CN206007239U - 基于单片机的脉搏测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于单片机的脉搏测量仪，属于脉搏测量技术领域。现有技术的脉搏测量仪每次测量都需要一个加压和减压的过程，存在体积庞大、加减压过程会有不适、脉搏检测的精确度低等缺点。基于单片机的脉搏测量仪，包括可放置于人体各部位的光电传感器，光电传感器连接一用以处理光电传感器采集到的低频信号的信号处理器，信号处理器连接一用以对输入的脉冲电平进行运算的单片机电路，单片机电路连接一用以显示脉搏的显示器。本实用新型的光电传感器测量时不侵入机体，不会对机体产生损伤，本实用新型可重复使用且速度快，精度高。

Description

基于单片机的脉搏测量仪

技术领域

本实用新型涉及一种基于单片机的脉搏测量仪，属于脉搏测量技术领域。

背景技术

随着科学技术的发展，脉搏测量技术也越来越先进，对脉搏的测量精度也越来越高，国内外先后研制了不同类型的脉搏测量仪。起初用于体育测量的脉搏测试集中在对接触式传感器的研究，利用此类传感器所研制的指脉、耳脉等测量仪各有其优缺点。指脉测量比较方便、简单，但因为手指上的汗腺较多，指夹常年使用，污染可能会使测量灵敏度下降：耳脉测量比较干净，传感器使用环境污染少，容易维护。但因耳脉较弱，尤其是当季节变化时，所测信号受环境温度影响明显，造成测量结果不准确。过去在医院临床监护和日常中老年保健中出现的日常监护仪器，如便携式电子血压计，可以完成脉搏的测量，但是这种便携式电子血压计利用微型气泵加压橡胶气囊，每次测量都需要一个加压和减压的过程，存在体积庞大、加减压过程会有不适、脉搏检测的精确度低等缺点。针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研发，解决现有技术中存在的缺陷。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、体积小、精度高，不侵入机体，不造成机体创伤的基于单片机的脉搏测量仪。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

基于单片机的脉搏测量仪，包括可放置于人体各部位的光电传感器，光电传感器连接一用以处理光电传感器采集到的低频信号的信号处理器，信号处理器连接一用以对输入的脉冲电平进行运算的单片机电路，单片机电路连接一用以显示脉搏的显示器。光电传感器测量时不侵入机体，不会对机体产生损伤，利用单片机接受处理数据成本低，精度高，效果好。

进一步地，光电传感器包括可以反应皮肤浅部微动脉信息的光源、用以接受光源信号的光电变换器。

进一步地，光源为一定波长500nm-700nm的发光二极管。

进一步地，所述发光二极管为峰值波长为515nm的绿光LED，型号为SON1303。

进一步地，所述信号处理器包括低通滤波器和由运放SON3103构成的放大器。

进一步地，所述单片机电路的单片机型号为STC89C51，其封装形式是PDIP40。

进一步地，光电传感器的形状为指套式。采用指套式测量时不侵入机体，不会对机体产生损伤。

进一步地，所述单片机电路连接一用以无线传输的蓝牙模块。利用蓝牙模块进行无线传输使得显示更加灵活多样。

进一步地，所述的显示器为带有蓝牙模块的手机或电脑或笔记本或显示屏。直接利用现有的手机和笔记本进行显示可以节省成本，并且方便使用者随时观看。并且通过编程可以长时间记录数据，并进行数据分析。

进一步地，所述的显示器为与单片机电路通过数据线相连接的显示屏或笔记本。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型的光电传感器测量时不侵入机体，不会对机体产生损伤。

2.本实用新型的可重复使用且速度快，精度高。

3.本实用新型测试的适用电压为5V-9V的直流电压，电压小，对人体没有危害。

4.本实用新型稳定性好、磨损小、寿命长、维修方便。

5.本实用新型结构简单，体积小、重量轻、性价比优越。

6.本实用新型测量的有效范围为50次-199次/分钟，适用范围广。

附图说明

图1为本实用新型的连接示意图；

图2为本实用新型的使用示意图；

图3为本实用新型的单片机的封装形式。

其中：1-光电变换器，2-光源。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

相反，本实用新型涵盖任何由权利要求定义的在本实用新型的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本实用新型有更好的了解，在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。

如图1-3所示，基于单片机的脉搏测量仪，包括可放置于人体各部位的光电传感器，光电传感器连接一用以处理光电传感器采集到的低频信号的信号处理器，信号处理器连接一用以对输入的脉冲电平进行运算的单片机电路，单片机电路连接一用以显示脉搏的显示器。

光电传感器利用光电容积法根据人体组织在血管搏动时造成透光率不同来进行脉搏测量。光电传感器包括可以反应皮肤浅部微动脉信息的光源2、用以接受光源信号的光电变换器1。光源2一般采用对动脉血中氧和血红蛋白有选择性的一定波长(500nm～700nm)的发光二极管。当光束透过人体外周血管，由于动脉搏动充血容积变化导致这束光的透光率发生改变，此时由光电变换器接收经人体组织反射的光线，转变为电信号并将其放大和输出。由于脉搏是随心脏的搏动而周期性变化的信号，动脉血管容积也周期性变化，因此光电变换器的电信号变化周期就是脉搏率。

