一、本课题研究的主要内容、目的和意义

随着科技发展的不断提高，生命科学和信息科学的结合越来越紧密，出现了各种新颖的脉搏测量仪器，特别是电子脉搏仪的出现，使脉搏测量变得非常方便。 脉诊在我国已具有2600多年临床实践，是我国传统中医的精髓，但祖国传统医学采用“望、闻、问、切”的手段进行病情诊断，受人为的影响因素较大，测量精度不高。科技的创新，脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法，脉搏测量可利用电子仪器测量出精度更就的数据。 人体脉搏信号中包含丰富的生理信息，也逐渐引起了临床医生的很大兴趣，达到了方便、快捷、准确的测量脉搏的目的。随着电子测量技术的迅速发展，现代电子测量仪器以极快的速度向数字化、自动化的方向发展。制成的脉搏测量仪器性能良好，结构简单，有较好的应用和推广价值。

脉搏测量仪的设计，必须是通过采集人体脉搏变化引起的一些生物信号，然后把生物信号转化为物理信号，使得这些变化的物理信号能够表达人体的脉搏变化，最后要得出每分钟的脉搏次数，就需要通过相应的硬件电路及芯片来处理物理变化并存储脉搏次数。在硬件设计中一般的物理信号就是电压变化。本系统的组成包括传感器、信号处理、单片机电路、显示电路、键盘输入等部分。

二、文献综述（国内外相关研究现况和发展趋向）

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，脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法，脉搏测量可利用电子仪器测量出精度更就的数据。人体脉搏信号中包含丰富的生理信息，也逐渐引起了临床医生的很大兴趣，达到了方便、快捷、准确在测量脉搏的目的。随着电子测量技术的迅速发展，现代电子测量仪器以极快的速度向数字化、自动化的方向发展。制成的脉搏测量仪器性能良好，结构简单，有较好的应用和推广价值。而其中关键是对脉搏传感器的研究。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。

脉搏测量仪的发展主要向以下几个趋势发展：

（1）自动测量脉搏并且对所得到的脉搏进行自动分析。

目前很多脉搏测量仪都具有检测血氧等其他的功能，但是对这些信号的分析和诊断还需要一些有经验的医生观察，进行分析后才能确认结果，浪费大量的人力，且由人为引入的误差较大。因此，未来脉搏自动检测的内容将更加详细，自动分析诊断功能也更强大。

（2） 数字化技术等先进技术的应用。

随着数字科学技术的发展，脉搏测量仪集成度将更高，更便于携带。数字信号处理的运用将使干扰更小，测量更为准确。

（3）多功能化越来越明显

目前的脉搏测量仪，一般都具有测试血氧，心电图等等功能，单纯的脉搏测量仪已经很少见。随着电子技术的发展，脉搏测量仪必然可以实现更多的功能。

人体脉搏测试仪是用来测量人体心脏跳动频率的电子仪器，也是心电图的主要组成部分。心脏跳动频率通常用每分钟心脏跳动的次数来表示。采用数显式脉搏计测量心脏跳动的频率不但精确，而且使用方便，显示结果醒目。

通过查阅资料发现主要的脉率采集有三种方法：采用一对红色发光二极管实现、采用反射式的红外管实现和采用压电陶瓷芯片实现。 方法一：检测的基本原理：随着心脏的搏动，人体组织半透明度随之改变。当血液送到人体组织时，组织的半透明度减小；当血液流回心脏，组织的半透明度增大。这种现象在人体组织较薄的手指尖、耳垂等部位最为明显。因此，本脉率计将红外发光二极管产生的红外线照射到人体的上述部位，并用装在该部位另一侧或旁边的红外光电管来检测机体组织的透明程度并把它转换成电信号。由于此信号的频率与人体每分钟的脉搏次数成正比，故只要把它转换成脉冲并进行整形、计数和显示，就能实现实时检测脉搏次数的目的。 方法二：采用反射式的红外管。现在市场上的脉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，所以就不用考虑每个人手指情况不同所造成的麻烦了。但是同样的，对红外的知识了解相对匮乏，得到需要的信号也不太容易。 方法三：采用压电陶瓷片通过脉搏的跳动采集信号。随着心脏的搏动，人体手腕的脉搏和颈部的搏动较为明显，采用压电传感器放于上述部位，把压电传感器测得的信号转换成脉冲并进行整形、计数和显示，就能实现实时检测脉搏次数的目的。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。

