基于单片机的脉搏计测量仪的设计

陈宇 黄冬林 周赞

摘 要：如今生命科学和信息科学的结合越来越紧密，脉搏测量仪的设计，必须是通过采集人体脉搏变化引起的一些生物信号，然后把生物信号转化为物理信号，最后要得出每分钟的脉搏次数，就需要通过相应的硬件电路及芯片来处理物理变化并存储脉搏次数。本设计的组成包括传感器、信号处理、单片机电路、显示电路、键盘输入等部分。采用单片机STC89C52为控制核心，实现脉搏测量仪的基本测量功能。

关键词：51单片机；脉搏测量；智能

1.设计背景及意义

虽然脉诊具有简便、无创、无痛的特点易为患者接受，然而切脉单凭医生手指感觉辨别脉象的特征，受到感觉、经验和表述的限制。影响了对脉象判断的规范化，所以脉诊的这种定性化和主观性，大大影响了其精度与可行性，成为中医脉诊应用、发展和交流中的制约因素。目前脉搏测量仪在多个领域被广泛应用，除了应用于医学领域，商业应用也不断拓展，如运动、健身器材中的心率测试都用到了技术先进的脉搏测量仪。

2.系统总体方案的选择

2.1主控模块的选择

本设计中采用选用是51系列单片机作为主控芯片。采用51系列的单片机，该单片机是一个高可靠性，超低價，无法解密，高性能的8位单片机，32个IO口，且STC系列的单片机可以在线编程、调试，方便地实现程序的下载与整机的调试。

2.2传感器的选择

采用光电传感器提取人体脉搏信号，授予手指组织可以分成皮肤、肌肉、骨骼等非血液组织和血液组织，其中非血液组织的光吸收量是恒定的，而在血液中，静脉血的搏动相对动脉血是十分微弱的，可以忽略，因此可以认为光透过手指后的变化仅由动脉血的充盈而引起，那么在恒定波长的光源的照射下，通过检测透过手指的光强将可以间接测量到人体的脉搏信号。

2.3系统整体概述

系统总体设计由STC89C52、按键、LCD1602、光电传感器、时钟模块、运放等构成，系统设有四个按键，可以设置上下限脉搏数，当超过范围的时候单片机会驱动蜂鸣器发响，脉搏测量的时候需要人把手轻轻的按在光电传感器上面，由于人脉搏跳动的时候，血液的透光性不一样会导致接收器那边接收的信号强弱不一样，间接的把人脉搏信号传回，通过运放对其进行放大、整形后连接到单片机的IO口，单片机利用外部中断对其进行计数，最终换算成人一分钟脉搏的跳动次数，最终显示在液晶屏上。

3.系统主控电路设计

图为单片机最小系统电路图，单片机最小系统有单片机、时钟电路、复位电路组成，时钟电路选用了12MHZ的晶振提供时钟，作用为给单片机提供一个时间基准，其中执行一条基本指令需要的时间为一个机器周期，单片机的复位电路，按下复位按键之后可以使单片机进入刚上电的起始状态。图中10K排阻为P0口的上拉电阻，由于P0口跟其他IO结构不一样为漏极开路的结构，因此要加上拉电阻才能正常使用。