基于单片机的一种可穿戴心率仪的设计

论文总字数：14584字

摘 要

近年些来，随着电子信息科学与技术的发展和医疗设备的不断进步，可穿戴型电子医疗设备也随之迅速崛起，市场前景可观。可穿戴设备便携，功耗低，并且可以灵巧、实时地监测身体的健康状态。然而，心率是监测健康的主要指标，所以，本次毕业设计按照现在医疗设备发展的需要设计一款基于单片机的可穿戴的心率仪，检测人体的重要指标：心率。该设计从经济性和功耗方面考虑，采用51单片机作为主要控制芯片，使用红外光电传感器采集心率信号，再加上显示模块。指尖作为心率的采集部位，采集信号随后通过单片机分析处理后传送给显示模块，最终显示结果。

关键词：STC89C52，心率传感器，LCD显示器，红外光电传感器

Abstract:In recent years, with the development of electronic information science and technology and the continuous progress of medical equipment, wearable electronic medical equipment is also rapidly rising, and the market prospect is considerable. Wearable devices are portable, low in power consumption, and allow smart, real-time monitoring of your health. However, heart rate is the main indicator for monitoring health. Therefore, this graduation project designed a wearable heart rate meter based on the single chip microcomputer according to the needs of the development of medical equipment, which can detect the important indicator of human body: heart rate. The design from the aspects of economy and power consumption, using 51 microcontroller as the main control chip, using infrared photoelectric sensor to collect heart rate signal, plus display module. The fingertip is used as the collection site of heart rate, and the collection signal is then analyzed and processed by the single chip microcomputer and transmitted to the display module for the final display result.

Key words: STC89C52，Heart rate sensor，LCD display，Infrared photoelectric sensor

目录

1绪论 4

1.1课题背景及其意义  4

1.2 国内外的研究状况       4

1.3主要设计任务 5

2方案的论证选择与总体设计框架 5

2.1单片机芯片的选择 5

2.2显示方案的选择 5

2.2心率监测模块选择 6

2.3总体设计框架 6

3 硬件电路设计 6

3.1 STC89C52单片机核心系统电路设计 7

3.1.1 STC89C52主要特性 7

3.1.2 STC89C52单片机最小系统说明 8

3.2 LCD1602显示电路设计 9

3.3信号采集电路设计 11

3.3.1传感器简介 11

3.3.2滤波电路 12

3.3.3放大整形电路 13

3.4系统仿真图 14

4系统软件设计 15

4.1编程语言的选择 15

4.2系统软件程序流程图 15

5系统调试 16

5.1软件调试 16

5.2硬件调试 17

5.3调试结果及原因 17

5.4 实物测试 18

5.5测量结果与比较误差 18

结 论 20

参 考 文 献 21

致 谢 21

附录 23

I系统原理图 23

II系统主程序 24

1 绪论

1.1课题背景及其意义 

在我国古代，脉诊这种极具古老历史的诊断方法是具有特色的，并引起了国内外的重视，就是因为无痛无创伤的诊疗特点，这也是普通大众易于接受的原因。然而在长期不断地诊断实践中，这一诊疗方法也具有一定的缺陷。第一，只凭借医生手指感受到的脉象，加上医者的经验、自我感受、语言表达与医生的主观判断，从而对脉象诊断有偏差；第二，切脉这种技能很难掌握，且熟练程度不一；第三，无法保存与记录每位病人的脉象从而无法研究病理。因此，脉诊的精度与可行性就是受到了主观性与偏差性的影响，并且已成为中国医学应用、发展和传播的障碍。为了弘扬中医药，，实现更科学、更客观的促进脉诊的应用和发展，必须与现代科学技术相结合。

在我国，住院的病人每天都会由护士记录心率，方法就是用手指感触并记录病人手腕处脉搏的跳动次数。因为有很多病人需要测量，不会每个人都测量一分钟，一般是测量10s内心跳次数，再乘以6即可知心率，这样测量耗时不说且精度真是不敢恭维。为了准确快速的测量心率，很多心率测量仪被用于医学上，开发出了新的医学诊断方法。

1.2 国内外的研究状况      

近年来，全球电子医疗设备产业迎来了黄金发展时期，相关贸易往来频繁，达到7%左右的稳定增长速度。电子医疗设备已跻身于国际高新科技产业的焦点领域，竞争十分激烈，并且竞争焦点向技术、人才、管理、资本、服务等全方位展开。目前，我国电子医疗产业发展根基较弱，暂时不具有完整成熟的产业链，与发达国家相比较，能看出我国整体竞争实力偏弱，综合性强可靠性高的电子医疗产品与国外相比，明显存在一定差距，并由于尚未掌握部分核心技术，在国际产业竞争中只能处于不利地位。电子医疗设备是具有特色的新兴技术产业，其中，高新技术应用密集、学科交互密切、应用紧贴生活，可集中体现一个国家的技术综合应用并代表着国家在这一领域的最高水平。当下，全球电子医疗设备产业的科技创新不断快速发展，一些先进技术如电子、信息、网络、材料、制造、纳米等已加快了向电子医疗设备进军的步伐，不断有新高科技产品问世。回首国内，由于整体缺乏创新能力，不完备的创新制度与宏图规划，产学研医合作渗透不密切，因此这一领域的技发展水平与发达国家存在一定差距。提高我国的自主创新能力、扶持战略性新兴产业、建设创新型国家是我们首要战略，同时也需进一步对医疗卫生体制深度改革。电子医疗设备是完善医疗卫生体系的重要基础，具有长远的战略性，在全球已引起高度的追踪关注，已成为衡量国家科技发展和经济现代化水平的标准。

从心率计方面来讲，是心电机器的一部分，一般医院和一些医疗机构都会配备，然而很少有专门测量心率的器械，但随着生活质量的提高，人们对身体健康越来越重视，心率计无处不在的发挥作用，如实时监控病人心率、临床诊断以及体育赛事前的身体检测等。在不久的将来，心率计也将朝着轻型、便捷、高精度等贴近民生的方向发展。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：14584字