基于STC89C51單片機(jī)的監(jiān)控脈搏測量儀設(shè)計(jì)摘要針對常見的高頻電荷諧波放大器在進(jìn)行監(jiān)測高頻脈搏諧波信號時(shí)由于其諧波工作物理狀態(tài)不穩(wěn)定而且往往同時(shí)包含較多的高頻脈搏噪聲,致使其諧波測量信號精度完全不能滿足或達(dá)不了國家標(biāo)準(zhǔn)測量要求的特殊技術(shù)問題,設(shè)計(jì)了一種新型的基于STC89C51單片機(jī)的高測量精度高頻脈搏諧波檢測信號測試儀。并通過對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行仿真來確定整個(gè)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的可行性。用于事實(shí)地驗(yàn)證該種濾波方法在處理中的真實(shí)實(shí)用和效果;我們就是利用這種方法來對比一下壓電式脈搏傳感器在各種特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)。整個(gè)電機(jī)測試中心儀器都已經(jīng)成功全部投入測試操作,并且基本具備了電機(jī)抗干擾能力好、穩(wěn)定性強(qiáng)、測量數(shù)據(jù)精度準(zhǔn)、安全舒適等顯著技術(shù)優(yōu)占。關(guān)鍵詞：脈搏檢測；ST188光電傳感器；STC89C51；小波去噪；目錄一、緒論 一、緒論1.1研究背景與意義1.1.1研究背景脈搏測試儀是用來測量一個(gè)人脈搏跳動(dòng)次數(shù)的電子儀器，也是心電圖的主要組成部分，因此，在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)上具有重要的作用。脈搏超聲波的生物信號更多地可能是低頻微弱的非金屬電化學(xué)性的生理訊息信號，必須經(jīng)過高頻放大和后期高級信號濾波處理才能完全能夠滿足人體采集生理數(shù)據(jù)的質(zhì)量要求。目前，市場上遠(yuǎn)程視頻電子處理脈搏信號測量用的儀器往往都指的是直接采用一種壓電式脈搏傳感器元件來進(jìn)行接收電子脈搏檢測信號，該電式傳感器的元件結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，但由于不接受壓電的元件易直接振動(dòng)影響室內(nèi)空氣的電壓波動(dòng)，導(dǎo)致電子脈搏信號檢測結(jié)果精確性低、檢測到的結(jié)果容易發(fā)生較大偏移。高精度自動(dòng)壓電式壓力傳感器的產(chǎn)品價(jià)格相對比較昂貴，增加了其產(chǎn)品制作制造工藝的優(yōu)化時(shí)間和制造成本。因此，設(shè)計(jì)一種測量噪音低和污染小、測量結(jié)果準(zhǔn)確性高、使用方便的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)脈搏能量測試儀器就顯得尤為十分必要。1.1.2研究意義眾所周知使用最廣泛的光電系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)控制模塊系統(tǒng)由主要的兩個(gè)基礎(chǔ)處理模塊、采集數(shù)據(jù)控制處理模塊、中心數(shù)據(jù)處理控制模塊等幾個(gè)部分共同組成，其中主要的兩個(gè)基礎(chǔ)處理模塊主要有：向中心采集數(shù)據(jù)控制處理模塊和反向中心數(shù)據(jù)處理控制模塊，提供了一個(gè)統(tǒng)一制式為5v電壓直流電源的移動(dòng)電源模塊和一個(gè)單片式主機(jī)最小采集系統(tǒng)，最小采集控制模塊系統(tǒng)主要是通過利用中斷啟動(dòng)計(jì)數(shù)控制功能應(yīng)用來自行啟動(dòng)中斷計(jì)算一個(gè)心率測量指數(shù);反向采集控制模塊主要是通過利用紅外無線測量的控制原件將被輸入測量者的物理數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成紅外無線電控制信號，而且通過表示器給出一定的心率函數(shù)信號形態(tài)，便于用戶集成反向中心數(shù)據(jù)處理控制模塊對測量數(shù)據(jù)信號進(jìn)行自動(dòng)采集和分析處理;反向中心數(shù)據(jù)處理控制模塊則把所有最終獲得的測量數(shù)據(jù)都經(jīng)過進(jìn)行了壓縮整形后后再計(jì)算最終時(shí)所得到的一個(gè)心率指數(shù)值。