如何用51单片机测心跳频率

压电陶瓷具有敏感的特性，可以将极其微弱的机械振动转换成电信号。它实际上是一种经过极化处理的、具有压电效应的铁电陶瓷。所谓压电效应是指某些介质在受到机械压力时，哪怕这种压力微小得像声波振动那样小，都会产生压缩或伸长等形状变化，引起介质表面带电，这是正压电效应。反之，施加激励电场，介质将产生机械变形，称逆压电效应。也就是说，压电陶瓷具有机械能与电能之间的转换和逆转换的功能。19世纪末法国人发现了压电效应。20世纪40年代第一个压电陶瓷材料--钛酸钡出现。60年代到70年代，压电陶瓷不断改进，应用广泛。压电陶瓷材料通常做成长方体。当某一方向上的对应两面受到外力作用时，在压电陶瓷的这两面上就会出现电荷堆积，电量的大小与受力的大小成正比。此时压电陶瓷相当于一个以压电材料为介质的电容器。电容两端的开路电压U=Q/C，Q为极板上电荷量的大小，与所受外力成正比，一般电量Q很小，因此感应出的U也很小。电路检测检测出U的变化，就可以知道是否受到振动了。平时，压电陶瓷片无电压信号输出，继电器不动作，报警器不发声，报警器处于警戒状态。当外部产生机械振动声音，压电陶瓷片检测到振动声并将其变换成电压信号，此电压信号经放大后使继电器动作，继电器触点闭合，报警器电路接通，从而高声警报。

心率对人体健康的影响来说是非常大的，太快太慢都可能会引发一系列不适症状，那么我们如何知道自己的心率正常，要注意哪些，首先我们要知道一个成年人的正常心率是处于60-100次/分，但是由于饮食、年龄、性别和习惯，女性心率一般比男性会稍微快一点，老年人会偏慢点，婴儿最快可能会达到100次/分以上。这些是正常的，我们怎么科学测量呢？可以采用以下方法。

一、用听诊器来测心跳的次数，在一分钟之内心跳次数就是每分钟的心率。尽量让医生或懂用听诊器的专业人员测。

二、通过脉搏来测心脏的跳动，身体放松，静坐在板凳上，左手掌张开自然放在桌面上，用右手的中指和食指来感受脉搏的跳动，然后对其进行测量，反复测量三次取平均值就可以得到心率。

三、去医院做心电图，做普通心电图即可测出心率，如果想知道的更全面可以做动态心电图，它可以看到24小时，72小时的动态心电图，在这里你能看到一天之中的心率变化。

四、采用仪器心电监护仪测量，将心电监护仪两个电极片贴在手上或者胸壁上面，在显示屏上可以看出心电活动。

五、智能手表测量，现在很多智能手表都能看心率，它可以每时每刻记录心跳是否正常。

大家可以根据自己的情况选择以上几种方法，但要注意以下几点问题。

1、测量前避免进行剧烈的运动，以免影响心率结果。

2、保证足长的监测时间，监测时间没有到，不要轻易行动以影响结果。

3、保持良好心态，不要紧张。

4、保持生活规律，测量心率前，保持生活规律，尽量避免熬夜，以免影响测量结果。

其质量的测试方法如下：

第一种方法：将万用表的量程开关拨到直流电压2.5V挡，左手拇指与食指轻轻捏住压电陶瓷片的两面，右手持万用表的表笔，红表笔接金属片，黑表笔横放陶瓷表面上，然后左手稍用力压一下，随后又松一下，这样在压电陶瓷片上产生两个极性相反的电压信号，使万用表的指针先向右摆，接着回零，随后向左摆一下，摆幅约为0.1一0.15V，摆幅越大，说明灵敏度越高。若万用表指针静止不动，说明内部漏电或破损。

切记不可用湿手捏压电片，测试时万用表不可用交流电压挡，否则观察不到指针摆动，且测试之前最好用R×l0k挡，测其绝缘电阻应为无穷大。

第二种方法：用R×10k挡测两极电阻，正常时应为∞,然后轻轻敲击陶瓷片，指针应略微摆动。

采纳吧，，

好了，你知道将液态水雾化的最佳频率范围是多少吗？你知道手头压电陶瓷的中心频率是多少吗？

叫心电监护仪，通过电极片接在病人身上。

1、绿色数字表示为心率，正常人的心率是60－100次／分。

2、蓝色数字表示为血氧饱和度，正常在95％以上。

3、黄色数字表示为呼吸频率，正常范围一般是18－24次／分。

4、白色数字一般表示为血压，收缩压正常范围是90－140，舒张压正常范围是50－90，单位是mmHg。如：110／85mmHg就是正常血压。

扩展资料

心电监护时的注意事项：

1、取出心电导联线，将导联线的插头凸面对准主机前面板上的“心电”插孔的凹槽，插入即可。

2、心电导联线带有5个电极头的另一端与被测人体进行连接，正确连接的步骤有：

（1）用75％的乙醇进行测量部位表面清洁，目的清除人体皮肤上的角质层和汗渍，防止电极片接触不良。

（2）将心电导联线的电极头与5个电极片上电极扣扣好。

（3）乙醇挥发干净后，将5个电极片贴到清洁后的具体位置上使其接触可靠，不致脱落。

（4）将导联线上的衣襟夹夹在病床固定好。并叮嘱病人和医护人员不要扯拉电极线和导联线。

3、请务必连接好地线，这将对波形的正常显示起到非常重要的作用。

参考资料来源：百度百科-心电监护仪

设两次心跳间隔时间为T秒，则瞬时心率（Instantaneous Heart Rate）可表示为：

IHR=60/T （次/min）

即先测量两相邻R波之间的时间T秒（即瞬时心率周期），再将这个心率周期转换为每分钟的心跳次数。

如果用频率为f的时钟脉冲作为测量时间基准信号，在T秒时间内对时钟脉冲计数，并设计数值为N,则T=N/f,故瞬时心率的计算公式又可表示为：

IHR=60f/N （次/min）

只要算出脉冲数，即可根据上式求出瞬时心率[1].

