光電脈搏檢測(cè)

方案一課題爭(zhēng)論背景及意義率，便可初步推斷人的安康狀況。因此，心率計(jì)很快產(chǎn)生并得到進(jìn)展。隨著單片國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀有成效的應(yīng)用,但是受人為的影響因素較大,測(cè)量精度不高。為了抑制上述測(cè)量方法的缺乏，國(guó)內(nèi)外脈搏測(cè)試不再局限于傳統(tǒng)的人工測(cè)試法或聽診器測(cè)試法。爭(zhēng)論內(nèi)容數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)智能化的脈搏測(cè)試技術(shù)。生物醫(yī)學(xué)傳感器是獵取生物信息并將其轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量和處理信號(hào)的一個(gè)無損傷、可重復(fù)好等優(yōu)點(diǎn)。依據(jù)光電容積法原理，從改善光源、消退景光噪聲、數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)智能化的脈搏測(cè)試技術(shù)。2章系統(tǒng)設(shè)計(jì)光電式脈搏傳感器的原理和構(gòu)造光電式脈搏傳感器的原理人體心室周期性的收縮和舒張導(dǎo)致主動(dòng)脈的收縮和舒張,使血流壓力以波的形式從主動(dòng)脈根部開頭沿著整個(gè)動(dòng)脈系統(tǒng)傳播,這種波稱為脈搏波。脈搏波所呈現(xiàn)出的形態(tài)、強(qiáng)度、速率和節(jié)律等方面的綜合信息,很大程度上反映出人體心血管系統(tǒng)中很多生理病理的血流特征。依據(jù)郎伯-比爾〔Lambert－beer〕定律,物質(zhì)在肯定波特長(zhǎng)的吸光度和它的濃度成正比，當(dāng)恒定波長(zhǎng)的光照耀到人體組織上時(shí),通過人體組織吸取、反射、當(dāng)光子穿越介質(zhì)時(shí)，因能量被吸取而導(dǎo)致的強(qiáng)度衰減可描述為：1式中錯(cuò)誤!未找到引用源。是入射光強(qiáng)，錯(cuò)誤!未找到引用源。是與組織結(jié)〔哺乳動(dòng)物的錯(cuò)誤!未找到引用源。值在0.1至100之間錯(cuò)誤!未找到引用源。是沿光軸方向的坐標(biāo)長(zhǎng)度。脈搏主要由人體動(dòng)脈舒張和收縮產(chǎn)生的,在人體指尖,組織中的動(dòng)脈成分含量高,而且指尖厚度相對(duì)其他人體組織而言比較薄,透過手指后檢測(cè)到的光強(qiáng)相對(duì)較大,因此光電式脈搏傳感器的測(cè)量部位通常在人體指尖。2-1人體手指端復(fù)原蛋白與氧化蛋白光吸取率示意圖手指組織可以分成皮膚、肌肉、骨骼等非血液組織和血液組織,其中非血液組織的光吸取量是恒定的,而在血液中,靜脈血的搏動(dòng)相對(duì)于動(dòng)脈血是格外微弱的,可以無視。因此可以認(rèn)為光透過手指后的變化僅由動(dòng)脈血的充盈而引起的,手指的光強(qiáng)可以間接測(cè)量到人體的脈搏信號(hào)。光電式脈搏傳感器的構(gòu)造從光源發(fā)出的光除被手指組織吸取以外，一局部由血液漫反射返回。其余局部透射出來。光電式脈搏傳感器依據(jù)光的接收方式可分為透射形式和反射式2放射光源與光敏接收器件側(cè)重于脈搏信號(hào)的測(cè)量。2主要元器件選擇和功能介紹傳感器OPT101OPT101型傳感器是美國(guó)B-B公司研制的集光敏器件〔光敏二極管〕與信號(hào)放大于一體的器件.承受單電源供電，壓電輸出。輸出電壓隨照耀到光敏器圖像分析、條線碼掃描器、溫室的光照度掌握等。OPT1014-22.2.1OPT101OPT101〔1〕單電源供電 +2.7V~~+36V光敏二極管的尺寸：0.09*0.09in片內(nèi)放大器反響電阻：Rf=1MΩ光敏二極管響應(yīng)：0.45A/W(650nm響應(yīng)帶寬：14KHz〔Rf=1MΩ〕靜態(tài)電流：120 mA(7)承受8引腳DIP，5引腳SIP，與8引腳 圖4-2 外表貼裝封裝〔8〕工作溫度：0~70℃453-4圖4-3輸出幅度與照耀光線波長(zhǎng)的關(guān)系 圖4-4輸出幅度與入射角的關(guān)系低功率運(yùn)算放大器LM3243.032MC1741〔對(duì)每個(gè)放大器而言，共模輸入范圍包括負(fù)電源，因而消退了在很多應(yīng)用場(chǎng)合中承受外部偏置元件的必要性，輸出電壓范圍也包括負(fù)電源電壓。