筆者所研究設(shè)計(jì)的這種振動(dòng)監(jiān)控檢測系統(tǒng)主要是所采用的sst188光電振動(dòng)傳感器是用來直接將光檢測到流出一個(gè)正在人體的內(nèi)部脈搏跳動(dòng)信號，通過一只紅外手指直接將光照射到這種紅外光上時(shí)的內(nèi)部透光度可能會(huì)由于一個(gè)人體內(nèi)部脈搏的快速跳動(dòng)而發(fā)生變化，從而筆者可以直接檢測到流出大量的內(nèi)部血流，能夠大大減少由于外部人體氣流的跳動(dòng)變化而直接產(chǎn)生的內(nèi)部噪聲和振動(dòng)信號。由于其中的原始人體內(nèi)部脈搏濾波信號極度微弱，容易被脈搏檢測器受到高頻和50hz的原始工頻濾波信號所產(chǎn)生干擾.，因此，需要將脈搏檢測器輸出來的原始人體脈搏濾波信號經(jīng)過工頻濾波后再進(jìn)行加以優(yōu)化處理，從而我們可以直接得到一個(gè)完全便于測量分析的有效脈搏信號。本次模擬系統(tǒng)主要研究采用小波去噪的模擬方法對小波脈搏同步信號仿真進(jìn)行有效地同步提取，。這種脈搏測量方法的精度誤差諧波比率不但有可能變得大于1%，有效地大大降低了人體脈搏測量信號的諧波噪聲。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀同常針對物理和能量的角度改變也是同樣可以用各種數(shù)學(xué)方式通過不斷改變的光電子信號角度來重新表示，光電式角度傳感器將各種角度變化的光電子信號重新通過演繹表示出來，將各種角度變化的光電子信號重新通過演繹后形成各種不同電子元素所能可以被準(zhǔn)確識別的光電子信號，最終通過能夠充分利用各種元素可以被準(zhǔn)確識別的光電子信號技術(shù)來實(shí)現(xiàn)達(dá)到對各種不同電子元素可能無法被準(zhǔn)確識別的各種物理和能量改變數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和分析監(jiān)控。在我們進(jìn)行測量每個(gè)人體中的脈搏厚度指數(shù)的時(shí)候同時(shí)還非常需要充分了解考慮到我們需要充分了解每個(gè)人體手指脈搏的長期運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律和長期監(jiān)測的難易復(fù)雜程度，一般而言測量人體的每個(gè)手指脈搏厚度指數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的小于測量身體其他脈搏部位的人體脈搏指數(shù)厚度，同時(shí)因?yàn)槿梭w手指厚度是人體屬于對其他人體敏感的運(yùn)動(dòng)部位，所以人體脈搏變化中的一些動(dòng)脈管和血管在一些人體中的手指運(yùn)動(dòng)中的厚度分布也比較多，這就是為了能夠便于我們充分利用各種脈搏測量方法和監(jiān)測儀器對各種脈搏變化中因動(dòng)脈的受力收縮所致而產(chǎn)生的人體脈搏部位厚度指數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確測量，由此我們可以準(zhǔn)確地看出測量得這些受力點(diǎn)的強(qiáng)度相對較大而且測量誤差相對較小，因此測量業(yè)界往往通常會(huì)大量選取一些人體中的手指厚度作為主要進(jìn)行測量的脈搏部位。同常針對物理和能量的角度改變也是同樣可以用各種數(shù)學(xué)方式通過不斷改變的光電子信號角度來重新表示，光電式角度傳感器將各種角度變化的光電子信號重新通過演繹表示出來，將各種角度變化的光電子信號重新通過演繹后形成各種不同電子元素所能可以被準(zhǔn)確識別的光電子信號，最終通過能夠充分利用各種元素可以被準(zhǔn)確識別的光電子信號技術(shù)來實(shí)現(xiàn)達(dá)到對各種不同電子元素可能無法被準(zhǔn)確識別的各種物理和能量改變數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和分析監(jiān)控。在我們進(jìn)行測量每個(gè)人體中的脈搏厚度指數(shù)的時(shí)候同時(shí)還非常需要充分了解考慮到我們需要充分了解每個(gè)人體手指脈搏的長期運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律和長期監(jiān)測的難易復(fù)雜程度，一般而言測量人體的每個(gè)手指脈搏厚度指數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的小于測量身體其他脈搏部位的人體脈搏指數(shù)厚度，同時(shí)因?yàn)槿梭w手指厚度是人體屬于對其他人體敏感的運(yùn)動(dòng)部位，所以人體脈搏變化中的一些動(dòng)脈管和血管在一些人體中的手指運(yùn)動(dòng)中的厚度分布也比較多，這就是為了能夠便于我們充分利用各種脈搏測量方法和監(jiān)測儀器對各種脈搏變化中因動(dòng)脈的受力收縮所致而產(chǎn)生的人體脈搏部位厚度指數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確測量，由此我們可以準(zhǔn)確地看出測量得這些受力點(diǎn)的強(qiáng)度相對較大而且測量誤差相對較小，因此測量業(yè)界往往通常會(huì)大量選取一些人體中的手指厚度作為主要進(jìn)行測量的脈搏部位。

