開(kāi)題報(bào)告-基于單片機(jī)的脈搏測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)

xxxxxxxxxx畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告電子信息與電氣工程學(xué)院xxxx屆題目基于單片機(jī)的脈搏測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì)課題類(lèi)型設(shè)課題來(lái)源自擬課題學(xué)生姓名1111學(xué)號(hào)111專(zhuān)業(yè)通信工程年級(jí)班111111指導(dǎo)教師111111職稱(chēng)講師填寫(xiě)日期：1年1月1日一、本課題研究的主要內(nèi)容、目的和意義隨著科技發(fā)展的不斷提高，生命科學(xué)和信息科學(xué)的結(jié)合越來(lái)越緊密，出現(xiàn)了各種新穎的脈搏測(cè)量?jī)x器，特別是電子脈搏儀的出現(xiàn)，使脈搏測(cè)量變得非常方便。脈診在我國(guó)已具有2600多年臨床實(shí)踐，是我國(guó)傳統(tǒng)中醫(yī)的精髓，但祖國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)采用“望、聞、問(wèn)、切”的手段進(jìn)行病情診斷，受人為的影響因素較大，測(cè)量精度不高?？萍嫉膭?chuàng)新，脈搏測(cè)試不再局限于傳統(tǒng)的人工測(cè)試法或聽(tīng)診器測(cè)試法，脈搏測(cè)量可利用電子儀器測(cè)量出精度更就的數(shù)據(jù)。人體脈搏信號(hào)中包含豐富的生理信息，也逐漸引起了臨床醫(yī)生的很大興趣，達(dá)到了方便、快捷、準(zhǔn)確的測(cè)量脈搏的目的。隨著電子測(cè)量技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代電子測(cè)量?jī)x器以極快的速度向數(shù)字化、自動(dòng)化的方向發(fā)展。制成的脈搏測(cè)量?jī)x器性能良好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有較好的應(yīng)用和推廣價(jià)值。脈搏測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)，必須是通過(guò)采集人體脈搏變化引起的一些生物信號(hào)，然后把生物信號(hào)轉(zhuǎn)化為物理信號(hào)，使得這些變化的物理信號(hào)能夠表達(dá)人體的脈搏變化，最后要得出每分鐘的脈搏次數(shù)，就需要通過(guò)相應(yīng)的硬件電路及芯片來(lái)處理物理變化并存儲(chǔ)脈搏次數(shù)。在硬件設(shè)計(jì)中一般的物理信號(hào)就是電壓變化。本系統(tǒng)的組成包括傳感器、信號(hào)處理、單片機(jī)電路、顯示電路、鍵盤(pán)輸入等部分。二、文獻(xiàn)綜述（國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)況和發(fā)展趨向）隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，脈搏測(cè)量技術(shù)也越來(lái)越先進(jìn)，對(duì)脈搏的測(cè)量精度也越來(lái)越高，國(guó)內(nèi)外先后研制了不同類(lèi)型的脈搏測(cè)量?jī)x，脈搏測(cè)試不再局限于傳統(tǒng)的人工測(cè)試法或聽(tīng)診器測(cè)試法，脈搏測(cè)量可利用電子儀器測(cè)量出精度更就的數(shù)據(jù)。人體脈搏信號(hào)中包含豐富的生理信息，也逐漸引起了臨床醫(yī)生的很大興趣，達(dá)到了方便、快捷、準(zhǔn)確在測(cè)量脈搏的目的。隨著電子測(cè)量技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代電子測(cè)量?jī)x器以極快的速度向數(shù)字化、自動(dòng)化的方向發(fā)展。制成的脈搏測(cè)量?jī)x器性能良好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有較好的應(yīng)用和推廣價(jià)值。而其中關(guān)鍵是對(duì)脈搏傳感器的研究。起初用于體育測(cè)量的脈搏測(cè)試集中在對(duì)接觸式傳感器的研究，利用此類(lèi)傳感器所研制的指脈、耳脈等測(cè)量?jī)x各有其優(yōu)缺點(diǎn)。指脈測(cè)量比較方便、簡(jiǎn)單，但因?yàn)槭种干系暮瓜佥^多，指夾常年使用，污染可能會(huì)使測(cè)量靈敏度下降：耳脈測(cè)量比較干凈，傳感器使用環(huán)境污染少，容易維護(hù)。但因耳脈較弱，尤其是當(dāng)季節(jié)變化時(shí)，所測(cè)信號(hào)受環(huán)境溫度影響明顯，造成測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。過(guò)去在醫(yī)院臨床監(jiān)護(hù)和日常中老年保健中出現(xiàn)的日常監(jiān)護(hù)儀器，如便攜式電子血壓計(jì)，可以完成脈搏的測(cè)量,但是這種便攜式電子血壓計(jì)利用微型氣泵加壓橡膠氣囊，每次測(cè)量都需要一個(gè)加壓和減壓的過(guò)程，存在體積龐大、加減壓過(guò)程會(huì)有不適、脈搏檢測(cè)的精確度低等缺點(diǎn)。