从脉搏波中提取人体生理病状信息作为临床诊断和治疗的依据,一直很受中外医学界的亲睐,脉搏波所呈现出的波形、波幅、波速和周期等方面的信息,可以反映出人体心血管系统中许多生理病理的健康状况特征,因此,对脉搏波采集和处理具有很高的医学应用价值。
2 系统方案的设计
2.1 任务
本课题利用传感器HK-2000A对人体的脉搏信号进行采集,再利用C51单片机处理的电子脉搏测量仪设计。
2.2 设计要求
(1)通过脉搏传感器(HK-2000A)采集脉搏信号,设计脉搏波检测电路,数码管来显示脉搏次数,脉搏测量精度:小于等于2次/分钟。
(2)将脉冲波送入单片机(STC89C51),采用单片机构成脉搏检测仪,要求实时脉搏次数如果超过设限的值,系统蜂鸣器将发出警报。
2.3 系统的基本模块
根据题目的要求系统模块可以基本划分为:脉搏传感器部分(HK-2000A)、单片机处理电路部分(STC89C51)及数码管显示部分。
2.3.1 系统模块组合思路
结合各方面因素确定最终入选方案:
1. 采用STC89C51单片机作为控制器,分别对输入、显示、信号进行处理和控制。
2. 传感器部分采用光HK-2000A 集成化脉搏传感器,对信号进行采集,该器件结构简单、可靠性高、抗干扰能力强。
3. 用数码管显示实时脉搏数和蜂鸣器报警上下限数值。
系统基本框图如下:
图2.1 系统基本框图
2.3.2 各部分模块的基本功能
(1)脉搏传感器部分
传感器又称为变换器、换能器等。脉搏传感器是脉搏检测系统中重要的组成部分,其基本功能是将脉搏动压力物理量转化成便于测量的周期性电信号,脉搏的动压力不是很大,因此对传感器的精度要求很高。
本系统采用HK-2000A集成化脉搏传感器,HK-2000A 集成化脉搏传感器采用高度集成化工艺,将力敏元件、灵敏度温度补偿元器件、感温元器件、信号调理电路集成在传感器内。压电式原理采集信号,输出脉冲信号同步于脉搏波动,脉搏波动一次输出一正脉冲。HK-2000A传感器技术指标:电源电压:5-12VDC;压力量程:-50~+300mmHg;过载:100倍;输出高电平:大于VC-1.5V;输出低电平:小于0.2V。
(2)单片机的选择
本系统采用STC89C51单片机作为核心元件,STC89C51单片机具有很强抗干扰能力和高速低功耗等优点,而且机构简单,易于开发,价格便宜,是一种通用型的单片机芯片。
STC89C51构成的最小单片机系统如图2.2所示,时钟采用外部12MHz振荡电路,运用单片机STC89C51能更快准确地对来自INT0口的数据进行采集,运算,每次脉冲到达时触发单片机产生中断并进行计时,其对1min内的脉冲次数进行累加即为所测脉冲。最后送数码管显示。