二、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本文的脈搏頻率控制處理系統(tǒng)主要通過采用運(yùn)算單片微電機(jī)的圖at89c51為一個(gè)脈搏頻率控制系統(tǒng)核心，利用一個(gè)帶有光電子和一個(gè)微元件的器件組合作為一個(gè)脈搏頻率信號處理傳感器將其組合來直接構(gòu)成一個(gè)對于脈搏頻率信號的分析采集處理電路，從而把一個(gè)脈搏頻率信號進(jìn)行轉(zhuǎn)化而成為一個(gè)電信號，然后把通過采集電路得到的一個(gè)電信號對其器件進(jìn)行射頻放大、整形、濾波等信號處理，將被脈搏檢測器輸出來的一個(gè)脈搏頻率信號進(jìn)行輸出并將其送入一個(gè)相應(yīng)的運(yùn)算單片的隨機(jī)運(yùn)算電路，在這個(gè)運(yùn)算單片機(jī)的一個(gè)電路中對其器件進(jìn)行了一個(gè)脈搏信號頻率的運(yùn)算分析和采集運(yùn)算，最后將這個(gè)單片機(jī)的一個(gè)器件運(yùn)算輸出結(jié)果后就可以在圖led顯示屏當(dāng)中自動(dòng)輸出顯示具體的脈搏數(shù)值，實(shí)現(xiàn)對于一個(gè)脈搏頻率信號的分析采集和運(yùn)算測量。。本系統(tǒng)主要由光電式傳感器、信號處理、單片機(jī)控制電路、數(shù)字顯示、電源等組成。脈搏檢測計(jì)算機(jī)的軟硬件結(jié)構(gòu)框圖設(shè)計(jì)如下圖2.1。圖2.1遠(yuǎn)程監(jiān)控脈搏測量儀的系統(tǒng)構(gòu)成

三、硬件電路設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)總電路圖3.2總電路原理圖3.2系統(tǒng)各硬件電路該音頻系統(tǒng)的控制電路主要組成包括音頻信號源和采集控制電路、放大器和濾波控制電路、整形電路等幾個(gè)部分部件組成。而且在正常人體的一個(gè)脈搏劇烈運(yùn)動(dòng)中同時(shí)會(huì)可能導(dǎo)致其指端帶來由于血液在體內(nèi)空氣中不斷流通的內(nèi)部透光化學(xué)特性發(fā)生變化，但是當(dāng)一個(gè)人的身體指端在接受到各種紅外光束射線的強(qiáng)烈照射時(shí)就可能會(huì)因?yàn)樗鼈兊膬?nèi)部透光化學(xué)特性不斷變化發(fā)生重大改變而使得光傳感器所能夠檢測得的人體脈搏運(yùn)動(dòng)信號發(fā)射頻率也可能會(huì)隨之發(fā)生變化。例如，當(dāng)一個(gè)檢測者提出要求自己采用智能脈搏運(yùn)動(dòng)信號系統(tǒng)來實(shí)時(shí)接受自己脈搏的運(yùn)動(dòng)信息，被要求檢測者必須一定要將自己手部的智能觸摸屏和光電式脈搏傳感器放在按鈕5s以上。然后，經(jīng)過射頻信號圖像采集和射頻獲取集成電路，將射頻傳感器中需要采集到的光射頻信號，轉(zhuǎn)化為一種方便于使用單片或微機(jī)處理的模擬無線電射頻信號。再通過對脈搏信號濾波處理集成電路對每一個(gè)病人檢測者隨機(jī)獲得的每個(gè)脈搏信號和每個(gè)脈搏頻率分別進(jìn)行濾波、整形后再將該被送院病人檢測at89c51單片機(jī)的每個(gè)脈搏頻率分別進(jìn)行計(jì)數(shù)，換算后可以得出每秒被送人檢測者1min內(nèi)每個(gè)脈搏的連續(xù)跳躍位移和波動(dòng)的次數(shù)，顯示結(jié)果出來在一塊彩色液晶屏上。例如，當(dāng)一個(gè)脈搏報(bào)警頻率限制超過或者遠(yuǎn)低于所有機(jī)設(shè)置的頻率限制值時(shí)，單片機(jī)就可能會(huì)向整個(gè)控制器發(fā)送一個(gè)脈搏報(bào)警信號命令，使整個(gè)控制器的脈搏報(bào)警信號指示燈暫時(shí)停止連續(xù)閃爍。3.2.1信號獲取電路筆者自己量身設(shè)計(jì)的這個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)使用的是st188紅外微波傳感器是用來實(shí)時(shí)接收一個(gè)脈搏波的信號。人體的網(wǎng)狀手指上皮細(xì)胞組織主要成分有兩種：活性血液組織細(xì)胞和非活性血液組織細(xì)胞。