心率计设计案例.ppt

心率计
摘要
利用
Labview
做核心处理部分，利用
压电陶瓷片
通过脉搏跳动来采集信
号，经过放大滤波等处理送入电脑中的
Labview
软件中处理，便可得到人的
每分钟心脏跳动次数。
1
、任务：利用
Labview
设计一个简易心率计。
2
、
设计思想：
我们考虑选择后两个想法进行验证。将得到的信号放大滤波比较等
一系列电路处理之后，理想情况下我们可以得到
1
，
0
信号。然后通过导
线传入到声卡中，软件编程将
1
，
0
信号导入到
labview
中处理，便可以
得到心率。系统设计的框架图如图
1
：
二、单元设计思想：元模块方案设计与论证

传感器的选择
方案一：
采用红外对管。将对管夹于手指端部，通过手指血液浓度会随着心脏的
跳动发生变化，红外对管对应的信号便会发生相应的变化，采集此信号经过放大，
滤波，比较等处理便可以得到理想的信号。因为每个人的手指情况不一样，会导
致每次采集的信号都不一样，这样处理信号时便多了很多的不必要麻烦，因此被
迫放弃此方案。
方案二：
采用反射式的红外管。现在市场上的心率计普遍采用这种传感器来采集
信号，因为此红外管接收和发射都在手指的同一侧，因此我们便不用考虑每个人
手指情况不同所造成的麻烦了。但是红外的知识相对匮乏，在经过几次试验之后，
仍没有办法得到需要的信号。
二、单元设计思想：元模块方案设计与论证
方案三：
采用压电陶瓷片通过脉搏的跳动采集信号。当脉搏跳动时，压电陶瓷片
便会产生相应的信号，虽然这是一种很陈旧的方法，但是却很实用，测试的时候
能够明显的观测到信号的变化。压电陶瓷片要通过导线与电路板连接
,
注意在焊
接压电陶瓷片时
,
时间不能太长以免烫坏压电陶瓷片的镀银层。其符号及外型如
图
2
：因此我们采用方案三。
图
2:
压电陶瓷片的符号及外型

处理部分方案选择
方案一：
采用
51
系列的单片机。该类型单片机
I/O
口较少，外围电路简单，体积
小，价格便宜。我们得到的
0
，
1
信号送入单片机处理，只需要简单的软件编程。
但是却需要显示等其他的电路。
方案二：
采用
labview
处理。
LabVIEW
是一种图形化的编程语言，是一个功能强
大且灵活的软件。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得
编程及使用过程都生动有趣。没有硬件部分，完全的软件模拟。实现起来十分的
方便。因此我们采用方案二。

心率的计算方法
方案一：
模拟方法是在给定的时间间隔内计算脉搏波的脉冲个数，然后将脉冲计
数乘以一个适当的常数测量心率的。这种方法的缺点是测量误差较大、元件参数
调试困难、可靠性差。但是可以平均计算一段时间的心率，可以减少误差。
方案二：
数字方法是先测量相邻脉冲波之间的时间，再将这个时间转换为每分钟
的心跳数测量心率的。这种方法的优点是测量精度高、可靠性好，并且能同时测
量瞬时心率和平均心率。
但是很有可能因为偶尔的一次系统误差导致结果错误。

心率的计算方法

放大电路模块
:
传感器采集的变化的信号很小，电压大概
5mv
左右，因
此需要对信号进行放大才能够进行处理。放大有很多种实现的方法，这里
就几种常用的加以比较选择。
u
i1
u
i2
u
o
1
u
o2
R
1
R
P
R
2
R
7
R
P
1
R
8
R
3
R
4
R
6
u
o
R
5
∞
+
-
+
N
1
I
R
∞
-
+
+
N
2
∞
-
+
+
N
3
图
3.
三运放放大电路

心率的计算方法
u
i1
u
i2
u
o
1
u
o2
R
1
R
P
R
2