光電脈搏檢測(cè)電路圖（三）

光電脈搏測(cè)量原理如圖1所示，從光源發(fā)出的紅外光一部分被手指組織吸收，一部分透射出來(lái);紅外接收管在光源的對(duì)稱位置，檢測(cè)到的透射光，反映出心律跳動(dòng)情況。由于手指動(dòng)脈在血液循環(huán)過(guò)程中呈周期性的脈動(dòng)變化，紅外接收三極管輸出信號(hào)也是周期性脈動(dòng)的變化。

系統(tǒng)硬件框圖如圖2所示，由光電傳感器、信號(hào)處理、單片機(jī)AT89S51、數(shù)碼顯示、電源等部分組成。當(dāng)手指放在紅外線發(fā)射二極管和接收三極管中間時(shí)，隨著心臟的跳動(dòng)，血管中血液的流量將發(fā)生變化。由于手指放在光的傳遞路徑中，血管中血液飽和程度的變化將引起光的強(qiáng)度發(fā)生變化，因此和心跳的節(jié)拍相對(duì)應(yīng)，紅外接收三極管的電流也跟著改變，并輸出脈沖信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)放大、濾波、整形后輸出，單片機(jī)電路對(duì)輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理后把結(jié)果送到LCD1602顯示。

信號(hào)采集電路

圖3是脈搏信號(hào)的采集電路，U0是紅外發(fā)射和接收裝置，由于紅外發(fā)射二極管中的電流越大，紅外光發(fā)射強(qiáng)度就越大，所以對(duì)Ｒ1阻值的選取要求較高。Ｒ1選擇270Ω是基于紅外接收三極管感應(yīng)紅外光靈敏度考慮的。當(dāng)手指離開(kāi)傳感器或檢測(cè)到較強(qiáng)的干擾光線時(shí)，輸入端的直流電壓會(huì)出現(xiàn)很大變化，為了使它不致泄漏到后級(jí)，用C1、C2串聯(lián)組成的雙極性耦合電容把它隔斷。該傳感器輸出信號(hào)的頻率很低，當(dāng)脈搏為50次/min時(shí)，只有0．78Hz，200次/min時(shí)也只有3．33Hz，因此信號(hào)首先經(jīng)Ｒ2、C3濾波以濾除高頻干擾，再由耦合電容C1、C2加到線性放大輸入端。集成運(yùn)放741，Ｒ5、C4構(gòu)成低通濾波器以進(jìn)一步濾除殘留的干擾，其截止頻率為：

整形電路

波形整形電路如圖4所示，U2是一個(gè)電壓比較器，C1、Ｒ4構(gòu)成一個(gè)微分器，U3和C2、Ｒ5將正、負(fù)相間的尖脈沖加到單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器U3的反向輸入端，不會(huì)造成很大的觸發(fā)誤差。當(dāng)有輸入信號(hào)時(shí)，U3在比較器輸入信號(hào)的下降沿輸出高電平，使C2通過(guò)Ｒ5充電。大約持續(xù)20ms之后，因C2充電電流減小而使U3同相輸入端的電位降低到低于反相輸入端的電位（尖脈沖已過(guò)去很久），于是U3改變狀態(tài)并再次輸出低電平。該脈沖是與脈搏同步的，并由紅色發(fā)光二極管LED的閃亮指示出來(lái)。同時(shí)，該脈沖電平通過(guò)Ｒ6送到單片機(jī)/INTO腳，由單片機(jī)控制心率的計(jì)算和顯示。

單片機(jī)處理及電路

系統(tǒng)采用了AT89S51單片機(jī)作為核心元件，構(gòu)成的最小單片機(jī)系統(tǒng)如圖5所示，系統(tǒng)時(shí)鐘采用外部振蕩電路，由12MHz晶振和2個(gè)30pF電容構(gòu)成;系統(tǒng)通過(guò)S鍵進(jìn)行復(fù)位。每次脈沖到達(dá)時(shí)觸發(fā)單片機(jī)產(chǎn)生中斷并進(jìn)行計(jì)時(shí)，其對(duì)1min內(nèi)的脈沖數(shù)進(jìn)行累加即為所測(cè)脈搏。LCD1602A第1、2腳接驅(qū)動(dòng)電源，第3腳VL為液晶的對(duì)比度調(diào)節(jié);通過(guò)在VCC和GND之間接一個(gè)10kΩ多圈可調(diào)電阻，中間抽頭接VL，可實(shí)現(xiàn)液晶對(duì)比度的調(diào)節(jié);液晶的控制線ＲS、Ｒ/W、E分別接單片機(jī)的P2．5、P2．6、P2．7;數(shù)據(jù)口接在單片機(jī)的P0口;BL+、BL－為液晶背光電源。