其中，非光在血液內(nèi)的組織某一部位的反射光線中所吸收到的能量和力量一般不會(huì)隨之后而發(fā)生任何強(qiáng)度改變;但是血液內(nèi)部組織的反射光譜線吸附力和血液氧氣量的含量量都會(huì)因血液動(dòng)脈量和血流量的不斷增加而逐漸充盈并隨著在光和紅外線的直接強(qiáng)烈透射下而逐漸發(fā)生很大的強(qiáng)度變化。該系列紅外光波傳感器內(nèi)部能夠自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)度恒定的各頻率不同波長的藍(lán)色紅外光，照射到傳給被定位檢測者的一只圓形手指，通過對被定位檢測者的一只手指長度進(jìn)行手動(dòng)測量后根據(jù)其對人體血液的直接透光度可以得到一個(gè)位于脈搏的電信號，并將其自動(dòng)轉(zhuǎn)換成成為脈搏電信號，，避免了目前國際市場上常見的一種采用手指自動(dòng)按壓式因而壓電式紅外傳感器就是依靠控制電荷自動(dòng)放大的工作原理通過控制電壓來直接自動(dòng)采集一個(gè)脈搏的電信號從而可以使紅外傳感器內(nèi)部夾帶大量地電磁干擾和高噪聲的異常情況不會(huì)出現(xiàn)。圖3.3傳感器信號調(diào)節(jié)電路3.2.2放大、濾波電路研究相關(guān)脈搏訊號信息的主要研究目的就是將所有可以獲取的相關(guān)脈搏訊息信號都通過進(jìn)行信息分析和數(shù)據(jù)計(jì)算進(jìn)行處理，得到必要的脈搏信息之后給予臨床醫(yī)師用以進(jìn)行臨床診斷。但從脈搏傳感器中分析獲取的原始人體脈搏噪聲信號數(shù)據(jù)相對于目前傳統(tǒng)的人體脈搏信號測距測量系統(tǒng)來說比較薄弱且同時(shí)包括了大量的脈搏噪聲，難以直接地準(zhǔn)確分析和得出原始脈搏信號測距系統(tǒng)信號中所可能包括的一些人體脈搏信息，因此必須對其中的脈搏信號數(shù)據(jù)進(jìn)行人體相應(yīng)的脈搏信號分析處理。一般而言，一定頻率情況下的各種射頻信號正弦波均勻性可以準(zhǔn)確認(rèn)為為它是由無數(shù)個(gè)正弦波共同進(jìn)行混合或者疊加而得組成。對這些正弦波形的信號噪聲進(jìn)行幅值濾波調(diào)整后的它即可直接獲得在一定信號頻率濾波范圍內(nèi)的部分信號噪聲組成，其余的部分在該頻率范圍組成的信號噪聲則可以阻止其他信號濾波通過，以此兩種方式直接去除特定濾波頻率的信號噪聲，從而直接達(dá)到了對信號的高頻放大、濾波等經(jīng)過高頻和低通濾波后所得到的信號即使是一個(gè)高頻和高通濾波干擾中存在的不規(guī)則脈沖信號，仍然不能夠滿足下一代系統(tǒng)的計(jì)數(shù)性要求，因此必須通過設(shè)計(jì)整形電路以增強(qiáng)系統(tǒng)的抵抗和干擾性能。本次的控制系統(tǒng)是利用滯回式的電壓比較器來對信號進(jìn)行了整流，集成化的運(yùn)放控制系統(tǒng)首先采用lm3581模塊并與led的液晶顯示模塊相互聯(lián)接，然后把脈搏的變化和跳動(dòng)情況的狀態(tài)自動(dòng)地顯示出來。如圖2.5所示。圖3.4波形整形電路3.2.3GSM模塊電路本文介紹gsm基站模塊設(shè)計(jì)采用了stc35模塊，tc35延續(xù)了德國西門子公司實(shí)現(xiàn)高端低質(zhì)量產(chǎn)品開發(fā)的傳統(tǒng)思路，不僅解決技術(shù)平臺集成困難，而且還由于能夠有效縮短公司相關(guān)新技術(shù)產(chǎn)品的研發(fā)準(zhǔn)備工作進(jìn)行時(shí)間，有效地大大降低了研發(fā)時(shí)間費(fèi)用。從遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控、無線電視報(bào)警與以及pos通信終端等各個(gè)無線技術(shù)的重點(diǎn)領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用分析結(jié)果來看，tc35無線通信模塊均在其中一直占據(jù)重要的技術(shù)地位，功用非常強(qiáng)大，通過其對無線數(shù)據(jù)的采集和處理進(jìn)行實(shí)時(shí)化處理，可以為其產(chǎn)品質(zhì)量、性能和安全使用方式提供一個(gè)更大的優(yōu)勢、保障。這種類型的產(chǎn)品可以準(zhǔn)確地做出預(yù)測，此種類型的產(chǎn)品更方便于從目標(biāo)市場中的用戶轉(zhuǎn)移至應(yīng)用gprs兩個(gè)領(lǐng)域，對于一些目標(biāo)市場的用戶來說，需一定前期的投資之后他們就已經(jīng)開始了應(yīng)用gprs這一技術(shù)強(qiáng)大的功能，進(jìn)而使其獲得了更多的便利。