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基于单片机的心率测量仪的设计_开题报告

Ktbg16062 基于单片机的心率测量仪的设计_开题报告随着社会经济的发展和科学水平的进步，计算机行业的研发也不断推进。在强大的经济支持与技术支持下，计算机在社会各行各业的作用越来越大，大规模的集成电路系统也得到飞速发展，在这个背景下单片机的研发以及应用得到不断的深化。大多数单片机具有的硬件设施都可以比拟..

基于单片机的心率测量仪的设计_开题报告 Ktbg16062 基于单片机的心率测量仪的设计_开题报告

随着社会经济的发展和科学水平的进步，计算机行业的研发也不断推进。在强大的经济支持与技术支持下，计算机在社会各行各业的作用越来越大，大规模的集成电路系统也得到飞速发展，在这个背景下单片机的研发以及应用得到不断的深化。大多数单片机具有的硬件设施都可以比拟一台完整的计算机所拥有的硬件，比如说：CPU,内存，内部外部的总线系统等等。并且单片机因其具有体积小，低电压，低成本且性能强大，使用便利等各项特点，被大量的应用在和数字控制相关的项目。综合近期我国有关的研究文献来看，主要存在以下观点：

最早提出IPPG方式进行心率测量是2005年Wieringa F等人采用IPPG技术提取了不同波长下的心率信号。2007年Takano C等人通过黑白CCD在光照条件下实现了心率信号的提取。但这两种测量方式在光照环境的改变以及运动情况下都会产生较大误差，会对测量结果精度产生较大的影响。

2008年Hu S等人提出成像式光电容积脉搏波描记法的可行性研究，研究主要内容是通过使用LED光源和成像设备，在非接触条件下使用成像设备采集人指端视频，使用不同波段光源下提取指端光电容积变化信息，测量人体心率。这项研究证实了使用成像式光电容积脉搏波描记法测量人体心率的可能性心率测量方法按照是否与被检测者接触分为接触式测量和非接触式测量两种。

心率测量方法按照是否与被检测者接触分为接触式测量和非接触式测量两种。接触式测量方法主要包括压力法、电阻法和心电图法。压力法精确度较高，但是测量设备中往往包含体积较大的气泵。电阻法设备简单，但是通过电阻率的变化来测量心率误差较大，且随着被测者的生理、心理状态变化产生不一致的结果。ECG方法即专业的心电图测量方法，虽然可以准确地测量心跳的各项参数，但是因为导电凝胶的放置和测量操作均需要专业化的水平，所以难以实现远程医疗和长期的、日常检测。非接触式方法大致可以分为电磁式检测方法、基于超声多普勒的检测方法和基于图像的检测方法等。

2008年Verkruysse首次提出了在可见光作为光源的情况下使用普通光学摄像头检测人体心率的可行性。Verkruysse通过分析在可见光下拍摄的一段人脸视频图像获得心率信号。虽然Verkruysse能够从人脸视频图像中提取了心率信号，但是提取心率信号的方法缺乏科学的模型，完全基于手动分割，过于主观。由于血液循环的作用人体皮肤表面反射的光强度产生周期性变化，这种细微的变化虽然无法被肉眼察觉但却蕴含了较为丰富的生理信息。利用这个微弱的信号，MIT的Poh提出了一种基于盲源分离算法的能够从人脸视频图像中提取心率信号的非接触式检测方法。该方法分析视频不同通道的感兴趣区域内像素随时间变化值来获得原始混合信号，并通过独立成分分析在从接收的混合信号中分离出源信号，得到各通道信号的独立成分来提取心率。彩色视频图像的几个通道中G通道包含的脉搏波信号最强，因为血红蛋白对绿光的吸收性相对红光更强。由于独立成分分析（Independent Component Analysis，ICA）假设源信号之间相互独立，然而并非所有源信号均满足非高斯独立性，且ICA算法使用的迭代算法增加了计算的复杂度，使得该算法的实际应用难以得到普遍推广。

心率参数是反映人身体健康状况、预防治疗和临床诊断的重要指标，传统的中医采用切脉的方法检测心率，但是切脉的方法难免具有主观臆断性。随着现代医学的发展，仪器测量的方法日趋完善。1902年Einthoven公布了历史上第一张心电图，从而开启了心电描记的时代，至今心电图法（ECG）仍然是心率测量的重要监护程序，是准确诊断各类疾病的关键依据。ECG测量中最常用的方法是将电极粘附在体表，该方法虽然较为可靠，但是并不适合长期的、日常检测，在测量过程中病人必须保持静止的状态。另外一种ECG方法将电极安装在电器或者家具中Ｗ，虽然是非侵入式的，比较适合长期检测，但是要求被测试者裸露的皮肤与电极直接接触，使得适用范围较为狭窄。

除了ECG之外，还有一种方法是心音描记法或心音图法（Phonocardiography，PCG），通过记录心脏跳动产生的、经过组织传播到表面的心音，观察心音图来获得心率网。PCG也是一种非侵入式的方法，但要求被测者皮肤与声音采集器紧密接触。如果皮肤与采集器之间不能很好直接接触，则不能用来监测心脏的活动，检测原理类似于听诊器。

心率测量还可以采用红外检测方法，通过脉搏血氧仪等在检测血氧的同时测得心率其测量原理是根据含氧血红蛋白和去氧血红蛋白对光谱吸收能力不同，通过红外接收器接收透射光，并将光信号转变为电信号。一般红外检测方法分为指夹式和耳夹式，必须与表面鎌接触，不适用于皮肤表面灼伤的病人和日常的检测。

随着社会经济与科技的发展，人们对自己的身体健康越来越关注。由此，社会对高性能的医疗器械的需求也更加高，高精度、多功能、小体积、低功耗也是医疗器械的发展方向。由于单片机体积小，低电压，低成本且性能强大，使用便利等各项特点，被广泛用到该行业的发展，大大促进了医疗器械的研发与升级。

本文正是以这种高效能，低消耗低体积为设计方向，详细描述了单片机在心率测量仪设计中的作用。在结合我们学习过的单片机的相关知识，实现心率测量仪更高质量系统的功能要求,在设计中将硬件设施以及软件设计较好的结合在了一起，通过对AT89C51单片机概述，以AT89C51单片机为核心，结合MPX2100心率传感器，DS18B20体感传感器等设备来达到增加心率测量仪稳定性；可靠性与精密性，推动心率测量仪的设计与发展。

B. ^范文提纲

一、绪论

（一）引言

（二）单片机的概念

（三）单片机发展的历史

（四）单片机发展的现状

1、单片机的特点

2、单片机的应用

（五）本文主要研究的问题

二、MCS-51单片机系统

（一）MCS-51单片机简介

（二）MCS-51单片机的构造