论文总字数：24144字

目 录

一 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 心率监测设备的研究现状 1

二 心率监测测试仪设计 4

2.1总体设计 4

2.2 硬件的各模块的设计 4

2.2.1 心率传感器模块 5

2.2.2 STM8S103F3P6单片机 7

2.2.3 USB 转 TTL 模块 8

2.2.4 总原理图 9

三 系统软件设计 10

3.1 下位机程序设计 10

3.1.1 IAR For STM8 11

3.1.2 STM8S103F3P6程序设计 12

3.2 上位机程序设计 16

3.2.1 LabVIEW 16

3.2.2 心率计算 18

3.3.3 波形显示 19

四 心率检测传感器的实验分析 22

4.1 心率检测传感器的制作 22

4.1.1 Pulse Sensor心率传感器测试 22

4.1.3 通信测试 22

4.15 总体测试 23

4.2 实验方法设计与安排 23

4.2.1 干扰减弱措施 24

4.2.2 实验方案 25

4.3 实验数据分析 26

五 总结和展望 27

参考文献 29

致谢 30

附录 31

基于单片机的心率测试仪设计

严奕辰

，China

Abstract: The heart rate index is an important index for modern society to judge whether it is healthy or not. It is an important part of modern medical examination. The design of heart rate tester based on singlechip can not only be used in modern medical treatment, but also can be monitored in real time by embedding wearable equipment in daily life. It is a very valuable and practical research. This subject puts forward the design of heart rate tester based on single chip microcomputer. Based on the analysis of the current research status of the heart rate tester design, the overall design scheme of the heart rate tester is formulated. On the basis of the overall design scheme, the concrete realization path and function module are determined. After that, we deal with the analog signals of the heart rate signal detected by the external sensor by the STM8 chip, and send the processed data to the PC end of the upper computer, and program by LabVIEW in the upper computer to realize the display of heart rate and the display of the heart rate waveform.

Key words: Single chip microcomputer; heart rate; sensor; LabVIEW

一、绪论

1.1 研究背景

伴随着时间的流逝，也伴随着我国科学技术向更快更好地方向发展，便携式或可穿戴式设备越来越普及，因此对医疗设备的要求也逐渐转向便携式。人体心脏是否在正常的工作我们可以通过心率值这一参数来诊断，心率值也是评判这一体征的重要参数^[1]之一。与此同时，体力劳动强度和脑力劳动的强度我们也可以通过心率值来量化显示。正因为如此，我们可以通过测量心率来很好的评判受试者的生理状况。心率测量应用在心血管疾病的研究和心血管疾病的提前诊断中发挥重要作用。现在大多数的研究已经心率中所蕴含的丰富的生物电信号作为了临床诊断的重要参考数据。在电子科技的在已可以量化的速度向着更高层次发展的同时，许许多多的研究人员都参与了生命科学和信息科学的应用与研究，使它们集合的越发紧密了，为了人类健康的发展做出了重要贡献。虽然古老的手动听诊器相较于现代化的设备更加的低廉，但是通过这种方法进行测试，需要动用过多的人力物力，在医生或者监护人员缺少的情况下测量不方便，极大程度上影响了心脏疾病的预防与诊断。因为这样，所以研究一种方便的心率表便显得极其重要。为此，本课题设计了一种方便穿戴的^[2]测量人心跳的基于单片机^[3]的心率测试仪，价格相较于其他设备更加便宜，符合我国人均收入水平。目前市面上已经有了一些心率表，但是价格过于昂贵，十分的不利于心率表的普及。因此，通过选择更普遍常见的电子设备，测量过程的操作要简单并且成品心率表的成本要低廉。随着我们国家的发展，现代生活的节奏可以说是快的马不停蹄，我国人民的工作与生活压力也是十分巨大，大家对健康的关注也越来越多。本课题所设计的心率监测传感器消耗低，适合大众消费者，因此有非常高的设计价值。

1.2 心率监测设备的研究现状

近年来，我国的科学技术在飞速的向着更高更好的阶段发展，脉搏的测量技术^[4]也是日益精进了，对心率监测设备的测量准确程度要求与规格也是越来越高了，在国内与国外近些时间来，研发了许多不同种类的脉搏测量仪，心率监测的方法不再仅仅局限于古老的传统人工测试方法或是20世纪医护者常用的听诊器测试法，本课题所设计的心率检测传感器可以通过电子仪器计算和显示出实时的心率数，人们脉搏内所包含的数据蕴含着极多的信息，也能够运用于临床医学，逐渐引起了越来越多的医学研究者的兴趣，实现心率监测设备方便、快捷、准确等特点。脉搏传感器分为：红外脉搏传感器^[5]、心率脉搏传感器^[6]、数字脉搏传感器^[7]等等。

红外脉搏传感器其原理便是通过特定波长的红外光线对于人体血管末端的在心脏跳动引起的血液的运动中说引起的血液容积的变化进行检测，通过这一方式，监测引起指尖的血液变化，经过特定的信号放大电路以及信号调理电路后，将信号输出。通过信号其中所蕴含的电信号计算出心率。心率脉搏传感器其主要的运用范围是：临床上脉率的测量、脉率的监测和通过脉搏波来进行病理分析。

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