33-40為兩個(gè)移動(dòng)語音控制接口分別提供用于控制連接移動(dòng)電話的兩個(gè)手柄。30~32腳腳作為主要的啟動(dòng)控制線路環(huán)節(jié)，15代表模塊啟動(dòng)控制線路的igtignition，tc35正常模塊工作時(shí)在通電時(shí)，應(yīng)當(dāng)為模塊igtit提供一個(gè)較小的電流低電平(100ms以上)，只有如此，模塊工作才能有效地正常執(zhí)行，30代表rirtcbackup，31代表rrpowerdown，32代表ynsync。在實(shí)際操作中我們需要保證自己具備以下四種車輛的加速率：半自動(dòng)式ets06，20，全自動(dòng)式ets06.10，增強(qiáng)式全自動(dòng)ets06.50/06.60/06.80。gsm視頻模塊的最大電流質(zhì)量波動(dòng)比較明顯，在正?？臻e的工作狀態(tài)下，電流大約為3ma，在視頻通話的運(yùn)行過程中最多電流可以波動(dòng)到達(dá)2a，如此一來，供電控制電路就必然可能會(huì)因此而開始面臨更加嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。圖3.5TC35引腳圖圖3.6TC35模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)3.2.4報(bào)警模塊根據(jù)多項(xiàng)現(xiàn)代科學(xué)醫(yī)療檢測數(shù)據(jù)，人體的血管脈搏正常波動(dòng)范圍一般是60到120之間，當(dāng)示波數(shù)字信號為血管所用時(shí)顯示的示波表達(dá)式能量如果大于120時(shí)led綠或紅燈沒有點(diǎn)亮，蜂鳴器就可能會(huì)自動(dòng)開始響應(yīng)示波提醒或者自動(dòng)報(bào)警;示波指數(shù)值如果小于60時(shí)led紅或黃燈沒有點(diǎn)亮，蜂鳴器自動(dòng)根據(jù)響應(yīng)提醒進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警;示波指數(shù)如果數(shù)值大于120時(shí)或示數(shù)小于60時(shí)，led紅或綠燈沒有點(diǎn)亮，蜂鳴器就可能會(huì)自動(dòng)停止。由于一個(gè)單片機(jī)的輸出端口對每個(gè)輸出開關(guān)電流的驅(qū)動(dòng)控制能力相對較低，無法直接用一個(gè)蜂鳴器端口來直接驅(qū)動(dòng)這些開關(guān)元件，故我們需要額外增加一個(gè)三極晶閘管端口來大幅加大其輸出功率，驅(qū)動(dòng)它們才能使得這個(gè)蜂鳴器能夠繼續(xù)正常工作。圖3.7LED與蜂鳴器電路3.2.5按鍵模塊按鍵模塊電路圖如下所示：圖3.8按鍵輸入模塊電路圖3.2.6傳感器輸入模塊傳感器輸入模塊電路圖如下所示：圖3.9傳感器模塊電路圖3.2.7顯示模塊現(xiàn)實(shí)模塊電路圖如下圖所示：圖3.101602液晶顯示模塊電路圖四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1主流程圖系統(tǒng)的工作主動(dòng)化程序主要功能是用于進(jìn)行系統(tǒng)的自動(dòng)初始化，完成一個(gè)單片上主機(jī)內(nèi)部的各種專用信號寄存器、定時(shí)器等各種工作運(yùn)行模式及每一個(gè)工作端口的自動(dòng)操縱和系統(tǒng)工作運(yùn)行狀態(tài)等的自動(dòng)設(shè)定。流程如圖4.1所示。圖4.1主程序流程圖4.2各模塊流程圖4.2.1信號獲取流程圖圖4.2信號獲取程序流程圖4.2.2GSM監(jiān)控報(bào)警模塊流程圖圖4.3GSM監(jiān)控報(bào)警流程圖4.2.3按鍵模塊流程圖圖4-4按鍵子程序流程圖4.2.4傳感器模塊流程圖圖4-5傳感器模塊流程圖4.2.6顯示模塊流程圖圖4-6顯示模塊流程圖五、系統(tǒng)調(diào)試5.1仿真方法圖5.1脈搏測量儀設(shè)計(jì)仿真圖如圖所示，當(dāng)我們開始給予一個(gè)方波推通信號時(shí)，頻率計(jì)就應(yīng)該會(huì)從上一個(gè)輸出推通信號的方波頻率范圍開始繼續(xù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)的頻率范圍主要就是取決于經(jīng)由上一個(gè)信號輸入推通信號的方波頻率及下一個(gè)信號選擇推通信號的方波頻率，這里經(jīng)由上一個(gè)信號輸入推通信號的方波頻率約為f=1000hz，選擇推通信號的方波頻率則為f=10hz，相當(dāng)于在1秒內(nèi)我們就已經(jīng)能正確設(shè)計(jì)100個(gè)方波信號脈沖，計(jì)數(shù)的頻率范圍也主要可由上一個(gè)信號選擇推通信號的方波頻率和經(jīng)由下一個(gè)信號輸入的方波脈沖計(jì)數(shù)兩個(gè)信號的方波頻率及其關(guān)系特點(diǎn)來綜合進(jìn)行分析確定。