脈搏測量儀畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、 摘 要本課題是人體脈搏測量儀的設(shè)計(jì)。由于脈搏信號的特殊性，在設(shè)計(jì)時(shí)必須要注意實(shí)現(xiàn)測量的準(zhǔn)確。該系統(tǒng)的重點(diǎn)就在于要求實(shí)現(xiàn)測量的簡便化和精確化。系統(tǒng)要在小于十秒的時(shí)間內(nèi)，測量出人體一分鐘的脈搏，并且保證誤差在2 次以內(nèi)。本系統(tǒng)以 89S51 單片機(jī)作為中心，通過使用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最核心的計(jì)算脈搏功能。在信號的前端處理上，使用壓電陶瓷片采集人體脈搏信號，然后經(jīng)過 AD620 放大，施密特觸發(fā)器整形，低通濾波器濾波等一系列操作，將脈

2、搏信號轉(zhuǎn)換為同頻率的脈沖信號輸入到單片機(jī)內(nèi)，并利用單片機(jī)對其進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)的方法是利用單片機(jī)的計(jì)時(shí)器，計(jì)算一次心跳的時(shí)間，然后由該周期計(jì)算出頻率，繼而就可以求出一分鐘的脈搏數(shù)。按照理論來說，只要有一次心跳信號就可以。但是要考慮到計(jì)算的精確性，可以設(shè)定為測量五次心跳信號，然后再求脈搏就可以使結(jié)果比較精確。計(jì)數(shù)結(jié)果將最終送至液晶屏 1602來進(jìn)行顯示。雖然壓電陶瓷片的性能并非很好，在信號的采集上不能實(shí)現(xiàn)非常精確的采集，但是它的價(jià)格低廉，并且

3、在經(jīng)過系統(tǒng)的信號調(diào)理電路后，也能比較滿意的實(shí)現(xiàn)我們所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。整個(gè)系統(tǒng)耗電低，體積小，具有便攜性與精確性。經(jīng)過多次調(diào)試和實(shí)驗(yàn)，本系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)所要求的指標(biāo)。關(guān)鍵詞：脈搏測量；壓電陶瓷片；液晶顯示屏；單片機(jī)目 錄引言………………………………………………………………………11 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求……………………………………………………31.1 設(shè)計(jì)任務(wù)………………………………………………………………31.2 設(shè)計(jì)要求……………………

4、…………………………………………31.3 設(shè)計(jì)時(shí)所遇到的問題………………………………………………… 32 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)……………………………………………………… 32.1 方案論證…………………………………………………………… 32.2 總體設(shè)計(jì)框圖…………………………………………………………43 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)……………………………………………………… 53.1 脈搏信號采集…………………………………………………………53.1.1

5、 傳感器的選擇…………………………………………………………………53.1.2 三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較…………………………………………………… 63.1.3 壓電陶瓷片介紹………………………………………………………………73.2 信號調(diào)理單元…………………………………………………………73.2.1 一級放大電路…………………………………………………………………8引言 引言在我國傳統(tǒng)中醫(yī)學(xué)的診斷中，“望、聞、問、切”是最基本的四個(gè)方面。而在

6、其中，切，也就是脈診，占有非常重要的地位。通過脈診，醫(yī)生可以對患者的身體狀況有一個(gè)大概的了解，進(jìn)而對癥下藥。脈搏信號可以直接反應(yīng)出患者心臟的部分狀況，我國傳統(tǒng)中醫(yī)學(xué)認(rèn)為，通過脈診可以了解到患者臟腑氣血的盛衰，可以探測到病因，病位，預(yù)測療效等。從近代醫(yī)學(xué)的角度來看，人體循環(huán)系統(tǒng)承擔(dān)著協(xié)調(diào)全身各組織的能量代謝，輸送氧氣、營養(yǎng)物質(zhì)，運(yùn)走代謝廢物等重要的工作，還承擔(dān)運(yùn)送抗體、激素等物質(zhì)以協(xié)調(diào)整體的動(dòng)態(tài)平衡。從整體的角度對疾病進(jìn)行綜合分析，顯然循

7、環(huán)系統(tǒng)的信息將占很重要的比重；從整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)來看橈動(dòng)脈介于大動(dòng)脈與小動(dòng)脈之間，由于心臟的舒縮、內(nèi)臟血容量的變化、血管端點(diǎn)阻抗、管道內(nèi)脈波的反射、血液的粘滯性、血管壁的粘彈性等因素使脈象攜帶著有關(guān)心臟運(yùn)動(dòng)、內(nèi)臟循環(huán)、外周循環(huán)等豐富的心血管系統(tǒng)及整體的動(dòng)態(tài)信息。因此脈診的臨床意義很大，它的機(jī)理是急待于我們進(jìn)行研究的。鑒于脈診的重要性，人們對于脈搏測量一直非常關(guān)注，早在 1860 年Vierordt 創(chuàng)建了第一臺(tái)杠桿式脈搏描記儀，國內(nèi) 20

8、世紀(jì) 50 年代初朱顏將脈搏儀引用到中醫(yī)脈診的客觀化研究方面。此后隨著機(jī)械及電子技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外在研制中醫(yī)脈象儀方面進(jìn)展很快，尤其是 70 年代中期，國內(nèi)天津、上海、廣州、江西等地相繼成立了跨學(xué)科的脈象研究協(xié)作組，多學(xué)科共同合作促使中醫(yī)脈象研究工作進(jìn)入了一個(gè)新的境界。脈搏測量儀的發(fā)展主要向以下幾個(gè)趨勢發(fā)展：(1) 自動(dòng)測量脈搏并且對所得到的脈搏進(jìn)行自動(dòng)分析。目前很多脈搏測量儀都具有檢測血氧等其他的功能，但是對這些信號的分析和診斷還需要

9、一些有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生觀察，進(jìn)行分析后才能確認(rèn)結(jié)果，浪費(fèi)大量的人力，且由人為引入的誤差較大。因此，未來脈搏自動(dòng)檢測的內(nèi)容將更加詳細(xì)，自動(dòng)分析診斷功能也更強(qiáng)大。(2) 數(shù)字化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用。隨著數(shù)字科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，脈搏測量儀集成度將更高，更便于攜帶。數(shù)字信號處理的運(yùn)用將使干擾更小，測量更為準(zhǔn)確。（3）多功能化越來越明顯目前的脈搏測量儀，一般都具有測試血氧，心電圖等等功能，單純的脈搏測量儀已經(jīng)很少見。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，脈搏測量儀必然可以實(shí)