光电式智能心率检测仪

光电式智能心率检测仪

第15卷第2期

2002年6月

盐城工学院学报

JournalofYanchengInstituteofTechnology

Vol.15No.2Jun.2002

光电式智能心率检测仪

沈翠凤

(盐城工学院电气工程系,江苏盐城　224003)

Ξ

摘　要:介绍利用光电转换原理,将人体的脉搏跳动信号转换成脉冲电压,冲电压进行四分频,再利用单片机89C2051,最后还原成每分钟脉搏跳动数,并显示出来。

关键词:光电转换;脉冲电压;分频器;中图分类号:TM571.1　　:A:1671-5322(2002)02-0066-02　　,片机记录译码技术完成对心率次数的快速、直观、准确的测量,并完成对心率不正常的报警。

1　计数测量的原理和方法

统计脉搏次数的常规方法是以基准时间为单位,并通过基准时间内测得的脉搏跳动次数和相关倍数,计算出每分钟的脉搏次数,如测量15s得20次脉搏跳动次数,乘以相关倍数4,等于每分钟脉搏跳动80次,这种方法存在着测量时间长,误差较大,并且不能观察短时间内的脉搏变化情况。从乘积可以看出,基准测量时间短,就会出现较大的误差,且时间越短,误差越大。实际上人体在一分钟之内脉搏跳动也会发生快慢的变化,所以上述常规方法也不可能测出这种变化过程。为了克服上述测量方法的不足,提高快速测量的准确性,我们采用一种以脉搏跳动间隔时间为基准,结合先进的单片机测频技术,从而可以保证在几秒钟内得到精确的每分钟脉搏次数,且可观察到人体在几秒钟内脉搏跳动的快慢变化。

图1　光电指套式传感器原理图

Fig.1　Thediagramofphotoelectricsensor

多少有些透明,而血液不透明,故当指尖的血流量随心脏跳动而改变时,从LED通过指尖到达光敏

三极管的光线强弱随之改变,这样光敏三极管的电流也发生波动性变化,通过A1进行阻抗变换后送入后级。由于A1的输出信号比较微弱,且存在有50Hz及其它高频干扰,所以再经一级由A2、R6、R7、C3、C4等组成的低通滤波器滤波。该

低通滤波器中心频率为10Hz。经过低通滤波器的微弱脉压波动信号,再经一级反相放大器A3的100倍放大后,输出一300mv左右的脉搏信号。

检测放大后的脉搏信号是由脉压波动过程中的信号组成的,通过同相端R10、R11、C5的的充放电过程,可将A3输出的脉压峰以外的各种波动信号电平保持在一定的幅度,作为参比电压以保证脉压峰信号进入A4反相端后能正确地比较出来,R12为一正反馈电阻,它的存在使A4成为

2　光电指套式传感器

图1为光电指套式传感器电原理图。由红色发光二极管LED发出的光线通过人手指照射在光敏三极管的感光窗口上,

由于人体组织对红光

Ξ

收稿日期:2001-11-29　作者简介:沈翠凤(19692),女,江苏盐城市人,盐城工学院讲师。

光电式智能心率检测仪

第2期沈翠凤:光电式智能心率检测仪 　　　67

施密特比较器,确保在脉压波动期间可准确地在

脉压峰处输出一正脉冲信号。

报警同发出长音报警,当心率高于上限120次Πmin时,报警器发出短音报警。

3　单片机测频记录译码技术原理

图2为单片机测频、记录、译码技术及非正常心率报警的原理图,这里我们选用性价比较高ATMEL公司生产的89C2051单片机。由于该单片机内部有2K字节可重编程闪速存储器,故无需外部扩展程序存储器。利用单片机的P1口P1.0～P1.6作为数码管七段码的输入,利用P3.0、P3.1、P3.3、P3.7作为4只数码管的选中信号(见图2),从

4　软件编程

将要显示心率数百位、十位、个位、十分位数分别存放在89C2051单片机内部的10H、11H、

12H、13H单元内,采用动态扫描,每隔5ms分别轮流显示百位、十位、个位、十分位数。当单片机的6脚有一下降沿时,程序进入中断子程序,测定8脚高电平时间,,10H、13H

3。

光电指套式传感器输出的心率脉冲先经过CD4017计数分频,将心率脉冲进行四分频,过或门接到单片机89C2051的8(T0端)接89C2051的I)脚(即T1端),4s。P1.7输出心率的上、下限报警信号,经三极管驱动

报警器报警。当心率低于下限40次Πmin时

,

图3　软件流程图

图2　测频记录译码报警原理图

Fig.2　Thediagramofmeasuringfreguencyalarmcircuit

Fig.3　Thediagramofsoftware

参考文献:

[1]余永权.Flash单片机原理及应用[M].北京:北京电子工业出版社,1993.

[2]李华.MCS251系列单片机和实用接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1997.

TheIntelligentPhotoelectricDetecting

InstrumentOnHeartRate

SHENCui2feng

(DepartmentofElectricEngineeringofYanchengInstituteofTechnology,JiangsuYancheng　224003,China)

Abstract:Thisarticleexposehowtotransformhuman’spulsesignalintopulsevoltagebyapplyingphotoelectricitytransformationprinci2ple.Howtopidethevoltageinfourfrequencypartsbyfrequencypisionandhowtomeasureaccuratclythepulseintervalafterpi2sionbysinglechipmicrocomputer89C2051.Finallyreproducethepulseheatinyperminuteonthescreen.

Keywords:photoelectricitytransformation;pulsevoltage;Frequencypision;sinylechipmicrocomputer;heartRate