有波动，一般相差不超过1度。生理上，早上体温稍低，下午稍高。女性在运动、饮食、月经前或怀孕期间的体温略高，而老年人的体温较低。体温高于正常值称为发热，37.3-38摄氏度为低烧，38.1-39摄氏度为中度发热，39.1-41摄氏度为高热，41摄氏度以上为超高热。人体温度相对恒定是维持人体正常生活活动的重要条件之一。如果体温高于41摄氏度或低于25摄氏度，就会严重影响各种系统(尤其是神经系统)的功能活动，甚至危及生命。人体的生热和散热是由神经中枢调节的。由于正常体温调节功能障碍，许多疾病会

8、导致体温变化。可见，心率和体温是人体内非常重要的生命信息，与人体健康问题密切相关。及时检测心率和体温并观察其变化对疾病的诊断或预防具有重要意义。有鉴于此，我选择了基于单片机的数字人体心率仪作为毕业设计。本设计以51单片机为主控芯片，实现驱动传感器、信息处理计算和驱动数码管显示结果的功能，心率信号和体温信号分别由红外光电传感器和18b20温度传感器采集，最终结果由数码管显示。它是一种集心率测量和体温测量于一体的数字电子设备。1.2国内外研究现状及发展趋势近年来，全球医疗器械行业发展迅速，贸易活跃，平均增长率约为7%，约为同期国民经济增长率的两倍。作为全球高科技产业竞争的焦点领域，医疗器械产业正在

9、向技术、人才、管理、服务、资本、标准等领域扩展。与发达国家相比，我国医疗器械产业基础薄弱，产业链不完整，整体竞争力弱，基础产品的综合性能和可靠性存在一定差距，一些核心关键技术尚未掌握，在产业竞争中处于劣势。医疗器械是典型的高科技产业，具有高科技技术密集应用、交叉学科广泛、技术集成的显著特点。它是一个国家先进技术发展水平和技术集成应用能力的集中体现，是推动和引领多学科技术发展的重要引擎。目前，国际医疗器械领域的科技创新非常活跃。电子、信息、网络、材料、制造和纳米技术等先进技术的创新成果正日益渗透到医疗器械领域，创新产品不断涌现。然而，由于创新能力弱、创新体系不完善、产学研紧密结合，我国医疗器械科

10、技发展水平与发达国家相比还有很大差距。提高自主创新能力、培育战略性新兴产业、建设创新型国家的重要阶段，也是进一步深化医药卫生体制改革的关键时期。医疗器械是医疗卫生体系建设的重要基础。他们极具战略眼光，不断进取。它们的战略地位已被世界各国广泛重视，并已成为一个国家科技进步和国民经济现代化水平的重要标志。单就心率计而言，它一般属于心脏运动的一部分，常用于医院等医疗机构。测量心率的特殊仪器不多。然而，随着时代的进步和社会的发展，心率仪的应用越来越广泛。它广泛应用于患者监护、临床治疗和体育比赛。在未来的应用中，心率仪也将朝着高精度、轻量化、集成化、可视化、可控性等方向发展。适合在家庭和社区条件下使用。

11、目前，最广泛使用的温度计是众所周知的水银温度计。它具有精度高、使用简单、价格低廉的优点。然而，它也有汞污染严重和不方便监测的缺点。因此，电子温度计是在研究人员的不断研究下产生的，并迅速得到认可。它们正朝着数字化和集成的方向发展。1.3纸张结构概述从提出问题到解决方案，再到最终完成，论文详细描述了硬件电路、程序设计、调试等方面的设计。总体结构布置如下：第一章介绍了选题的背景和意义，并提到心率和体温是人体内非常重要的生命信息，与人体健康问题密切相关。及时检测心率和体温并观察其变化对疾病的诊断或预防具有重要意义。第二章针对问题提出了两种设计方案。经过论证，决定采用红外光电传感器采集心率信号，DS18

12、B20温度传感器采集体温信号，3合1数码管显示最终测试结果。第三章重点介绍和分析了所设计的硬件电路。整个设计分为五个模块：单片机模块、功能选择模块、心率信号采集模块、体温信号采集模块和显示模块。详细描述了每个组件的选择和使用。第四章用流程图和部分代码介绍了程序的实现过程，包括主要的程序实现过程和运行过程压力传感器用于采集心率信号，模拟温度传感器用于采集体温信号，液晶显示器显示结果。2.1.1设计理念(1)根据设计要求，主控芯片采用89C51单片机；(2)LCD 1602；用于显示心率和体温；(3)经放大整形后，采集的心率信号送至单片机；2.1.2硬件设计框图根据设计要求和设计思路，方案1的硬件电路设计框图如图2.1所示。51单片机模块模式选择模块压力心率信号采集模块1602显示模块AD590J体温信号采集模块图2.1方案1框图2.2选项2红外光电传感器用于采集心率信号，DS18B20温度传感器用于采集体温信号，3合1数码管用于显示最终测试结果。2.2.1设计理念(1)根据设计要求，主控芯片采用89C51单片机；(2)温