人体心室周期性的收缩和舒张导致主动脉的收缩和舒张，是血流压力以波的形式从主动脉根部开始沿着整个动脉系统传播，这种波成为脉搏波。从脉搏波中提取人体的心理病理信息作为临床诊断和治疗的依据，历来都受到中外医学界的重视。脉搏波所呈现出的形态(波形)、强度(波幅)、速率(波速)和节律(周期)等方面的综合信息，在很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征,因此对脉搏波采集和处理具有很高的医学价值和应用前景。但人体的生物信号多属于强噪声背景下的低频的弱信号, 脉搏波信号更是低频微弱的非电生理信号,因此必需经过放大和后级滤波以满足采集的要求。

三、拟采取的研究方法（方案、技术路线等）和可行性论证

本设计采用单片机STC89C52为控制核心，实现脉搏测量仪的基本测量功能。

系统硬件框图如下图1所示：

图1 脉搏测量仪硬件框图

本设计的难点在软件编码与调试这一部分，软件这部分用C语言编写，C语言编写比较简单，而且看起来脉络清晰，并且调试、修改起来也比较方便。编写时各个模块可以独立编写，各个模块用一个函数表示，需要时只需调用即可，最后再将各个模块联系起来。重点在硬件设计，硬件设计主要就是各个模块的设计，其关键在于仪器选型和电路设计，如：显示电路用显示屏显示，键盘主要用于设定脉搏波速上下限，不在此范围，则就报警。

四、预期结果（或预计成果）

1. 论文一篇。

2. 硬件实物及相关代码和原理图。

3. 调试后可正常工作的实物。

五、研究进度安排

.1.14---3.4  学习相关知识、收集材料、熟悉设计要求

.3.23---3.25  完成开题报告

.3.26---4.15 初步设计和事物制作

.4.16---5.5  撰写毕业设计文稿

.5.6---5.12  定稿、打印、装订成册

.5.13——5.24准备毕业答辩

六、主要参考文献

[1]陈权昌.李兴富.单片机原理及应用[M].广州:华南理工大学出版社,2007.8.

[2]李庆亮.C语言程序设计实用教程[M].北京:机械工业出版社,2005.3.

[3]杨志忠.数字电子技术[M].北京:高等教育出版社,2003.12.

[4]及力.Protel 99 SE原理图与PCB设计教程[M].北京:电子工业出版社,2007.8.

[5]徐江海.单片机实用教程[M].北京:机械工业出版社,2006.12

[6]胡宴如.模拟电子技术[M].北京:高等教育出版社,2008.6.

[7]刘宁.单片机多功能时钟的设计[M].浙江:浙江海洋学院,2009.

[8]汪文.陈林.单片机原理及应用[M].湖北:华中科技大学出版社,2007.

[9]康华光.电子技术基础数字部分[M].北京:高等教育出版社,2008.

[10]邓奕、马双宝、谢龙汉，Protel 99 SE原理图与PCB设计[M]，北京：人民邮电出版社，2010.

[11]金伟正，单线数字温度传感器的原理及应用[J]，电子技术应用，2000.

[12]华成英、童诗白，模拟电子技术基础（第四版）[M]，北京：高等教育出版社，2006.

[13]陈凯，液晶显示万年历、时间、星期及温度[D]，湖南：湖南理工学院，2009.

[14]张军，AVR单片机应用系统开发典型实例[M]，北京：中国电力出版社，2005.

[15]王新颖，单片机原理及应用[M]，北京：北京大学出版社，2008.

[16]李华，MCS-51系列单片机实用接口技术[M]，北京：北京航空航天大学出版社，1993.

[17]赵广林，新型语音芯片应用手册[M]，北京：电子工业出版社，2008.

[18]吴建平，传感器原理及应用[M]，北京：机械工业出版社，2009.

七、审核意见

指导教师对开题的意见：

指导教师签字：                年3月26日

学院审核意见：

审核人签字：                年3 月28 日