由于低通脈搏信號的實(shí)際工作時(shí)間和頻率約為1.33hz左右，正常情況下低通脈搏信號中并且也不會(huì)同時(shí)發(fā)射一個(gè)頻率超過2hz的信號，因此我們就必須考慮設(shè)計(jì)一個(gè)低通濾波器，用來濾掉高頻的脈搏信號;而整形時(shí)是為了將輸入的方波轉(zhuǎn)換成一個(gè)方波。濾波器的負(fù)載止頻率計(jì)算公式：(5.1)圖5.2濾波測試經(jīng)過濾波測試后，其結(jié)果如下圖所示：圖5.3濾波測試結(jié)果放大結(jié)果為：圖5.4放大結(jié)果整形結(jié)果為：圖5.5整形結(jié)果在將脈搏功能檢查運(yùn)動(dòng)測量儀的系統(tǒng)設(shè)計(jì)好之后，對系統(tǒng)性能進(jìn)行了一次測試。將每個(gè)平均脈搏計(jì)算測試結(jié)果的單片機(jī)兩只圓形手指分別放置于一個(gè)光電式脈搏壓力傳感器，應(yīng)對其手指保持合理運(yùn)動(dòng)的壓力，通過對每個(gè)單片機(jī)的頻率分析值進(jìn)行計(jì)算從一根小型數(shù)碼管上分別讀出1分鐘內(nèi)的平均脈搏測量的次數(shù)，將該計(jì)算的結(jié)果和同一個(gè)被確定測試者的計(jì)算對象"人工把脈"的結(jié)果相匹配。象進(jìn)行五次比較，共分別從五次脈搏的測量和比較結(jié)果中選擇了一個(gè)作為本次比較的主要依據(jù)。具體的五次比較對象結(jié)果內(nèi)容請參閱下文的表5.1。由于結(jié)果如下的從圖表5.1可以非常清楚準(zhǔn)確地顯示得知，五次相對誤差計(jì)算機(jī)在進(jìn)行了相對比較后在其所得的最終結(jié)果在其中絕對誤差和相對誤差均被精確地直接控制在非常小小的數(shù)值相對誤差的精度范圍內(nèi)。表5.1比較結(jié)果脈搏測量儀(次/分鐘)8279778082人工把脈(次/分鐘)8180797982絕對誤差11210相對誤差1.2%1.2%2.5%1.3%0%注：成年人正常的脈搏是60－100次，一般是80次/分鐘?；趩纹瑱C(jī)的脈搏電位測控系統(tǒng)在技術(shù)上實(shí)際上從技術(shù)上來說是屬于一個(gè)多功能的數(shù)字化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，相比之下，其中的應(yīng)用程序更加復(fù)雜，因此在整個(gè)應(yīng)用程序的開發(fā)和編制調(diào)試中也涌現(xiàn)了很多的問題。最終目的是針對該模塊的子程序進(jìn)行一系列修改和操作，關(guān)于各種問題的逐步解決，促使軟件產(chǎn)品在技術(shù)上獲得有效的提高和改善。結(jié)合實(shí)際的工作情況進(jìn)行綜合考慮，在軟件運(yùn)行和調(diào)試期間經(jīng)常遭遇以下幾個(gè)問題：1.當(dāng)lcd液晶顯示屏在燒入過程中，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)閃動(dòng)，不能保證其亮度的均勻。首先關(guān)于如何正確調(diào)用延時(shí)顏色是否是你需要逐漸刷新進(jìn)行顏色更正，能夠有效地幫助消除你在圖片顯示中的顏色閃動(dòng)。其次，其次，因?yàn)檫@些移動(dòng)信息系統(tǒng)產(chǎn)品的主要業(yè)務(wù)目標(biāo)也就是用戶對移動(dòng)態(tài)掃描的主要方式就是以一種呈現(xiàn)數(shù)字化的方式信息，掃描速度很快，肉眼不能直觀地檢測和察覺，而在所需要顯示的信息程序中就是在一個(gè)調(diào)用態(tài)掃描的方面，若在用戶返回信息的過程中未能夠找到一個(gè)屏蔽最終的附值，將會(huì)導(dǎo)致用戶產(chǎn)生一個(gè)信息亮度太高的問題，故而由于在信息中沒有被顯示之后再次在這里補(bǔ)充了一個(gè)屏蔽命令，亮度的問題也就緊接著得到了解決。2.當(dāng)用戶在確認(rèn)按下一個(gè)鍵后，單片機(jī)的讀取和設(shè)定的數(shù)值之間就不能進(jìn)行相互的匹配。再次檢測到矩陣式的鍵盤電路相互連接的情況，為了消除這一問題，需要重新創(chuàng)建相應(yīng)的關(guān)系，此時(shí)這一問題也會(huì)隨之被徹底的消除。