脈搏測(cè)量?jī)x的發(fā)展主要向以下幾個(gè)趨勢(shì)發(fā)展：（1）自動(dòng)測(cè)量脈搏并且對(duì)所得到的脈搏進(jìn)行自動(dòng)分析。目前很多脈搏測(cè)量?jī)x都具有檢測(cè)血氧等其他的功能，但是對(duì)這些信號(hào)的分析和診斷還需要一些有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生觀察，進(jìn)行分析后才能確認(rèn)結(jié)果，浪費(fèi)大量的人力，且由人為引入的誤差較大。因此，未來(lái)脈搏自動(dòng)檢測(cè)的內(nèi)容將更加詳細(xì)，自動(dòng)分析診斷功能也更強(qiáng)大。（2）數(shù)字化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用。隨著數(shù)字科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，脈搏測(cè)量?jī)x集成度將更高，更便于攜帶。數(shù)字信號(hào)處理的運(yùn)用將使干擾更小，測(cè)量更為準(zhǔn)確。（3）多功能化越來(lái)越明顯目前的脈搏測(cè)量?jī)x，一般都具有測(cè)試血氧，心電圖等等功能，單純的脈搏測(cè)量?jī)x已經(jīng)很少見(jiàn)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，脈搏測(cè)量?jī)x必然可以實(shí)現(xiàn)更多的功能。人體脈搏測(cè)試儀是用來(lái)測(cè)量人體心臟跳動(dòng)頻率的電子儀器，也是心電圖的主要組成部分。心臟跳動(dòng)頻率通常用每分鐘心臟跳動(dòng)的次數(shù)來(lái)表示。采用數(shù)顯式脈搏計(jì)測(cè)量心臟跳動(dòng)的頻率不但精確，而且使用方便，顯示結(jié)果醒目。通過(guò)查閱資料發(fā)現(xiàn)主要的脈率采集有三種方法：采用一對(duì)紅色發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)、采用反射式的紅外管實(shí)現(xiàn)和采用壓電陶瓷芯片實(shí)現(xiàn)。方法一：檢測(cè)的基本原理：隨著心臟的搏動(dòng)，人體組織半透明度隨之改變。當(dāng)血液送到人體組織時(shí)，組織的半透明度減小；當(dāng)血液流回心臟，組織的半透明度增大。這種現(xiàn)象在人體組織較薄的手指尖、耳垂等部位最為明顯。因此，本脈率計(jì)將紅外發(fā)光二極管產(chǎn)生的紅外線(xiàn)照射到人體的上述部位，并用裝在該部位另一側(cè)或旁邊的紅外光電管來(lái)檢測(cè)機(jī)體組織的透明程度并把它轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。由于此信號(hào)的頻率與人體每分鐘的脈搏次數(shù)成正比，故只要把它轉(zhuǎn)換成脈沖并進(jìn)行整形、計(jì)數(shù)和顯示，就能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)脈搏次數(shù)的目的。方法二：采用反射式的紅外管。現(xiàn)在市場(chǎng)上的脈率計(jì)普遍采用這種傳感器來(lái)采集信號(hào)，因?yàn)榇思t外管接收和發(fā)射都在手指的同一側(cè)，所以就不用考慮每個(gè)人手指情況不同所造成的麻煩了。但是同樣的，對(duì)紅外的知識(shí)了解相對(duì)匱乏，得到需要的信號(hào)也不太容易。方法三：采用壓電陶瓷片通過(guò)脈搏的跳動(dòng)采集信號(hào)。隨著心臟的搏動(dòng)，人體手腕的脈搏和頸部的搏動(dòng)較為明顯，采用壓電傳感器放于上述部位，把壓電傳感器測(cè)得的信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖并進(jìn)行整形、計(jì)數(shù)和顯示，就能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)脈搏次數(shù)的目的。當(dāng)脈搏跳動(dòng)時(shí)，壓電陶瓷片便會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)，雖然這是一種很陳舊的方法，但是卻很實(shí)用，測(cè)試的時(shí)候能夠明顯的觀測(cè)到信號(hào)的變化。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，是血流壓力以波的形式從主動(dòng)脈根部開(kāi)始沿著整個(gè)動(dòng)脈系統(tǒng)傳播，這種波成為脈搏波。從脈搏波中提取人體的心理病理信息作為臨床診斷和治療的依據(jù)，歷來(lái)都受到中外醫(yī)學(xué)界的重視。脈搏波所呈現(xiàn)出的形態(tài)(波形)、強(qiáng)度(波幅)、速率(波速)和節(jié)律(周期)等方面的綜合信息，在很大程度上反映出人體心血管系統(tǒng)中許多生理病理的血流特征,因此對(duì)脈搏波采集和處理具有很高的醫(yī)學(xué)價(jià)值和應(yīng)用前景。但人體的生物信號(hào)多屬于強(qiáng)噪聲背景下的低頻的弱信號(hào),脈搏波信號(hào)更是低頻微弱的非電生理信號(hào),因此必需經(jīng)過(guò)放大和后級(jí)濾波以滿(mǎn)足采集的要求。