内容发布更新时间 : 2024/11/15 12:07:06星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

基于单片机的心率计设计

表2-1 RS，R/W的配合选择决定控制界面的4种模式

RS L L H H 统设计

R/W L H L H 功能说明 MPU写指令到指令暂存器（IR） 读出忙标志（BF）及地址记数器（AC）的状态 MPU写入数据到数据暂存器（DR） MPU从数据暂存器（DR）中读出数据

3 硬件系

3.1 系统设计框图

心率计的总体设计电路框图如图3-1所示，主要包括信号采集电路、放大电路、比较电路和单片机信号处理电路和液晶显示电路。先用红外传感器采集与心跳同频率的信号，当人体组织半透明度的数值较大时，红外发射管Dl发射出的透过人体组织的光强度很弱，光敏三极管无法导通，输出高电平；当人体组织半透明度的数值较小时，红外发射管Dl发射出的透过人体组织的光强度较强，光敏三极管导通，输出低电平。这样就形成了频率与脉搏次数成正比的低频信号，它是近似于正弦的波形。

当脉搏为40次/分时，检测到的频率是0.78Hz，当脉搏为40次/分时，检测到的频率是3.33Hz，从传感器过来的是低频信号。该低频信号首先经RC振荡器滤波以消除高频干扰，经无极性隔直流电容C3、C5加到线性放大器的输入端。运算放大器将此信号放大100倍，并与R3、R4、C6组成的低通T型滤波器滤除残留的干扰。正弦信号经微分形成尖脉冲信号，单稳态振荡电路将尖脉冲信号转化为同频率的长脉冲信号，该脉冲信号通过R12送到单片机后，经过软件对信号的处理，最后在以数值形式显示在液晶上。

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基于单片机的心率计设计

图 3-1 系统设计原理框图

3.2 信号采集电路

信号采集电路如图3-2所示。5MM红外对管D1与D2组成红外传感器。因红外传感器输出的脉冲信号是非常微弱的信号，而且频率很低（如脉搏50次/分钟为0.78Hz，200次/分钟为3.33Hz），并且还伴有各种噪声干扰，故该信号要经过R3、C1低通滤波，去除高频干扰。当传感器检测到较强的干扰噪音时，其输出端的直流电压信号会有很大变化。

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基于单片机的心率计设计

图3-2 信号采集电路

3.3信号放大电路

3.3.1一级信号放大电路

如图3-3所示，R5与R1、R2、R3的电阻和之比为放大器的放大倍数，经过计算所得该放大器的理论值为200倍，但由于4号接口上-5V供压不足再加上材料限制和人为的因素，该放大倍数只有20倍左右。

图中C2为耦合电容，作用为隔直流通交流，之所以使用10u的电容，是为了让所有的信号通过。C3同C2一样。信号放大电路仿真图如图3-4所示。

图 3-3 信号放大电路

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图 3-4 信号放大电路仿真图

3.3.2电源模块设计

-5V电源由555定时器生成，原理图如图3-5，仿真图如图3-6所示：

图3-5 -5V

图

电源电压原理

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