便攜式脈搏檢測儀的設計與實現專

業：學

號：姓

名：指導教師：題目的意義及背景題目的設計要求設計方案總體概述電路詳細解析目錄題目設計的意義及背景為什么設計這個課題？社會的需求——體積小、質量輕，它可以替代用脈搏聽診器等進行測量的傳統方法，使用非常方便。

什么是脈搏波？脈搏波：人體心室周期性的收縮和舒張導致主動脈的收縮和舒張，是血流壓力以波的形式從主動脈根部開始沿著整個動脈系統傳播。采用什么樣的方法？光電容積法：光電式脈搏傳感器是根據光電容積法制成的脈搏傳感器，通過檢測透過手指的光強可以間接測量到人體的脈搏信號。光電式技術的應用及優點：結構簡單、無損傷、可重復性好。脈搏波檢測傳感器原理朗伯比爾(LamberBeer)定律：

物質在一定波長處的吸光度和他的濃度成正比。當恒定波長的光照射到人體組織上時,通過人體組織吸收、反射衰減后測量到的光強將在一定程度上反映了被照射部位組織的結構特征。下圖為手指的血液流動情況與光吸收量的系：脈搏波檢測傳感器原理脈搏主要由人體動脈舒張和收縮產生的,在人體指尖,組織中的動脈成分含量高,而且指尖厚度相對其他人體組織而言比較薄,透過手指后檢測到的光強相對較大,因此光電式脈搏傳感器的測量部位通常在人體指尖。因此可以認為光透過手指后的變化僅由動脈血的充盈而引起的,那么在恒定波長的光源的照射下,通過檢測透過手指的光強將可以間接測量到人體的脈搏信號。

光電傳感器結構剖析：

題目的設計要求和指標主要任務：a.設計完成主控電路，接收信號放大電路，濾波整形電路，顯示電路。b.液晶用nokia5110，該液晶使用簡單，連接只需６根線（除去背光）就可以工作。測量誤差：不大于±3次技術指標：采用3.6V電池供電，1分鐘完成測量后自動待機，直至撤離探頭并再次達到測試部位時自動啟動下一次測量。

題目的設計要求和指標預期目標：設計光電脈搏探頭，發射紅外光或紅光作為探測信號，照射到指尖等人體組織后，接收其透射或反射信號。能夠通過傳感器采集到人體指尖脈搏跳動的頻率，誤差每分鐘小于±3次，超過設定脈搏跳動次數自動報警。測試儀在測量狀態時，能在光電探頭達到合適測試部位時自動啟動測量，1分鐘完成測量后自動待機，直至撤離探頭并再次達到測試部位時自動啟動下一次測量。

紅外二極管發射出來的紅外光照到人體手指反射后，紅外接收管將接收到的反射光信號轉化為微弱的電信號，經TLV2463兩級放大，四階低通濾波將干擾信號濾除。由于轉化后的電信號并不是規則的波形，需要用施密特觸發器整形為方波，便于測試。單片機只能采集到正的電壓值，因此還需要對交流信號進行直流疊加使它成為正的電壓值。單片機在一分鐘內采集到的高電平次數近似為人體脈搏跳動的次數，將此值通過液晶顯示出來即完成測試。整體方案選擇檢測模塊

紅外二極管發出的光照射到手指，經過手指組織的血液吸收和衰減，反射后由光敏二極管接收。將光信號轉化為相應電信號。信號取樣電路如下圖。信號放大電路信號放大電路采用運算放大器TLV2463兩級放大，對微小電脈沖信號進行放大。它具有輸入阻抗高和輸出阻抗低以及調節電壓放大倍數方便等優點.濾波電路

濾波電路采用低噪聲運放OPA37GU構成，電路設計采用FilterProDesktop設計軟件，該軟件設計出精確的阻容參數達到很好的濾波效果。電壓比較電路

電壓比較器在設計中是將上一級波形整形為規則的方波。由比較器專用芯片LM339D構成。主控電路

使用LaunchPadMSP430單片機開發板。單片機面積小功能強大，通用I/O可獨立編程；可提供輸入、輸出與中斷（邊沿可選）的任意組合；所有尋址指令可對端口控制寄存器進行讀/寫訪問。LCD顯示電路

液晶使用nokia5110，該液晶使用簡單，連接只需６根線（除去背光）就可以工作。通過字模工具就可以寫英文字符、漢字等。并且該液晶為3.3V，與本設計的超低功耗單片機MSP430電平兼容。因此使用該液晶。主要電路模塊程序流程圖實物照片結論

本設計通過傳感器采集到人體指尖脈搏跳動的頻率，誤差每分鐘小于±3次，超過設定脈搏跳動次數自動報警。測試儀各項指標基本達到題目要求。這次設計不僅是對我們所學