一种基于PIC12C519微处理器的心率检测和测量方案

1、一种基于PIC12C519散处理器的心率检测和测量方案原文来自AcademyofRomanianScientistsUniversityofOradea,FacultyofElectricalEngineeringandInformationTechnologyVolume3,Number2,October2010JournalofElectricalandElectronicsEngineeringDigitaldetectionandmeasurementofthecardiacrhythmusingmicrocontroller()摘要：本文提出了一种在急救情况下心率的检测和测量方法，该

2、方法基于PIC12C519散处理器，并可以通过接口与上位机通信，可由上位机对信息进行处理。关键字：阈值电压，急救(UMTurgentmedicaltherapay),波形，心率。一系统介绍：一般情况下，对心率的测量都是对心电图波形的后续处理，而这一方法在急救场合下显得颇为费时，本文提出的新方案基于以下事实：人体某一部分的对光的透明度受其内部血液循环的影响，因此，随着心脏跳动所带来的血液有规律的流动可以通过简单的方法监测出来。众所周知，人体内血液循环一直在持续，选择的被测部位有可能收到其他部位动脉血液的流动的影响，这种影响反应在信号上就是干扰信号，基于以上考虑，人体的手指部位是最佳选择。手指中的

3、血液流动引起的手指对光透明度可被传感器所识别。如图1所示该检测设备使发光二极管LED(lightemittingdiode)和光电三极管，将手指置于其中,当LEU作时，光电三极管接受到信号，该信号中的微弱变化来自于心脏跳动所引起的手指部位光透明度的变化，光电三极管将基极微弱的变化放大反映到集电极，于是便产生了与手指光透明度相关的电信号。为了获得准确的信号，LE邯口光电三极管必须安装在一个特殊的基架上，使得当把手指放置其中后，光电三极管接受的光信号仅仅为透过手指的来自LEDg射光信号。（如图图一信号放大与处理单元主要包括信号放大和信号比较处理环节，信号放大环节主要作用是将光电三极管集电极的毫伏级

4、的电信号进行放大，已达到下一步处理要求。信号比较处理环节主要作用是选择适当的阈值电压将所需要信号分拣出来。心率检测与测量设备的功能框图如图二所示：图二测量的准确度主要依赖于阈值电压的选择，由于干扰信号或多或少的存在，阈值电压的主要作用是将有用的信号从含有干扰信号的原始信号中分离出来。图三如图三所示，如果阈值电压Uprag选择过大，将没有信号被检测由来，如果阈值电压Uprag选择过小，波P,R,T均有可能被检测出来。上述两种情况所得到得结果会是不正确的，只有Uprag高于波P,T，低于波R,才能保证结果的准确性。二具体电路：框图中前两部分功能电路可以由图四实现。图四光电三极管集电极电压信号经过高

5、马力?高通滤波器（C3-R3通道），将直流及低频信号滤掉，运放A01为反相比例运算放大器，其比例系数为（R4+R5/R4,C2,C3,C4参数的选择取决于被测信号的频率，C3,C4决定放大器的通频带的下限，C2决定放大器的通频带的上限。运放A02为滞回比较器，调节电位器P1可改变滞回放大器的阈值。Uout输生信号可以作为PCM的输入信号，由计算机程序处理，将结果显示在屏幕终端上。在有些便携设备或者医学急救（UMTurgentmedicaltherapay）的情况下，不需要个人计算机参与，Uout输生信号可由单片机处理。如图六所示。Input图六在图六甲，PIC12C51弹片机是microchi

6、p公司的一款8位微处理器，内置EEPROM储器，CMOS装技术，8脚封装。需要外接七段数码译码驱动集成电路MMC22925Microchip公司的PIC12C519是一款低价格，高性能，8位全静态，内置EEPROM/EPROM/Omo涯的微处理器，只有33个单周期指令，采用精简指令集（RISC）,仅33条指令。指令字长12位，全部指令都是单字节指令。除涉及PC®改变的指令外（如跳转指令等），其余指令都是单周期指令。PIC12C519提供了比其同价格其他产品高由一个数量级的性能指标，其高对称的12位长指令集可产生比同级别其他8位处理器高一倍的指令压缩比，易记忆易使用的指令集使得开发时间

7、大大减少。PIC12C519的上电自动复位（Power-OnResetPOR）和外设重启计时器（DeviceResetTimerDRT）使得在设计时不在考虑外围重启电路。PIC12C519具有全功能宏汇编器，软件模拟器，仿真器，c编译器，低端开发器，和全功能开发器，所有软件均可在pc机上使用，PIC12C519系列单片机在个人医护产品，安全防护系统，低功耗遥控发射接受设备等领域均有上乘表现，其EPROMt术使得用户程序方便修改其测量参数或安全设置密码，使其可控性更加灵活。其穿孔或贴面封装使得该系列微处理器在一些设备尺寸受限的情况下得以广泛应用，其低价格，低功耗，高性能，易使用性及其I/O口的灵

8、活性使其应用广泛，特别是在以前没有使用微处理器的场合（如定时/计数器，双处理器应用设备等）。在程序设计中，测量波形R的周期，并随时更新计算被测者的瞬时心率值，并把瞬时心率值显示出来。程序设计思路如下：当波形R寸应的脉冲的上升沿由现时，计时开始直至下一个脉冲的上升沿由现，计时结束。得到的计数值为波形R的周期，计算由其频率，并将频率显示PCM的屏幕上，或者单片机系统的七段数码管或者液晶屏上(LEDorliquidcrystaldisplay)。其程序框图如图8所示。图8众所周知，人的心率不是个常数，人的心率值随着环境场合，人体生理状况的变化而不断变化的，这一情况可在程序中体现出来，编程时，应考虑瞬时心率和平均心率值(60秒)，心率变化趋势。如果PCM含有模数转化器