AT89S52单片机及传感器的人体心率测量系统设计+电路图+程序(2)

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1 引言

1.1 研究背景及意义

如今，越来越多的人认识到健康的生活方式对预防疾病的重要性，对拥有日常家庭化和个性化的健康监测和疾病预防手段的需求也日益增大。在脉搏的研究中，国内外已经出现了大量的理论和技术，基于现代医学技术，利用脉搏对人体心血管健康检测的仪器和方法不断出现。现在的任务是对脉搏波的检测分析及对心血管健康检测应用方面做进一步研究，研制一种面向家庭和社区医疗服务的，可以对人体动脉硬化和其他心血管健康程度及状况进行无创检测的仪器，让更多的人及时了解自己的心血管健康状况，及早发现和预防心血管疾病。

基于上述背景和现状，不难发现：心血管功能检测新技术、新方法的研究以及心血管功能监测类家用电子医疗保健仪器的开发已刻不容缓。它不但能满足当前的医疗保健需求，也能为维持和发展我国家用数字医疗事业，推行国家“家庭医疗保健工程”做出积极长久的贡献。

1.2 研究现状及发展趋势

上世纪80年代以来，基于血流动力流变学和弹性腔理论的无创伤血管功能检测方法的研究逐渐受到广泛的关注。许多不同学科的研究员与医学家合作，研制出各种不同的应用型人体心率传感器，有单部、三部、液态水、子母式单点，多点、气压式、硅杯式、软性接触式、刚性接触式等，组成脉搏传感器的主要部件有压电晶体、单晶硅、陶瓷应变片、光敏组件、PVDF压电薄膜等，其中以单部单点应变片式应用最为广泛。论文网

到目前为止，用于观察研究大动脉结构的方法已有很多。血管造影和其他造影技术等有创方法可精确观察和研究动脉管腔、动脉壁结构。但这些方法操作复杂，成本高昂，且需要非常精密的技术和设备，限制了其应用范围。此外，还有一些其他的无创方法，这些主要根据超声技术和计算机分析图像和超声信号，来研究某些动脉轴和位点的结构和功能，此类相对复杂的技术仅用于一些临床研究。在无创方法中，脉搏波的检测早已广泛应用于评估动脉壁扩张性和硬度。该方法无创伤，操作简单、结果准确、重复性好，因此被广泛应用于大型治疗和流行病学研究当中，且非常适合向家庭、社区等医疗服务推广。在国外，例如法国研制生产的康普乐仪、日本科林的动脉硬化检测仪等便是应用了此方法，并在欧美得到普及，国内也有医院引进了这类医疗设备，但是价格昂贵。国内也有多家单位开始研究这类设备，在2007年，也有类似的产品上市。然而，这些仪器均被应用在大型医疗机构中，成本高，检测费用高，功能局，不能满足患者随时随地的检测的需要。

2 方案论证及元器件选择

2.1 方案设计

2.1.1 传感器的选择

(1)压电式传感器

压电式传感器的检测方法是利用振动传感器或压力传感器将脉搏振动转换成电信号。现有的压电陶瓷可代替常见的压力传感器。压电式元件的内阻极高，通常采用两块相同的元件使其极性反向相叠，电极则是夹在中间的铜片。这样，中央电极就处于全空状态，可以用具有良好绝缘性的导线引出。此方法的优点是传感器种类多，且普通的传感器输出信号较强，对放大电路要求不高。

(2)声电式传感器

声电式传感器的制作材料一般是由不定性无烟煤颗粒或压电陶瓷构成，它的作用是将气体、液体或固体中传播的机械振动转换为电信号。颗粒式声电传感器具有耐用、成本低和容易制作等优点，缺点是颗粒的机械磨损和接触表面上的瞬间电弧会使颗粒逐渐老化，从而导致杂音大、性能不稳定和非线性；而压电陶瓷式的声电传感器在检测声音信号时存在着一定的缺陷。