由于560nm的波可以反应皮肤浅部微动脉信息，适合用来提取脉搏信号，光电传感器的光源可以采用了峰值波长为515nm的绿光LED，型号为SON1303。光电变换器可以采用APDS9008，这是一款环境光感受器，感受峰值波长为565nm，两者的峰值波长相近，灵敏度较高。此外，由于脉搏信号的频带一般在0.05～200Hz之间，信号幅度均很小，一般在毫伏级水平，容易受到各种信号干扰。光电传感器连接一信号处理器，所述信号处理器包括低通滤波器和由运放SON3103构成的放大器。信号处理器将信号放大了331倍，同时采用分压电阻设置直流偏置电压为电源电压的1/2。

脉搏主要由人体动脉舒张和收缩产生的，在人体指尖组织中的动脉成分含量高，而且指尖厚度相对其他人体组织而言比较薄，透过手指后检测到的光强相对较大，因此光电式脉搏传感器的测量部位通常在人体指尖。手指组织可以分成皮肤、肌肉、骨骼等非血液组织和血液组织，其中非血液组织的光吸收量是恒定的，而在血液中，静脉血的搏动相对于动脉血是十分微弱的，可以忽略。因此可以认为光透过手指后的变化仅由动脉血的充盈而引起的，那么在恒定波长的光源照射下，通过检测透过手指的光强将可以间接测量到人体的脉搏信号。

所述光源也可以为红外发光二级管，所述光电变换器可以为红外接收三极管。采用GaAs红外发光二极管作为光源时，可基本抑制由呼吸运动造成的脉搏波曲线的漂移。红外接收三极管在红外光的照射下能产生电能，它的特性是将光信号转换为电信号。光源和光电变换器相对摆放以获得最佳的指向特性。

光电传感器的形状为指套式，可以直接套在手上，使用简单方便，实现了光电隔离，减少了对后级模拟电路的干扰。从光源发出的光除被手指组织吸收以外，一部分由血液漫反射返回，其余部分透射出来。光电传感器按照光的接收方式可分为透射式和反射式2种。其中透射式的发射光源与光电变换器1的距离相等并且对称布置，接收的是透射光，这种方法可较好地反应出心律的时间关系。

所述单片机电路的单片机型号为STC89C51，其封装形式是PDIP40。运用了宏晶公司的89C51单片机作为核心元件，在这里运用单片机能更快更准确地对数据进行运算，而且可以根据实际情况进行编程，所用外围元件少，轻巧省电，故障率低。

信号处理器把光电传感器的脉冲电平放大后，输入单片机89C51的/INTO脚，单片机设为负跳变中断触发模式，故每次脉冲下降沿到达时触发单片机产生中断并进行计时，来一个脉冲脉搏次数就加一；定时器中断主要完成一分钟的定时功能。单片机对一分钟内的脉冲次数进行累加，通过P0、P2口把测量过程和结果送到显示器显示出来，或者传输到蓝牙模块等待数据的无线传输。

所述的蓝牙模块采用CSR主流蓝牙芯片，蓝牙V2.0协议标准；串口模块工作电压3.3V；波特率为1200，2400，4800，9600，19200，38400，57600，115200用户可设置；核心模块尺寸大小为：28mm x 15mm x 2.35mm；工作电流：40MA；休眠电流：小于1MA；可以与蓝牙笔记本电脑、电脑加蓝牙适配器、PDA等设备进行无缝连接。

所述的显示器可以为带有蓝牙模块的手机或电脑或笔记本或显示屏，直接通过蓝牙通讯进行数据传输，显示器也可以通过数据线连接单片机电路。可以编写专门的软件用于手机或者笔记本的数据显示。

本实用新型具体实施例，光源发射光照射到人体的手指部位，经过手指组织的反射和衰减由装在光电变换器1把它转换成电信号。由于手指动脉血在血液循环过程中呈周期性的脉动变化，所以它对光的反射和衰减也是周期性脉动的，于是光电变换器1输出信号的变化也就反应了动脉血的脉动变化。信号经信号处理器放大后传输给单片机，单片机经过计算处理通过数据线传输给显示器进行显示，或者传输给蓝牙模块，蓝牙模块与带有蓝牙模块的显示器相连接进行无线传输进而显示数据。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (1)

1.基于单片机的脉搏测量仪，包括可放置于人体各部位的光电传感器，其特征在于，光电传感器连接一用以处理光电传感器采集到的低频信号的信号处理器，信号处理器连接一用以对输入的脉冲电平进行运算的单片机电路，单片机电路连接一用以显示脉搏的显示器；

光电传感器包括可以反应皮肤浅部微动脉信息的光源、用以接受光源信号的光电变换器；

光源为一定波长500nm-700nm的发光二极管；

所述发光二极管为峰值波长为515nm的绿光LED，型号为SON1303；

所述信号处理器包括低通滤波器和由运放构成的放大器；

所述单片机电路的单片机型号为STC89C51；

光电传感器的形状为指套式；

所述单片机电路连接一用以无线传输的蓝牙模块；

所述的显示器为带有蓝牙模块的手机或电脑或笔记本或显示屏。