基于光电容积原理的简易心率测量装置设计

基于光电容积原理的简易心率测量装置设计(论文16500字)
摘要：目前全民健身运动的风行，人们对于心率监测的需求愈发增加，而专业心率监测装置又有使用要求高、体积较大、普及性低等问题，本次设计就是针对这一矛盾提出的。本设计主要基于是光电容积原理设计相应的信号采集系统，然后通过信号处理将可处理的信号输入到单片机，通过相应算法得到最终心率值并显示，最后通过GSM短信发送模块进行短信发送。利用光电容积原理进行脉搏波信号提取，区别于传统的心电信号提取方式，可以做到无痛无创同时体积小巧，对使用者来说更为实用。通过短信发送模块将实时的心率数据发送出去，也更有利于信息的传递和数据的保存，提高了心率测量装置的实用性。本设计采用高性能、低功耗的STC12C5A60S单片机作为心率值计算的核心模块，结合由绿光LED发光二极管和光感受器组成的模块作为脉搏波信号采集装置、以SIM900A芯片为核心的GSM短信发送模块、AD转换模块、信号处理电路等模块设计出了一种简易心率测量装置。
关键词：心率测量；光电容积原理；51单片机；GSM

Simple heart rate measurement device based on photoelectric volume principle
Abstract: At present, the popular fitness campaign is popular, the demand for heart rate monitoring is increasing, and the professional heart rate monitoring device has the problems of high demand, large volume and low universality. This design is based on this contradiction. The This design is mainly based on the principle of photoelectric volume design of the corresponding signal acquisition system, and then through the signal processing will be able to handle the signal input to the microcontroller, through the corresponding algorithm to get the final heart rate value and display, and finally through the GSM SMS transmission module for SMS sent. The use of photoelectric volume principle of pulse wave signal extraction, different from the traditional ECG signal extraction, can be painless and non-invasive at the same time small size, the user is more practical. Through the SMS sending module will be real-time heart rate data sent out, but also more conducive to the transmission of information and data preservation, improve the practicality of the heart rate measurement device. The design uses high-performance, low-power STC12C5A60S microcontroller as the core module of the heart rate calculation, combined with the green LED light-emitting diodes and photoreceptors as a pulse wave signal acquisition device to SIM900A chip as the core of the GSM SMS transmission module, AD conversion module, signal processing circuit and other modules designed a simple heart rate measurement device.
Key words: heart rate measurement; photoelectric volume principle; 51 MCU; GSM
 

目录
1  引言    1
1.1  研究意义    1
1.2  研究历史及现状    2
1.3  本文工作安排    3
2  设计方案论证    3
2.1  本设计目的    3
2.2  本设计的技术方案    4
2.2.1信号拾取模块设计    4
2.2.2 单片机主控芯片的选择    5
2.2.3  滤波电路设计    5
2.2.4  放大器设计    6
2.2.5  模数转换器的选择    6
2.2.6  GSM短信发送模块    6
2.2.7  供电方案    7
2.3  本设计所带来的有益的优点和效果    7
3  系统硬件设计与实现    7
3.1  心率监测装置的设计原理    7
3.2  主要单元电路设计    8
3.2.1  电源电路    8
3.2.2  单片机最小系统    9
3.2.3  信号采集电路设计    10
3.2.4  滤波放大电路的设计    11
3.2.5 GSM模块电路    12
3.2.6 AD模块电路    13
3.3 系统可能出现的问题    14
3.3.1 环境光影响    14
3.3.2 电磁干扰影响    14
3.3.3 运动噪声干扰    14
4  程序设计    15
4.1 基于光电容积原理心率检测装置的主程序设计    15
4.1.1  脉搏波信号提取心率处理方案    15
4.1.2 心率值计算方法    16
4.2 子程序设计    17
4.2.1 GSM模块的程序设计    17
4.2.2 AD模块的程序设计    19
5  系统调试    20
5.1 软件调试    20
5.1.1 .ad精度设置    20
5.1.2 中断优先级问题    20
5.1.3 心率数据发送    21
5.1.4串口数据发送正确的时候无法发送短信    21
5.2 硬件调试    21
5.2.1 信号采集处理电路    21
5.2.2 GSM短信发送模块    21
6  结论    21
参考文献    22
致谢    24