专科毕业设计说明书（论文）第I页 共 I页

情况将给电子制作的调试和检修带来极大的困难。只有经过大量的、认真的焊接实践，才能避免这两种情况。

焊接电路板时，一定要控制好时间。太长，电路板将被烧焦，或造成铜箔脱落。从电路板上拆卸元件时，可将电烙铁头贴在焊点上，待焊点上的锡熔化后，将元件拔出。

由于本次设计采用单片机开发板来焊接，因此最小系统部分只用焊接元件不用另外布线，减轻了焊接部分的工作量，同时是电路板更美观。虽然用单片机开发板来焊接，但是在焊接过程中也必须认真谨慎，避免虚焊和短路。每焊完一个元器件或者一条线路都要用万用表检查焊接是否成功。

6.3 整机调试

6.3.1 心跳的测量过程

由于血液是一种高度不透明液体，血液中含有大量的血红细胞，这种细胞具有很强的吸收红外线的功能。因此，红外线在一般组织中的穿透性要比在血液中大几十倍。当人体动脉血管随心脏周期性地收缩和舒张动脉血管的血液容积随之发生变化时，动脉所在部分的人体组织对于红外光的透射性就会发生变化。这种现象在人体组织较薄的手指尖和耳垂等部位最为明显 。由于手指尖比较容易试验，设计中就测量手指的变化来计算出心跳。

在设计中，用红外光电二极管照射手指，在手指的另一边用光电传感器OPT101接受透射过的光信号，并放大转化为电信号。由于人体内变化很微弱，设计就需要放大器对该信号进行放大，将放大到单片机能处理的信号直接交给单片机处理显示。

6.3.2几种主要系统干扰与影响

（1） 阳光的干扰。

因为本设计是通过红外光线透过手指采集到信号，进而对信号处理得到人体的心跳，光在本设计中很重要。而且在各种不同的环境中，外界光照的强度不一样，这对实验的干扰就讲很明显。但是外界光照对于人体是均衡的，即各处光照强度相同，对人体内变化的影响是相同的，即可以相互抵消。 （2） 测量过程中手指的抖动。

专科毕业设计说明书（论文）第I页 共 I页

光电传感器OPT101检测到的人体信号很微弱，手指的一点抖动都会引起测量心跳值的大幅变化。为了解决这个问题，在设计中，把OPT101和发光二极管相距一定距离（够放下小拇指）之后固定死，这样在测量的时候只要人尽量保持手指不动，就可以大大减小手指抖动对试验的影响。

（3） 呼吸的影响。

试验的原理主要是血液中的含氧量的变化进而导致人体组织变化而测量心跳的，这样均匀呼吸和急促呼吸就将使得人体内的含氧量大大不同。据试验所得，当人运动之后呼吸会比较剧烈，这时他的心跳值就会随之变大。正常情况下 ，心率指的是当人心平气和的时候的却只有20倍，这里存在着很多方面的原因，比如放大器供电不足，理论需要-5V电压，但设计做出的电源电压只有-3~-4V，严重影响了放大器的工作；还有就是材料限制、焊接中的问题以及理论方面的不足。

二级放大电路（比较电路）基本上完成了由正弦波变成方波的要求，虽然在放大倍数上没有达到理论要求值，但不影响系统的正常运行。

设计基本上达到了测量人体内脉搏变化而计算得到心跳次数的要求，手指放在光电传感器前面10秒后，四位数码管即可显示被测人的心跳。

7 总结和展望

心率是指单位时间内心脏波动的次数。一般指每分钟的心跳次数，是临床常规检查的生理指标。传统测量脉搏次数的方法是以基准时间为单位，并通过基准时间内测得的脉搏跳动次数和相关倍数，计算出没分钟的脉搏次数。

但在现实生活中，这种可以直接测量心跳的仪器还不是很常用，在很多小型医院里 ，医生们依旧使用着古老的手动式听诊器，这大大影响了效率和救治的时间。这就为心率计的研究与生产奠定了必然基础。

本文是基于单片机研究设计的心率计，现在市场上存在了一些基于FPGA研究设计的心率计，二者的原理和过程基本上是一样的！心率计的原理是用传感器接收到人体微弱的信号，因为人体信号比较的微弱，一般放大的倍数也比较高，100倍以上的。

心率计硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、信号采集和信号放

专科毕业设计说明书（论文）第I页 共 I页

大与滤波处理电路三部分。单片机采用AT89S52或其兼容系列。采用12MHz高精度的晶振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。单片机用P1.0端口输出超声波换能器所需的40kHz的方波信号，利用外中断0口监测由传感器OPT101信号采集电路输出的信号。显示电路采用简单实用的3位LED数码管，信号用OP07放大。

基于单片机心率计的软件设计主要由主程序流程图、中断程序流程图及显示子程序组成。我们知道C语言程序有利于实现较复杂的算法，汇编语言程序则具有较高的效率且容易精细计算程序运行的时间，而心率计的程序既有较复杂的计算（时间t内的平均值），又要求精细计算程序运行时间（动脉搏动时间），所以控制程序可采用C语言和汇编语言混合编程而成。

实物焊接出来之后，先要进行硬件调试。电路的调试过程是检验、修正设计方案的实践过程，也是应用理论知识来解决实践中各类问题的关键环节，是电路设计者必须掌握的基本技能。

把电子元器件连接起来，实现特定功能的关键一步是调试。调试方法有两种：分块调试法和整体调试法。在硬件检测完之后，在没有问题的情况下可以输入程序，调试程序的可行性，并加以改正，配合着程序改动系统的原理图。

文中的心率计使用了脉搏波作为源信号，当然我还可以通过对心电图的分心来研究心率，它们的后继电路部分结构都大同小异，主要的区别是前段的信号采集。本仪器适用于6—9V直流电压，工作电流为100mA左右，心率计通电后，将手指放在红外光电传感器的中即可检测到人体的信号，并在数码管中显示出来！

当然它也存在着一定的问题，但我想在后来的研制和生产中，肯定会大大提高它的性能 ，极力完善它的缺点。

专科毕业设计说明书（论文）第I页 共 I页

致 谢

大学期间的最后一次设计亦毕业设计终于结束了。在本论文的写作过程中， 我的指导导师许翔老师倾注了大量的心血，从选题到开题报告，从写作提纲，到一遍又一遍地指出每稿中的具体问题，严格把关，循循善诱，许老师认真,仔细,负责的态度给了我很大的帮助!在此我表示衷心感谢。也要感谢我的同学，在我