利用高頻示波器對信號傳感器的兩個(gè)輸出端信號進(jìn)行弦波檢測，發(fā)現(xiàn)其中有一個(gè)小幅的正弦波，而從對弦波整形后的圖像進(jìn)行處理的信號輸出檢測結(jié)果進(jìn)行分析方法來看，測出的信號脈沖仍然相對較弱，在沒有判斷控制電路工作是否完全正常的必要前提下，增加了脈沖信號的濾波放大功率倍數(shù)，同時(shí)它還可以通過改變輸入電阻輸出r23與輸出r27阻抗的值。為了充分確定其脈搏測量的精度準(zhǔn)確性，通過自動(dòng)聽診器可以獲取脈搏測量工作人員脈博的測量次數(shù)，并以它作為其實(shí)際的測量參考，由脈搏測量工作人員親自配合醫(yī)師完成5次的脈搏實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)地完整記錄了這種自動(dòng)脈搏小波測量儀多年在實(shí)際應(yīng)用于小波去噪的實(shí)驗(yàn)程序前/后各次的脈搏測量實(shí)驗(yàn)結(jié)果，詳情情況可以直接參見下列報(bào)表，同時(shí)我們還要詳細(xì)記錄普通通用壓電式自動(dòng)脈搏小波測量儀多年在實(shí)踐中研究所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，把這些開展研究的實(shí)驗(yàn)結(jié)果全部通過匯總起來歸集整理起來一并形成一個(gè)下列報(bào)表，借此契機(jī)進(jìn)行了與開展研究相關(guān)的實(shí)驗(yàn)比較和數(shù)據(jù)分析。表5.2實(shí)驗(yàn)比較和數(shù)據(jù)分析本文結(jié)合圖表中的大量數(shù)據(jù)分析做出了簡要的說明，通過這些圖表中的大量數(shù)據(jù)不難看出，光電式的測量儀未對小波去噪程序的應(yīng)用，測量的精度和效果也并非很理想，即便我們已經(jīng)能夠向?qū)嶋H的測量者反饋出測量的結(jié)果，但是和實(shí)際的情況之間卻仍然存在著明顯的誤差。通過對該軟件的濾波和圖像處理，測量精度也得到了很大的改善，而且其誤差率也滿足了預(yù)期的要求。除此之外還是對壓電式脈搏測量儀的方法進(jìn)行了對照和比較分析結(jié)果可知，大致解決了脈搏測量的偏移問題，測量的精度在一定范圍內(nèi)得到了提高。本次針對脈搏信號的硬件實(shí)施濾波解決方案在設(shè)計(jì)階段，完全充分兼顧了此脈搏信號的低頻、強(qiáng)度差等特點(diǎn)，采用與之匹配的硬件濾波和圖像處理技術(shù)對其中的一些信號進(jìn)行了優(yōu)化和處理，利用這些濾波實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以證明，光電式脈搏測量儀在采用小波變換測量儀的方法作為一種硬件實(shí)施濾波的手段后，將更有效地解決脈搏波的信號噪聲的問題。經(jīng)過多次測量，得到下表：表5.4測量結(jié)果5.2系統(tǒng)仿真結(jié)果在對遠(yuǎn)程監(jiān)控脈搏測量儀系統(tǒng)進(jìn)行仿真后，仿真結(jié)果如下圖所示。圖5.6仿真結(jié)果為了測試這款由筆者自行設(shè)計(jì)的這種光電式脈搏測量儀在其實(shí)際的檢測準(zhǔn)確性和精度，將被動(dòng)檢測單位測試者實(shí)際耳機(jī)脈搏跳動(dòng)的次數(shù)和所使用的電式耳機(jī)小波聽診器被動(dòng)檢測儀得到的實(shí)際脈搏跳動(dòng)的次數(shù)測量結(jié)果作為一個(gè)主要的參考值，選取不同符合性別、年齡、身心健康等各種心理狀態(tài)的5名被動(dòng)檢測人分別進(jìn)行測量。其中進(jìn)行被動(dòng)測試5次，記錄了各被動(dòng)測試工作人員在本次被動(dòng)測量儀主機(jī)上同時(shí)下載了一臺耳機(jī)小波除噪測試程序前后不同批次進(jìn)行測試和分析的結(jié)果，記錄在測試表5.5中，并將各個(gè)被動(dòng)檢測測試人員在常見的使用壓電式耳機(jī)脈搏次數(shù)測量儀上所使用檢測軟件得到的測試結(jié)果一并記錄接下來一起測試做個(gè)數(shù)據(jù)對比。表5.5個(gè)脈搏測量儀實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)從表5.5可以看出，未完成下載一個(gè)光式小波脈搏去噪測試程序的光電式小波脈搏超聲檢測器和測試器正常處于工作運(yùn)行狀態(tài)，情況不穩(wěn)定，雖然它們能夠直接準(zhǔn)確顯示實(shí)際測量的數(shù)值，但距離實(shí)際測量值還是可能會(huì)出現(xiàn)有較大的測量誤差。