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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

为了提高心率测量的精确与速度,多种心率测量仪被运用到医学上来。心率计很快产生,并得到发展。随着人们的生活节奏加快、单片机技术的发展 ,设计 一种以使用方便为前提,能够快速测出人心率的心率计,不仅是临床者的欲求 ,也是体育训练者和外出旅游者的需求,因此 ,心率计有着广阔的市场前景。它的设计为现代社会人们的生活带来了诸多便利,在提高人们的生活质量、防治疾病的产生有一定的作用。

以往专门测量心率值的仪器较少，人们为了知道自己的运动或者劳动强度是否超负荷，尤其是老年人或运动员等，他们都得赶到医院而不能实时测量和预知。为了贯彻“预防为主”的方针，为了实现人人能享受基本医疗保健的目标，把过去的以医院为轴心的医疗服务体系过渡到以家庭为基础的社区卫生服务体系已成为必然趋势，所以便携式医疗仪器已相继问世。便携式心率计量仪属于一种集轻型化、一体化、可视化等优点的测试仪；同时它适合在家庭和社区条件下使用。心电诊断仪、心率计的应用在心血管疾病的研究和诊断方面发挥出显著的作用，它们所记录的心脏活动时的生物电信号，已成为临床诊断的重要依据，该心率仪可用于临床心率监护，并为体力劳动者劳动强度测定、运动员及士兵训练强度测定等提供确凿的和必不可少的生理指标。

数字心率计主要是通过光电传感器采集外界人体心率后经信号的滤波放大比较处理再单片机控制液晶显示屏显示,达到理想测心率和显示输出效果。软件的测试结合altium designer仿真软件完成,根据之前的各模块进行初始化设置,在编写程序前,要先对各个模块分别进行调试,并编写各部分的子程序。

国内外研究现状

根据世界卫生组织统计，心血管疾病已经成为全球第一大死因。其中，心脏性猝死又是人类健康的“第一杀手”。为了有效防止心脏性猝死的发生，需要对心脏进行监护。而心率作为人体生理的一项重要指标，与心血管健康密切相关，且能够较客观的反映一个人的身体状况，一直以来受到了医学界和人们的广泛重视。随着科技的进步，心率监测对于人体的作用也得到了强化。目前心率监护主要有两种手段，第一是使用心电监护仪，主要应用于大型医院，其体积庞大，连接复杂，成本高昂，虽然具有比较准确的数据但不适合日常使用；第二为家用心率计，适用于受测者自己观察，其结构小巧，但便携性差、报警功能不够完善，且市面上的产品良莠不齐，很难保证其测试结果的准确性。基于此，本文采用微型脉搏传感器实时测量和采集心率信息，利用蓝牙模块将数据传输至上位机进行心率实时监测，并实现报警功能。设计并完成一种有效测量和监测心率、便携性好、成本低廉的可穿戴心率监测仪。

便携式医疗设备正不断改进数以万计患者的医疗保健条件。现在国外的先进运动手表甚至能够无线记录用户的心率。未来，还将有众多能显著改善医疗实施及其效果的创新型医疗应用产品。

满足便携式医疗领域的微处理器需求给半导体企业带来了挑战。虽然工程设计无外乎是在相对立的功能、规范以及空间限制条件之间进行取舍，但是这种平衡取舍在便携式医疗领域往往非常棘手。医疗市场的相关需求往往很难协调，如小尺寸与高功能、低功耗与高性能模拟，以及超长电池使用寿命与高处理能力等。这些产品需要模数转换器（ADC）、可调节增益、电源管理以及液晶显示屏（LCD）等。这些都将是需要我们更多的去研究和发展。

2. 研究的基本内容

本设计是利用光电传感器，探测人体心率，以单片机为核心，处理探测信号，然后控制液晶显示屏显示，控制蓝牙模块进行无线传输发给手机，实现快速感应和发送心跳值的功能，并且使用者可以通过按键选择前几次的测量值和时间显示在液晶显示屏上。

本设计包括硬件和软件设计两部分组成。

硬件部分包括单片机控制电路、光电传感器、语音播报模块、蓝牙模块、定时器模块、存储器模块、lcd显示模块等组成。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实行方案：通过查阅有关技术参考资料，了解国内外研究现状，明确课题研究目的和意义，借鉴国内外最新研究成果与进展，建立可靠的理论依据。在研究方法上，采用理论设计、软件仿真和实验调整相结合的方法。首先进行理论分析和计算，选取合适的传感器种类和型号，并借助altium designer对电路进行设计，随后进行仿真和优化，调整至性能参数到最佳。通过实验调整，得到满意的仿真结果，必要时，进行二次设计与优化。

具体方案：光电传感器感应到人体（或者动物）的心率后经信号的滤波放大比较处理，并转换成电信号，发送给单片机，单片机控制液晶显示屏显示，显示模块电路运用的是工业字符型液晶lcd1602,它能够同时显示162即32个字符，单片机控制语音模块播报（为了防止有些老人眼睛不好），单片机控制蓝牙模块，通过无线传输给手机，定时器和存储器均采用片外式的，存储前四次测量的心率值和时间，并通过按键控制其显示在液晶显示器上。

4. 参考文献

[1] 黄川．基于单片机的数字心率计设计[j]．科技资讯．2013年26期．1672-3791

[2] 高雯．基于gu900s的无线网络防盗系统[d]．大学生论文联合比对库．2016．5．9

[3] 徐春河．浅谈at89s51[j]．制造业自动化．2010．12．25

[4] 赵玉生．加强老年人慢病防控，提升健康水平．中华老年多器官疾病杂志[n]．2013年9期．1671-5403