心率智能检测电路设计.docx

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1、课程设计指导教师评定成绩表项目分值优秀(IOOx290)良好(90x280)中等(80x70)及格(70x60)不及格(x60)评分参考标准参考标准参考标准参考标准参考标准学习态度认学习态度比较学习态度学习态度尚学习马虎，真，科学作风认真，科学作尚好，遵守可，能遵守组纪律涣散，学习态度严谨，严格保风良好，能按组织纪律，织纪律，能按工作作风15证设计时间并期圆满完成任基本保证期完成任务不严谨，不按任务书中规务书规定的任设计时间，能保证设定的进度开展务按期完成计时间和各项工作各项工作进度设计合理、理设计合理、理设计合理，设计基本合设计不合论分析与计算论分析与计算理论分析理，理论分析理，理论分正确，

2、实验数正确，实验数与计算基与计算无大析与计算技术水平与实际能力据准确，有很据比较准确，本正确，实错，实验数据有原则错强的实际动手有较强的实际验数据比无大错误，实验数25能力、经济分动手能力、经较准确，有据不可靠，析能力和计算济分析能力和一定的实实际动手机应用能力，计算机应用能际动手能能力差，文文献查阅能力力，文献引用、力，主要文献引用、调强、引用合理、调查调研比较献引用、调查调研有调查调研非常合理、可信查调研比较大的问合理、可信较可信题有重大改进或有较大改进或有一定改有一定见解观念陈旧创新10独特见解，有新颖的见解，进或新的一定实用价值实用性尚可见解结构严谨，逻结构合理，符结构合理，结构基本合

3、内容空泛，论文辑性强，层次合逻辑，文章层次较为理，逻辑基本结构混乱，(计清晰，语言准层次分明，语分明，文理清楚，文字尚文字表达算确，文字流畅，言准确，文字通顺，基本通顺，勉强达不清，错别书、完全符合规范流畅，符合规达到规范到规范化要字较多，达图50化要求，书写范化要求，书化要求，书求；图纸比较不到规范纸)工整或用计算写工整或用计写比较工工整化要求；图撰写机打印成文；算机打印成整：图纸比纸不工整质量图纸非常工文；图纸工整、较工整、清或不清晰整、清晰清晰晰指导教师评定成绩:指导教师签名：重庆大学本科学生课程设计任务书课程设计题目心率智能检测电路设计学院光电工程学院专业电子科学与技术年级2011已知

4、参数和设计要求：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。心率是指单位时间内心脏搏动的次数。一般指每分钟的心跳次数，是临床常规检查的生理指标。心动过速和心动过缓都会影响人的健康，尤其对心脏有问题的人来说，心率监护是一个很重要的指标。目前用于检测心率的仪器很多，常见的有基于压力传感器、光电传感器、电容传感器和电声传感器等类型的测试装置，在设计中请各位同学根据需要选用。设计任务基本要求：（1） 选择获取心跳的传感器，设计相应的信号处理电路（包括放大、滤波、整形、A/D转换电路等）；（2） 设计报警电路，在心动

5、过速和心动过缓时进行报警，要求声音和灯光两种报警方式，并且对心动过速和心动过缓进行区分（如：心动过速红灯闪烁、“嘟嘟”声，心动过缓绿灯闪烁，“嘀嘀”声）；（3） 设计显示电路，实时显示心率以及是否正常。发挥部分：（4） 在心率报警时，自动实时记录心率，将数据存入存储电路，以供查询使用；（5） 设计通信模块，设置后能够将心率数据实时传出，特别是心率报警时，及时拨打电话或发送短信。学生必须完成的工作：1、介绍心率测量原理，完成基本设计要求；2、完成课程设计报告，报告包括：调研、查找并收集资料；总体设计，画出框图；单元电路的设计（包括参数计算、元器件引脚图）；电气原理设计一一原理图：心得体会；参考文

6、献。目前资料收集情况（含指定参考资料）：1童诗白.模拟电子技术基础,高等教育出版社2阎石.数字电子技术基础.高等教育出版社3老古开发网http:WWW4电子工程专辑网站htm：WWW4电子发烧友网站http:WWW课程设计的工作计划：1、第一周完成资料查询、总体方案设计及部分电路设计；2、第二周完成具体电路设计及设计报告。任务下达日期2014年6月_9_0完成日期20下年6月22日指导教师（签名）学生（签名）说明：本表除签名外均可采用计算机打印。本表不够，可另附页，但应在页脚添加页码。目录摘要41. 绪论11.1 心率检测的意义11.2 心率检测的传统方法22. 总体方案设计32.1系统方案概

7、述32.2系统方案的优势32.3心率测量的系统框图43. 单元电路的设计与选择53.1 传感器模块53. 1.1传感器的选择53. 2放大模块53. 2.1放大电路的设计过程53.3低通滤波器73. 3.1低通滤波器的设计过程73. 4带阻滤波器83. 4.1带阻滤波器的设计过程83.5 整形模块103.6 555定时113. 7计数、译码显示模块143. 7.1741S160D同步计数器143. 7.2741S48译码显示143. 8数值比较模块183. 8.1比较原理说明183. 9报警模块194. 总体电路设计214.1总体电路的介绍214.2总体电路的工作过程214.3总体电路图215

