葉國聰，郁　煒，黃亦磊（衢州學(xué)院，浙江衢州　324000）

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基于紅外對管傳感器的脈搏計數(shù)研究

葉國聰，郁煒，黃亦磊
（衢州學(xué)院，浙江衢州324000）

摘要：針對國內(nèi)外脈搏計數(shù)系統(tǒng)存在數(shù)據(jù)不精確、攜帶和測量不方便的巨大缺陷，研究了脈搏次數(shù)非接觸測量系統(tǒng)。文章介紹了基于紅外對管傳感器的簡易脈搏計數(shù)系統(tǒng)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)精準(zhǔn)化以及攜帶便利化，同時可以實現(xiàn)減少對人體產(chǎn)生的負(fù)影響。

關(guān)鍵詞：紅外對管傳感器；數(shù)據(jù)精準(zhǔn)化；攜帶測量便利

目前，就醫(yī)問題已經(jīng)成了社會熱點(diǎn)話題。醫(yī)院所實行人工測量脈搏次數(shù)，往往采用10s的結(jié)果乘以6的方法，顯然不夠準(zhǔn)確且不夠高效；而對于便攜式血壓計而言，加減壓不方便會給人體帶來不適；此外用于體育測量的夾指式和耳脈式也分別存在著磨損大和信號弱的缺點(diǎn)，綜上，文章設(shè)計了基于紅外對管傳感器網(wǎng)絡(luò)的脈搏計數(shù)系統(tǒng)。

1　系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)由傳感器模塊、信號處理模塊、單片機(jī)電路模塊、顯示電路模塊和供電電路模塊等組成，實現(xiàn)對脈搏次數(shù)的精準(zhǔn)測量和顯示，其系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖

（1）傳感器模塊實現(xiàn)對人體脈搏次數(shù)自動檢測。采用紅外對管傳感器提取人體脈搏信號，授予手指組織可以分成皮膚、肌肉、骨骼等非血液組織和血液組織，其中非血液組織的光吸收量是恒定的，而在血液中，靜脈血的搏動相對動脈血是十分微弱的，可以忽略，因此可以認(rèn)為光透過手指后的變化僅由動脈血的充盈而引起，那么在恒定波長的光源的照射下，通過檢測透過手指的光強(qiáng)將可以間接測量到人體的脈搏信號。而在光接收端把透過的光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的信號強(qiáng)弱，透過的光多，信號大，反之透過的光少，信號小。

（2）信號處理模塊包括兩部分，濾波電路和放大電路。由于外界環(huán)境的不穩(wěn)定性，使得傳感器輸出的信號不夠準(zhǔn)確，其作用是盡可能減小脈動的直流電壓中的交流成分，保留其直流成分，使輸出電壓紋波系數(shù)降低，波形變得比較平滑，即信號比較穩(wěn)定。而放大電路則是應(yīng)用于將微小的交流信號放大化，文章采用的主要元件是晶體管。

（3）單片機(jī)電路模塊的設(shè)計，此模塊以單片機(jī)為控制核心，利用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣處理，單片機(jī)獲知當(dāng)前信號并記錄。

（4）顯示模塊采用的是最為主流、功能較為強(qiáng)大的LCD液晶顯示屏中的LCD1602型，相比較七段LED數(shù)碼顯示管優(yōu)勢明顯，它采用了固態(tài)發(fā)光器件，對環(huán)境的適應(yīng)能力非常強(qiáng)，所以LED的使用溫度范圍廣、低電壓、耐沖擊，同時它所占用的資源少，顯示的內(nèi)容多，而同樣具有較強(qiáng)的顯示功能的點(diǎn)陣式數(shù)碼管卻存在著價格相對昂貴的劣勢，以及只顯示數(shù)字的浪費(fèi)。

2　系統(tǒng)功能

系統(tǒng)運(yùn)作時，只需將手腕放在紅外對管傳感器上，通過脈搏的跳動，將采集到的電流信號傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)將接收到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再通過內(nèi)部微處理器處理，指示燈每亮一次，單片機(jī)便計數(shù)一次，待計時時間到，便由單片機(jī)將數(shù)據(jù)傳給LCD1602顯示出來，供相關(guān)人員分析。

3　創(chuàng)新點(diǎn)

與傳統(tǒng)的脈搏計數(shù)方式相比，本系統(tǒng)有以下幾個特點(diǎn)：

（1）避免了機(jī)體與測量裝置的接觸，對儀器的損壞度減小，測量更加精確。

（2）裝置采用了紅外對管傳感器，相比較其他傳感器（如壓電傳感器等）更加便于購買和使用，價格更實惠，性能更可靠，適合推廣使用。

（3）所采用的STC89C52型單片機(jī)性能較51系列功能更加強(qiáng)大，相比MSP430，更加便于購買和使用，非常適合于該系統(tǒng)的推廣和使用。

4　結(jié)語

本系統(tǒng)基于紅外對管傳感器建立了對人體脈搏次數(shù)的計數(shù)，從傳感器對數(shù)據(jù)的感知和采集，到信號處理電路的濾波和信號放大，然后通過主控模塊——單片機(jī)的處理，最后準(zhǔn)確地人體的脈搏次數(shù)顯示在LCD液晶顯示屏上，下次或多次計數(shù)，可以通過鍵入模塊的復(fù)位鍵進(jìn)行清零。相比較耳脈式脈搏計數(shù)器和便攜式血壓計系統(tǒng)，該系統(tǒng)加入了更多的人性化元素，減少對人體產(chǎn)生的不適感。此外，紅外對管傳感器的非接觸性更是大大降低了對儀器的損壞度，使測量值更加精準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

［1］萬隆.單片機(jī)原理及與應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2010.

［2］陳凱，液晶顯示萬年歷、時間、星期及溫度［D］.湖南：湖南理工學(xué)院，2009.

［3］余成波，傳感器原理及應(yīng)用［M］.湖北：華中科技大學(xué)出版社，2010.

Research on Pulse Counting Based on Infrared TubesSensor

YE Guo-cong，YU Wei，HUANG Yi-lei
（Quzhou College，Quzhou，Zhejiang 324000，China）

Abstract:Aiming at data not accurate pulse counting system at home and abroad，and measurement is not convenient to carry huge defects，non-contact measurement system of the pulse rate is studied.This paper introduces a simple pulse counting system based oninfrared tube sensor，which can realize data precision and carrying convenience，and can reduce the negative effects on the human body.

Key words:infrared tube sensor；precision of data；convenient carry and measurement

中圖分類號：TP212

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：2095-980X（2016）05-0082-01

收稿日期：2016-04-15

作者簡介：葉國聰（1994-），男，浙江杭州人，主要研究方向：電氣工程及其自動化。指導(dǎo)教師：郁煒。