基于单片机的心率计设计开题报告

随着社会经济水平和人们的物质生活水平的不断提高，人们的生活方式和饮食结构发生着巨大变化。现代的人们不得不面临着心血管疾病的威胁。而疾病的早期监测，对疾病的防治和控制有着十分重要的意义，因此基于单片机的心率计对心率的检测对健康有着十分重要的意义。

从古至今，我国的医学传承延续了上千年，是我国众多文化中的瑰宝。但传统医学采用“望、闻、问、切”的手段进行病情诊断，存在着测量精度低，准确率低等问题。这些缺点都会造成诊断的偏差以至于让病人无法得到及时的救治。相对于传统的中医来说，西医所检测的人体脉搏信号中隐含着丰富的生理信息，这也逐渐引起了临床医生的注意，并且达到方便、快捷、准确的测量心率的目的。

现代医学在中外的研究中逐渐向电子化、数字化和自动化发展。因此心率测量仪器大都性能良好，结构简单，成本低廉，使用方便快捷，因此对于心率的测量和处理都具有很高的医学价值和应用前景。

科技发展的不断提高，促使着医疗设备和电子产品的结合越来越紧密。在测量心率的方面更是出现了各种新颖的心率测量仪器，特别是电子心率计的出现，使心率测量变得非常方便。测量心率不再局限于人工测试或听诊器测试。测量心率可利用电子仪器得到精度更高的数据，达到了方便、快捷并且准确的测量心率的目的。随着电子测量技术的迅速发展，国内外的心率计逐渐向数字化、自动化的方向发展。这样制成的心率计性能良好，结构简单，成本低廉，有较好的应用和推广价值。

心率计的设计，是通过采集人体心率变化引起的生物信号，把生物信号转化为物理电信号，使得这些变化的电信号能够代替心率变化，最后得出每分钟的心率次数。这就需要通过相应的硬件电路及芯片来处理电信号的变化并存储心率次数。本设计包括传感器、信号处理、单片机电路、显示电路、键盘输入等部分。

研究目标：

便携式数字人体心率计运用STC89C51单片机作为核心控制处理单元，采用红外对管作为传感器，运用软件和硬件双重滤波技术实现了对人体心率信号的准确检测，最终以数值形式显示在LCD上，并可以使用电位器对不同的人群进行心率计灵敏度的调节

研究内容:

本设计采用单片机STC89C52为控制核心，实现心率计的基本测量功能。

系统硬件框图如下图1所示：

图1 心率计硬件框图

本设计的难点在硬件电路的设计，编写程序和调试。

硬件电路用protues进行硬件设计仿真。主要就是设计心率计模块，其关键在于红外对管的选型及其电路设计。

编写程序用C语言编写。采用C语言的原因如下：

1.C语言编写比较简单，脉络清晰，明白。

2.调试、修改起来方便。

3.编写时各个模块时，可以独立编写，各个模块用一个函数表示，需要时只需调用即可，最后再将各个模块联系起来。

拟解决的关键问题:

1.在光电式心率监测系统的测量过程中，前端测量到的心率信号十分微弱，容易受到外界环境干扰，其中主要的干扰源有测量环境光干扰、电磁干扰、测量运动噪声等。

2.使用红外对管为心率信号的进行处理，主要包括信号采集电路、放大电路、比较电路，这几部分的电路比较复杂，计算部分较多，容易出现些问题。

研究的基本思路和方法、技术路线、实验方案及可行性分析

研究的基本思路和方法：

1、确定硬件系统的设计方案：

（1）根据系统的功能要求确定选用的元器件；

（2）设计与传感器相搭配的采集电路、放大电路和比较电路；

（3）利用Proteus8 Professional软件构建系统的硬件图，如果有条件的话可以进行实物的焊接与调试；

2、确定软件部分的设计方案:

对硬件的各部分用keil软件编写程序，检查和调试

技术路线、实验方案及可行性分析：

1、设计用到的设备和软件：

主要设备：电脑

软件：Proteus 8 Professional软件、keil软件 、AD软件

2、利用学习过的模拟电子技术、数字电路技术、单片机原理与接口技术等知识，了解心率计的原理，并选用合适的元器件和系统设计方案。

1.第1-4周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解本课题研究所需的理论知识初步确定设计方案，撰写开题报告。

2.第5-8周：学习单片机基本理论及其设计方法。 3.第9-13周：完成系统的软硬件设计工作。 4.第14-16周：撰写毕业设计论文。 5.第17周：完善毕业设计论文，答辩。

4．阅读的参考文献不少于15篇（其中近五年外文文献不少于3篇）

1. 丁凡一,孙振伟,李智鑫,方致远,耿慧娟.基于51单片机的轮胎自动加气装置[J].林业机械与木工设备,2017,(第2期).

2. 王凯.基于51单片机的红外遥控系统实现[J].电子技术与软件工程,2017,(第10期).

3. 王增福.《新编常用稳压电源电路》.电子工业出版社

4. 孙俊喜.《LCD驱动电路、驱动程序设计及典型应用》.人民邮电出版社

5. 余发山.《微机原理与单片机接口技术》.煤炭工业出版社

6. 周明德.《微型计算机系统原理及应用》.清华大学出版社

7. 陈权昌.李兴富.单片机原理及应用[M].广州:华南理工大学出版社,2007.8.

8. 周明德.《微机原理与接口技术》.人民邮电出版社

9. 刘红丽.《传感与检测》.国防工业出版社

10. 顾治华.《C语言程序设计第二版》.机械工业出版社

11.Charles K.Alexander.《Fundamentals of Electric CircuitsFifth Edition》.机械工业出版社

12.Mobile and Wireless Technologies on Sphygmomanometerand Pulsometer for Patients Setting Pacemaker and Complicating with OtherCardiovascular Disease

13. Ching-SungWang, Teng-Wei Wang,Jung-Hunag Lee,Chien-Wei Liu Department of Electronic Engineering Oriental Institute ofTechnology, YuZhou,Indoor Infrared Ultrasonic Location and Tracking MotorSpeed Control Based on Single Chip[J],Journal of Sensor Technology Application, 2015 , 03 (3) :89-100

14.Augustin Lenoir；Dagmar S. Trachsel；Mohamed Younes；Eric Barrey；Céline Robert.Agreement between Electrocardiogram and HeartRate Meter Is Low for the Measurement of Heart Rate Variability duringExercise in Young Endurance Horses，2017

15.Jeff Bachiochi.Polar Express (Part 1): MCU-Based Heart-RateMonitoring, Circuit cellar,2016(),309:68-74