其特點(diǎn)為：〔1〕短路保護(hù)輸出 〔2〕真差動(dòng)輸入級(jí)〔3〕單電源工作，3.0V~~32V〔4〕100nA[LM324A]3〔5〕每一個(gè)封裝四個(gè)放大器 〔6〕內(nèi)部補(bǔ)償〔7〕共典范圍擴(kuò)展到負(fù)電源 〔8〕行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)引腳輸出〔9〕在輸入端的靜電放電位增加牢靠性而不影響器件的工作通用型集成電壓比較器AD790雙列直插式AD79023；正、負(fù)兩個(gè)外接電源±VS，14；當(dāng)單電源供電時(shí)，-VS8需高電平。為了驅(qū)動(dòng)TTL+5V，4.3V。引腳5系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要包括信號(hào)采集和處理電路、單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路兩大局部。信號(hào)采集電路和處理電路OPT101LED路圖見下：5-1信號(hào)采集和處理電路OPT1015R2C2C3LM324U1AC2、C33.33Hz。通過AD790LM324R10以消退不同人手指的差異性。單片機(jī)系統(tǒng)及顯示電路12MHzP0P1P2碼管進(jìn)展顯示，P3^2引腳用來接收已轉(zhuǎn)化為方波的脈搏信號(hào)，并且?guī)в袕?fù)位開4關(guān)。5-2單片機(jī)系統(tǒng)電路圖單片機(jī)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)10s過程中，P3^2引腳檢測(cè)方波脈搏信號(hào)，每次高電平降臨，系統(tǒng)進(jìn)展推斷：相鄰高電尋常間會(huì)更小〔這跟人的心跳特征有關(guān)，此推斷能消退電壓比較器的誤判示。工作流程圖見下。5開始定義變量聲明函數(shù)10s計(jì)時(shí)啟動(dòng)脈搏計(jì)數(shù)否兩次脈沖信號(hào)的時(shí)間10ms是110s計(jì)時(shí)完畢顯示心率數(shù)圖6 單片機(jī)工作流程圖光電式脈搏傳感器的噪聲分析及改進(jìn)量環(huán)境光干擾、電磁干擾、測(cè)量過程運(yùn)動(dòng)噪聲，下面對(duì)上述狀況結(jié)合試驗(yàn)測(cè)量做進(jìn)一步的分析。環(huán)境光對(duì)脈搏傳感器測(cè)量的影響在光電式脈搏傳感器中，光敏器件接收到的光信號(hào)不僅包含脈搏信息的透背景光的干擾。層外表涂上一層吸光材料，這樣能有效削減二次反射光的干擾。6由圖7搏波形的特征。電磁干擾對(duì)脈搏傳感器的影響通過光電轉(zhuǎn)換得到的包含脈搏信息的電信號(hào)一般比較微弱，簡(jiǎn)潔受到外界信號(hào)的干擾。測(cè)量過程中運(yùn)動(dòng)噪聲在測(cè)量過程當(dāng)中，通常狀況下手指和光電式脈搏傳感器可能產(chǎn)生相對(duì)的運(yùn)2的主要是第一個(gè)途徑。7附錄一protel原理圖8附錄三單片機(jī)程序〔C語(yǔ)言〕#include<reg51.h>#definecount_M150000#defineTH_M1(65536-count_M1)/256#defineTL_M1(65536-count_M1)%256#definegeweiP0#defineshiweiP1#definebaiweiP2charTAB[10]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x83,0xf8,0x80,0x98};charmaibo=0;intcount_T0,temp=0;voidshow(char,char,char);voiddelay10ms(void);main{IE=0x83;//TF0、INT0中斷INT0TMOD=0x01;//設(shè)定T0為mode1TH0=TH_M1;TL0=TL_M1;TCON=0x01;//設(shè)定負(fù)邊沿觸發(fā)TR0=1;//開頭定時(shí)while(1)temp++;}voidT0_10s(void)interrupt1{TH0=TH_M1;TL0=TL_M1;chari,j,k;if(++count_T0==200){count_T0=0;i=6*maibo/100;j=(6*maibo%100)/10;k=(6*maibo%10)show(i,j,k);maib