AT89C51单片机脉搏波提取电路的设计+源程序(2)
5.1 Keil简介 24
5.2 Protues简介 24
5.3 仿真结果与误差分析 26
结 论 30
致 谢 31
参 考 文 献 32
附 录 33
1 引言
人体心室周期性的收缩和舒张导致主动脉的收缩和舒张，是血流压力以波的形式从主动脉根部开始沿着整个动脉系统传播，这种波成为脉搏波[1]。在现代医学中，无论是中医脉诊还是西医心血管疾病检查，都要从脉搏波的压力与波形变化中提取各种生理、病理信息。通过脉搏波可以了解病的属性是寒还是热，机体正气是盛还是衰，以及测知病因、病位和判断预后。从脉搏波中提取人体的心理病理信息作为临床诊断和治疗的依据，历来都受到中外医学界的重视。脉搏波所呈现出的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息，在很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征。正常人的脉搏次数是每分钟60 次～90 次（婴儿为90 次～120 次，老年人则为100 次～150 次，运动后可达200次）通过对脉搏波各项指标的检测和分析，能预测和判断高血压、糖尿病和晚期肾衰竭等疾病患者的心血管状况。但由于中医是靠手指获取脉搏信息，虽然脉诊具有简便、无创、无痛的特点易为患者接受，然而在长期的医疗实践中也暴露出一些缺陷。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，存在许多主观臆断因素，影响了对脉象判断的规范化[2]。因此，设计脉搏波提取电路大有裨益。
随着科学技术的发展，脉搏测量技术也越来越先进，对脉搏的测量精度也越来越高，国内外先后研制了不同类型的脉搏测量仪，而其中关键是对脉搏传感器的研究。起初用于体育测量的脉搏测试集中在对接触式传感器的研究，利用此类传感器所研制的指脉、耳脉等测量仪各有其优缺点。指脉测量比较方便、简单，但因为手指上的汗腺较多，常年使用，污染可能会使测量灵敏度下降：耳脉测量比较干净，传感器使用环境污染少，容易文护。但因耳脉较弱，尤其是当季节变化时，所测信号受环境温度影响明显，造成测量结果不准确[3]。目前脉搏波检测系统有以下几种检测方法：光电容积脉搏波法、液体耦合腔脉搏传感器、压阻式脉搏传感器以及应变式脉搏传感器。
2 脉搏测量仪系统结构
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，使得这些变化的物理信号能够表达人体的脉搏变化，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。在硬件设计中一般的物理信号就是电压变化，有了这个系统的设计思路，就此开始实施本课题。
2.1 光电脉搏测量仪的结构
光电脉搏测量仪是利用光电传感器作为变换原件，把采集到的用于检测脉搏跳动的红外光转换成电信号，用电子仪表进行测量和显示的装置。本系统的组成包括光电传感器、信号处理、单片机电路、数码显示、串口输出等部分。
1．光电传感器
即将非电量（红外光）转换成电量的转换元件，它由红外发射二极管和接收三极管组成，它可以将接收到的红外光按一定的函数关系（通常是线性关系）转换成便于测量的物理量（如电压、电流或频率等）输出。
2．信号处理
即处理光电传感器采集到的低频信号的模拟电路（包括放大、滤波、整形等）。
3. 单片机电路
即利用单片机自身的定时中断计数功能对输入的脉冲电平进行运算得出心率（包括AT89C51、外部晶振、外部中断等）。