傳感器与检测技术课程设计报告标准.doc

黑龙江科技大学 课程设计报告 项 目 名 称：心率检测装置设计 所 属 课 程：传感器与检测技术 设 计 日 期： 2013.7.1--2013.7.6 班 级 测控10--2班 学 号 19号 姓 名 赵前进 指导教师 王蕴恒 成 绩 电气与控制工程学院 课程设计报告说明 一、写报告前，请认真阅读《课程设计报告说明》。 二、打印装订要求 1、一律用A4纸，双面打印，并左侧装订，一式1份，并同时上交电子版（电子版上传邮箱123244441@）。《课程设计报告说明》页也打印。 2、课程设计概述部分占一页；课程设计内容长度根据实际需要填写；结论和指导教师评语及成绩单独占一页。保证打印格式工整。 三、报告内容要求 1、课程设计目的结合实际自己写，不要雷同 2、课程设计要求按下发的设计题目写 3、课程设计原理简要说明所完成课程设计项目所涉及的理论知识 4、课程设计内容 这是课程设计报告极其重要的内容。概括整个课程设计过程。（最好在上述内容基础上画出相应的流图、设计思路和设计方法，再配以相应的文字进行说明。） 一、课程设计概述 1、课程设计目的 本设计以单片机为核心设计心率检测装置，用光电传感器采集手指脉搏信号，实现无损检测。心率是人体中一个非常重要的生命信息,而传统的脉诊由于其定性化和主观性影响了心率测试的精度,成为中医脉诊应用、发展和交流中的制约因素。心率检测装置测试过程简单,能精确测量出心跳次数,实现数据显示和上、下限报警功能，可以实现人体指端的无创测量,实现无损检测。 2、课程设计要求 1、当心率大于180次/分，或小于45次/分时报警，提醒注意； 2、供电电源DC5V； 3、课程设计原理 此设计以单片机AT89C2051为核心,由光电传感器采集脉搏信号,经过前置放大电路、滤波电路、积分和比较电路后得到与脉搏相关的脉冲信号,该脉冲信号作为中断信号交由单片机进行脉冲周期的计算。然后得出每分钟的脉搏搏动次数(即心率) ,并在数码管上显示心率,同时利用软件实现上下限报警功能,在测量数据超过正常范围(如大于180 次/ min 或小于45 次/ min) 时进行报警以提醒医生注意。 二、课程设计内容 —　装置硬件电路设计 1 1.1传感器及信号处理电路 传感器及信号处理电路如图2所示。 由于在人体指尖组织中的动脉成分含量高,而且指尖厚度相对其他人体组织而言比较薄,透过手指后检测到的光强相对较大,因此光电式脉搏传感器的测量部位在人体指尖。将一对红外发射与接收探头置于手指两侧,当动脉血管随心脏周期性的收缩和舒张,动脉血管的血液容积随之发生变化时,红外接收探头便接收到随心脏周期性地收缩和舒张的动脉搏动光脉冲信号,从而采集到心脏搏动信号。 检测心率的传感器采用红外对管HR1068C-O5Y2和PT331C[ 2 ] 。由于从人体手指采集到的生理信号十分微弱,其幅度一般在微伏到毫伏的数量级范围,而且在测试过程中由于肢体动作以及较强的工频干扰而产生大量的噪声[3 ] 。同时要将采集到的脉搏信号经过前置级放大电路进行高倍放大[4 ,5 ] ,这就要求电路具有高增益和高共模抑制比,至少在80 dB 以上,即集成运放 要有很高的共模抑制比和极低的零漂[6 ] 等,所选的电阻参数要尽量精确。 1.2滤波、陷波电路及积分比较电路 由于内外噪声及50 Hz 工频干扰等因素,即使电路具有很高的共模抑制比,但是脉搏信号非常微弱,淹没在干扰信号中,由于脉搏信号主峰频率在1 Hz 左右,能量较强的分量也在20 Hz 以下,所以设计低通滤波器的上限截止频率为40 Hz[7 ] 。对于工频干扰,采用对称性双T阻容有源陷波器对其专门滤除。再通过积分、比较电路整形之后便可以得到单片机所需要的标准的0～5 V 脉冲信号。滤波、陷波电路及积分比较电路如图3 所示。 1.3单片机控制及显示电路 单片机控制及显示电路如图4 所示。采用动态显示方式,利用单片机的P1 口的P1. 0～P1. 6 作为数码管七段码的输入[8 ] 。利用P3. 0 , P3. 1 ,P3. 2 , P3. 3 作为4 只数码管的选中信号