三、擬采取的研究方法（方案、技術(shù)路線(xiàn)等）和可行性論證本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)STC89C52為控制核心，實(shí)現(xiàn)脈搏測(cè)量?jī)x的基本測(cè)量功能。系統(tǒng)硬件框圖如下圖1所示：脈搏傳感器脈搏傳感器信號(hào)放大與整形電路報(bào)警電路單片機(jī)AT89S52顯示電路鍵盤(pán)輸入圖1脈搏測(cè)量?jī)x硬件框圖本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在軟件編碼與調(diào)試這一部分，軟件這部分用C語(yǔ)言編寫(xiě)，C語(yǔ)言編寫(xiě)比較簡(jiǎn)單，而且看起來(lái)脈絡(luò)清晰，并且調(diào)試、修改起來(lái)也比較方便。編寫(xiě)時(shí)各個(gè)模塊可以獨(dú)立編寫(xiě)，各個(gè)模塊用一個(gè)函數(shù)表示，需要時(shí)只需調(diào)用即可，最后再將各個(gè)模塊聯(lián)系起來(lái)。重點(diǎn)在硬件設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)主要就是各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)，其關(guān)鍵在于儀器選型和電路設(shè)計(jì)，如：顯示電路用顯示屏顯示，鍵盤(pán)主要用于設(shè)定脈搏波速上下限，不在此范圍，則就報(bào)警。四、預(yù)期結(jié)果（或預(yù)計(jì)成果）論文一篇。硬件實(shí)物及相關(guān)代碼和原理圖。調(diào)試后可正常工作的實(shí)物。五、研究進(jìn)度安排2014.1.14---3.4學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)、收集材料、熟悉設(shè)計(jì)要求2014.3.23---3.25完成開(kāi)題報(bào)告2014.3.26---4.15初步設(shè)計(jì)和事物制作2014.4.16---5.5撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)文稿2014.5.6---5.12定稿、打印、裝訂成冊(cè)2014.5.13——5.24準(zhǔn)備畢業(yè)答辯六、主要參考文獻(xiàn)[1]陳權(quán)昌.李興富.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社,2007.8.[2]李慶亮.C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)用教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.3.[3]楊志忠.數(shù)字電子技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2003.12.[4]及力.Protel99SE原理圖與PCB設(shè)計(jì)教程[M].北京:電子工業(yè)出版社,2007.8.[5]徐江海.單片機(jī)實(shí)用教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.12[6]胡宴如.模擬電子技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2008.6.[7]劉寧.單片機(jī)多功能時(shí)鐘的設(shè)計(jì)[M].浙江:浙江海洋學(xué)院,2009.[8]汪文.陳林.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].湖北:華中科技大學(xué)出版社,2007.[9]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分[M].北京:高等教育出版社,2008.[10]鄧奕、馬雙寶、謝龍漢，Protel99SE原理圖與PCB設(shè)計(jì)[M]，北京：人民郵電出版社，2010.[11]金偉正，單線(xiàn)數(shù)字溫度傳感器的原理及應(yīng)用[J]，電子技術(shù)應(yīng)用，2000.[12]華成英、童詩(shī)白，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）[M]，北京：高等教育出版社，2006.[13]陳凱，液晶顯示萬(wàn)年歷、時(shí)間、星期及溫度[D]，湖南：湖南理工學(xué)院，2009.[14]張軍，AVR單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)典型實(shí)例[M]，北京：中國(guó)電力出版社，2005.[15]王新穎，單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]，北京：北京大學(xué)出版社，2008.[16]李華，MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)[M]，北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1993.[17]趙廣林，新型語(yǔ)音芯片應(yīng)用手冊(cè)[M]，北京：電子工業(yè)出版社，2008.[18]吳建平，傳感器原理