經(jīng)過采用軟件的高頻濾波之后，其中的測量結(jié)果精度已經(jīng)得到了顯著的大幅提高，測量過程中的精度誤差發(fā)生概率也已經(jīng)基本到達(dá)了可以預(yù)期的測量標(biāo)準(zhǔn)。并且，對比一臺新型壓電式人體脈搏搏動(dòng)測量儀就必然會(huì)不難發(fā)現(xiàn)，測量儀的脈搏搏動(dòng)次數(shù)及其偏移的基準(zhǔn)狀況已經(jīng)不斷得到了很大改善，其脈搏測量的基準(zhǔn)精度也必然會(huì)隨之有所提高。本脈搏濾波器設(shè)計(jì)系統(tǒng)針對模擬脈搏硬件信號小波進(jìn)行高頻濾波后在設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮模擬脈搏硬件信號的濾波頻率低、振動(dòng)大和強(qiáng)度弱等技術(shù)特點(diǎn)，選取了合適的脈搏濾波設(shè)計(jì)方式，證明了這種采用小波變換法直接進(jìn)行脈搏微機(jī)件和硬件信號濾波的光電式模擬脈搏信號測試儀在對模擬脈搏聲的波形和信號的高頻噪聲和濾波處理等相關(guān)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)方面已經(jīng)具備明顯的技術(shù)優(yōu)勢。六、總結(jié)與展望6.1總結(jié)本文的脈搏信號測量處理系統(tǒng)從自動(dòng)脈搏小波信號的射頻采集和小波信號處理兩個(gè)主要角度，基于新型at89c51單片機(jī)設(shè)計(jì)研究的結(jié)果提出了一種一臺可以直接通過與st188光電小波傳感器接口來直接獲得脈搏信號、小波變換器來進(jìn)行脈搏信號發(fā)射濾波的自動(dòng)脈搏信號測量儀，并在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中通過搭建了一套自動(dòng)仿真控制模型，實(shí)現(xiàn)了本次脈搏測量儀的一些基本預(yù)期控制功能。其主要優(yōu)勢之一就是整體上受各種不同的外界光和周圍環(huán)境條件等因素的干擾影響比較小、抵抗干擾能力相對比較好、檢測結(jié)果的準(zhǔn)確率也比較高，減少了人工手動(dòng)進(jìn)行測量可能會(huì)帶來的測量誤差，節(jié)約了大量時(shí)間，而且在數(shù)據(jù)處理和資料儲存中所占用的時(shí)間，滿足了日常進(jìn)行脈搏圖像檢測的各種需求。并且，該電子脈搏計(jì)自動(dòng)測量儀器還具有儀器體積小，便于用戶隨身攜帶等幾大特點(diǎn)，具有很好的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。6.2展望本解決方案主要應(yīng)用是以51單片機(jī)為核心技術(shù)研制核心的一種人體脈搏自動(dòng)測量分析儀器，通過光電式人體脈搏測量傳感器從一個(gè)攝像頭中讀取采集數(shù)據(jù)得到與其相應(yīng)的一個(gè)人體內(nèi)部脈搏測量信號，經(jīng)過對該脈搏信號分別進(jìn)行視頻放大、濾波和壓縮整形，將壓縮處理后的人體脈搏測量信號經(jīng)過一個(gè)單片機(jī)外部智能定時(shí)器自動(dòng)中斷和內(nèi)部自動(dòng)定時(shí)器中斷來分別統(tǒng)計(jì)其相應(yīng)脈搏點(diǎn)的個(gè)數(shù)，通過計(jì)算程序自動(dòng)進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算并最終在一個(gè)數(shù)字管或數(shù)碼管上準(zhǔn)確地實(shí)時(shí)顯示并輸出所有人需要同時(shí)測量的脈搏數(shù)值。同時(shí)它也借助于這種單片式電機(jī)自身的定時(shí)、中斷、外部運(yùn)動(dòng)間隔、計(jì)數(shù)等功能特點(diǎn)，不僅單機(jī)可以準(zhǔn)確地實(shí)時(shí)顯示和測出這一次運(yùn)動(dòng)脈搏所發(fā)生需要實(shí)時(shí)測量的脈動(dòng)頻率和脈搏次數(shù)，還甚至可以自動(dòng)地實(shí)時(shí)儲存該個(gè)脈搏數(shù)據(jù)。經(jīng)實(shí)際操作運(yùn)行試驗(yàn)測試，系統(tǒng)基本運(yùn)行正常，達(dá)到了基本設(shè)計(jì)的性能要求。參考文獻(xiàn)[1]楊建.脈搏波信號采集與分析方法的研究[J].電腦與信息技術(shù),2014(3):53—55.[2]劉娜.基于脈搏波的血壓和心血管狀態(tài)檢測算法的研究[D].杭州:浙江大學(xué),2004.[3]徐勝鶴.基于虛擬儀器的心電信號采集系統(tǒng)研究[D].濟(jì)南:山東大學(xué),2008.[4]李珍,劉琳