8、.心得体会23参考文献24摘要该设计采用压电传感器进行人体心率实时采集，通过放大、滤波、整形，实现对输出微弱的心率信号的处理。用555定时器产生60s方波，在定时时间内对采集的心率信号进行计数。采用高集成度、高性能、低功耗、高频高速的集成芯片实现计数译码模块，实现对心率的测量与显示。方案讨论了放大电路，滤波电路，整形电路，计数、译码、显示，555定时电路，数值比较电路的各项指标及参数选取的合理性，从而实现心率测量仪的高稳定性，强抗干扰力，并可实现心率的显示及实时跟踪，同时对于心率过缓以及心率过低现象实现自动报警，具有极强的实用性。关键字：心率检测，压电传感器，信号处理，自动报警1.绪论心率是指

9、心脏跳动的频率，心脏每分钟跳动的次数。正常人平静时每分钟60到100次，运动时心跳会加速，心肺功能较好的运动员会比正常人的心跳要慢。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。心率是指单位时间内心脏搏动的次数。一般指每分钟的心跳次数，是临床常规检查的生理指标。心动过速和心动过缓都会影响人的健康，尤其对心脏有问题的人来说，心率监护是一个很重要的指标。成人每分钟心率超过100次，称为心率过速。心率过速分生理性和病理性两种。生理性心率过速是很常见的，许多因素都影响心率，如体位改变、体力活动、食物消化、情绪焦虑、妊

10、娠、兴奋、恐惧、激动、饮酒、吸烟、饮茶等，都可使心率增快。此外，年龄也是一个因素，儿童心率往往较快。正常人心跳次数是60100次/分，小于60就称为心动过缓。心动过缓有几种类型，最常见的是窦性心动过缓。窦性心动过缓可分为病理性及生理性两种。生理性窦性心动过缓是正常现象，一般心率及脉搏在5060次/分，运动员可能会出现40次的心率，不用治疗，常见于正常人睡眠中、体力活动较多的人。心率或脉搏小于50次多数为病理性,需要治疗,严重者要安装心脏起搏器来加快心率。心率作为血液循环机能的重要生理指标而在运动中被广泛地应用。运动中，心率随机体代谢需要而增加，在一定范围内可反映运动强度、机体的代谢水平，在有氧

11、运动中常用心率作为控制运动强度的指标。运动后，心率的恢复又可作为评定运动负荷适宜与否以及心脏机能状态的指标和依据。安静状态时基础心率的测定，在医务监督中则可作为判断某一阶段机体是否有过度疲劳和评定运动员训练程度的指标。1. 1心率检测的意义心率是指人体心脏每分钟搏动的次数.它是反映心脏是否正常工作的一个重要参数。同时心率值也是衡量体力劳动强度和脑力劳动强度的重要指标。因此，设计一种可长时间记录、显示和存贮心率值，可与微机通讯并具有较强抗干扰能力，能对超出正常范围的心率进行报警的心率智能检测电路是十分必要的。1.2心率检测的传统方法性价比较高的方法是红外法，原理是动脉血以“脉冲”方式流动，导致皮

12、下红外反射率的些微差别。该法受皮肤影响会造成测量误差，主要用于个人保健，该法是最常用的保健心率测量法。最便宜的方法是电阻法，动脉血流动时的电阻率会发生改变，检出改变即可获得心率，不过该法便宜的结果是误差明显，受皮肤的影响很大且因人、因时而异。本法基本上是“游戏”性质，楼主提及的MP3应该就是用的这种方法。另外还有一种方法心电位法，其实就是测量心电图的方法，精确且能获得多种心跳参数，但因使用方法和电极安放均非常专业化，故仅用于某些心脏病患者的远程监控。2.总体方案设计2.1 系统方案概述本设计通过压电传感器采集脉搏信息输出电压信号，经信号放大及整形电路对其进行放大整形，然后将放大整形后的脉搏信号

13、转换脉冲信号。通过555定时器构成的单稳态触发器和十进制同步计数器/译码器对脉冲信号进行处理，最终在7段数码管中直观地显示出来。同时将计数的结果通过数值比较器进行比较，不在正常范围内进行报警。本文首先描述本设计的整体思路，然后介绍各个部分设计中的细节问题，最后给出总体电路和工作原理。2. 2系统方案的优势过去人们测量心率时常用的方法是使用测量脉搏的听诊器，或者使用吸附在人体上的电极等老式测量方法，这些方法操作不方便且计数也不准确。随着电子技术飞速发展，数字化时代给人们生产生活带来了极大的方便，数字式心率检测的研究及其应用也不例外。采用压电传感器检测采集人体的脉搏，检测的部位为被检测人的任意一个手指或者是耳垂。检测的基本原理是：随着心脏的搏动，人体组织半透明度随之改变。当血液送到人体组织时，组织的半透明度减小；当血液流回心脏，组织的半透明度增大。这种现象在人体组织较薄的手指尖、耳垂等部位最为明显。2.3心率测量的系统框图3.单元电路的设计与选择3.1 传感器模块3.1.1 传感器的选择为了把心率信号转换为电信号，采用压电传感器。一种是石英晶体，另一种是压电陶瓷。前者温度稳定性和机械强度高，工作温度范围宽，转换精度高。后者是人工制造的压电材料，优点是压电系数大、灵敏度高、价格便宜。而且目前应用更多的是压电陶瓷，它在性能上满足了心率测量仪的要求，