基于单片机的心率计设计.pptx

基于单片机的心率计设计演讲人：日期:

CATALOGUE目录02传感器模块实现01系统总体设计03单片机控制逻辑04心率算法开发05系统测试验证06应用优化方向

系统总体设计01

单片机控制整个系统的运行，包括信号处理、结果显示等。主控芯片对传感器输出的微弱电信号进行放大和滤波，以提高信号质量。信号放大与滤波采用心率传感器采集人体心率信号，并转化为电信号进行处理。传感器010302硬件架构框图将放大后的模拟信号转换为数字信号，供单片机进行处理。A/D转换用于显示心率数值等信息，方便用户读取。显示模块0405

信号采集模块负责采集心率信号，并将其转化为可供处理的电信号。信号处理模块对采集到的信号进行滤波、放大、A/D转换等处理，提取出心率信息。控制模块根据处理后的心率信息，控制显示模块显示心率值，并可根据预设阈值进行报警。电源管理模块为整个系统提供稳定的电源，并管理电源功耗。核心功能模块划分

开发环境配置集成开发环境采用Keil等集成开发环境进行程序开发，提高开发效率。编程语言使用C语言进行程序编写，具有良好的可读性和可移植性。硬件调试工具使用示波器、信号发生器等硬件调试工具，对硬件电路进行调试和测试。软件仿真工具使用Proteus等软件进行电路仿真和程序调试，提高设计准确性。

传感器模块实现02

利用光电效应，通过测量反射光强度来检测脉搏跳动。反射式光电传感器利用光电效应，通过测量透射光强度来检测脉搏跳动。透射式光电传感器利用红外光对人体血红蛋白的敏感特性，检测脉搏跳动。红外光电脉搏传感器光电脉搏传感器选型

信号放大电路设计仪表放大器具有低噪声、高精度、高共模抑制比等特点，用于放大微弱脉搏信号。01差动放大器有效抑制共模干扰，提高信号抗干扰能力。02多级放大器通过多个放大器级联，实现信号的多级放大。03

有效滤除高频噪声，保留脉搏信号的低频成分。低通滤波器通过设定特定频段，仅允许该频段内的信号通过，滤除其他噪声。带通滤波器通过软件算法实现滤波，如移动平均滤波、中值滤波等，提高信号质量。滤波算法噪声滤波处理方案010203

单片机控制逻辑03

数据采集时序控制初始化传感器配置传感器工作参数，开启传感器并进入待机状态。触发采集通过单片机发送指令或外部触发信号启动传感器数据采集。读取数据在指定的时间间隔内，单片机读取传感器的数据，并进行预处理。数据处理对采集到的数据进行滤波、放大等处理，以获得准确的心率数据。

通道选择选择单片机的AD转换通道，确保传感器输出的模拟信号能够正确输入。分辨率设置根据心率测量精度要求，设置AD转换的分辨率。采样率设置设置合理的采样率，确保在有限的时间内采集到足够的数据。转换时间设置根据AD转换器的性能，设置适当的转换时间，以保证数据的准确性。AD转换参数配置

中断服务程序设计中断触发条件设置中断触发条件，如定时器溢出、AD转换完成等。中断处理程序当中断触发时，单片机暂停正在执行的程序，转而执行中断处理程序。中断恢复中断处理程序执行完毕后，单片机返回到被中断的程序继续执行。中断优先级设置根据程序的实际需求，设置中断的优先级，确保关键任务能够得到及时响应。

心率算法开发04

脉搏波峰检测算法脉搏波峰检测算法峰值检测法移动平均滤波法斜率检测法阈值检测法通过检测脉搏波峰值来计算心率，适用于脉搏波形较稳定的情况。通过检测脉搏波上升和下降的斜率来判断脉搏波峰，适用于脉搏波形不稳定的情况。通过对脉搏波进行移动平均滤波，滤除高频噪声，提高峰值检测的准确性。设定一个阈值，当脉搏波振幅超过该阈值时，认为检测到脉搏波峰。

平均心率计算在一定时间内计算脉搏波的数量，然后除以时间得到平均心率。心率计算数学模型01瞬时心率计算根据相邻两个脉搏波峰的时间间隔计算瞬时心率，适用于实时心率监测。02峰值间期平均值法计算多个脉搏波峰之间的时间间隔，然后求平均值，再转换为心率值。03频率域分析法将脉搏波信号进行傅里叶变换，提取频率成分，再计算心率。04

采用低通滤波、高通滤波或带通滤波等方法，滤除脉搏波信号中的噪声和干扰，提高信号质量。设定合理的阈值范围，当心率值超出该范围时，认为数据异常，进行报警或丢弃处理。对于连续出现的数据异常，如心率连续超过设定阈值，认为可能存在异常情况，需要进行进一步处理。当检测到异常数据时，可以用前后正常数据的平均值代替该异常数据，以保证数据的连续性和准确性。异常数据处理机制滤波处理阈值判断连续性判断平均值替代法

系统测试验证05

通过信号发生器生成不同频率、幅度的正弦波或方波信号，模拟心率信号。模拟信号生成选择电路的关键节点，如信号输入端、滤波电路输出端、A/D转换前等，进行逐一测试。测试点选择测试静态下心率测量的准确度、稳定性等指标，并记录测试数据。测试指标静态模拟信号测试

动态人体实测方案志愿者选择测试方法