2 电路组成及工作原理

2.1 电路组成方框图

通过取样电路获得微弱的人体心电信号（约0.5mV~3 mV），通过具有低通滤波特性的放大器将心电信号放大到2V左右，并将心电信号含有的音频干扰滤除。整形电路先由比较器将脉搏波变换为方波，再通过单稳态触发器把不规则的方波整形成为宽度相同，并且小于一个时钟周期的"干净"的矩形脉冲。石英晶体多谐振荡器产生频率稳定的时钟脉冲作为时基信号。计数器在心率周期T秒时间内对输入的时钟脉冲个数进行计数，经过译码存储电路即可得到瞬时心率值的BCD码，再经过锁存驱动电路送至显示电路进行显示。利用心电信号经过放大整形得到的矩形窄脉冲作为锁存器的锁存使能信号，并经过延迟后作为计数器的清零信号，这保证了计数器在瞬时心率周期内进行计数，且锁存显示的是前一次心跳的速率。

2.2 各模块的电路及工作原理

2.2.1 取样传感器

传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官。

传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。向传感器提供±15V电源，激磁电路中的晶体振荡器产生400Hz的方波，经过TDA2030功率放大器即产生交流激磁功率电源，通过能源环形变压器T1从静止的初级线圈传递至旋转的次级线圈，得到的交流电源通过轴上的整流滤波电路得到±5V的直流电源，该电源做运算放大器AD822的工作电源；由基准电源AD589与双运放AD822组成的高精度稳压电源产生±4.5V的精密直流电源，该电源既作为电桥电源，又作为放大器及V/F转换器的工作电源。

取样电路采用抗腐蚀的陶瓷压力传感器CPS182.抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠通斯电桥。通过激光标定，该传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性。

2.2.2 放大整形电路

放大器由第一级放大器A1、第二级放大器A2和RC低通滤波器组成，如图2所示。对这部分电路的设计要求有：（1）输入阻抗高，输出阻抗低；（2）放大倍数足够大；（3）低频响应好；（4）温度漂移小；（5）抗干扰能力强[2].

电阻R1与电容C1、电阻R3与电容C2构成低通滤波器，将脉搏波中的音频噪声滤去。R1 、R3取阻值为2 kΩ，C1,C2容量根据实际测量值而定。第一级运放A1采用差动比例放大电路（因前面为电桥电路），第二级运放A2采用电压串联负反馈，提高了放大倍数的稳定性，且运放级输入电阻较大，输出电阻较小。第一级电压放大倍数为

显然，上式忽略了电容C1的影响。实际上，总电压放大倍数A<1020倍，且心跳频率不同，A也不同。

放大器输出的心电信号还不能直接用于心率测量，必须经过整形电路变换成脉冲信号。整形电路如图3所示。本设计的整形电路先通过比较器把脉搏波变成方波，再通过R10与C6进行微分后触发555组成的单稳电路把方波整形成宽度也相等的窄脉冲，以作为锁存使能信号和计数器延时清零信号。

2.2.3 计数译码显示电路

本设计的计数译码显示电路如图4所示。采用12位二进制计数器74HC4040与4位二进制计数器74LS163级联构成16位二进制计数器。其计数值在0~65 535之间，所计得的二进制数作为EPROM uPD24C1024D的地址码，该地址单元存储的数据为相应瞬时心率值的BCD码。EPROM输出的数据送到3片具有锁存驱动功能的芯片CC4511以驱动用于显示个位、十位、百位的LED显示器[3].

假设心率为150次/min,那么计数器在一个周期T内，可以计数得到脉冲数N=60×1 000/150=400（个），化为十六进制数为190,即在EPROM的190地址单元中填上心率值150的个位、十位、百位数，亦即D8为1D7、D6、D5、D4分别为0、1、0、1D3、D2、D1、D0均为0.如果心率为80次/min,则计数器在一个周期内计得的脉冲数为N=60×1 000/80=750（个），用十六进制数表示为2EE,即在EPROM的2EE的地址单元中填上心率值80的个位、十位、百位数，亦即D8为0D7、D6、D5、D4分别为1、0、0、0D3、D2、D1、D0均为0.如果心率为10次/min,则计数器在一个周期内计得的脉冲数为N=60×1 000/10=6 000（个），用十六进制数表示为1 770,即在EPROM的1 770的地址单元中填上心率值10的个位、十位、百位数，亦即D8为0D7、D6、D5、D4分别为0、0、0、1D3、D2、D1、D0均为0.依此编码。由于实际计数值与理论值存在差异，一定范围数内的N值可以表示同一心率值，因此EPROM的多个地址单元可能存放同一个心率数值，且心率越低所对应地址个数越多。

2.2.4 电源电路

电源电路部分采用常规方法设计[3],220V交流电经过整流、滤波、稳幅，输出稳定的直流电压，向各部分电路供电。适当设置变压器原副线圈的匝数比，使电源电路能提供+15V、+5V的直流电压。电路图如图5所示。电源电路是指提供给用电设备电力供应的电源部分的电路设计，使用的电路形式和特点。电源有交流电源也有直流电源直流电源电路分为开关电源和非开关电源两种形式，电路也大不相同。开关电源一般不使用变压器；非开关电源是传统的设计方式，电源电路里多使用变压器来变压后再整流滤波的方式。几个组件通过导线互相连接，形成"电路",也可以称为"网络".更特定地，电路是可以形成闭合回路的网络。"支路"是电路的一部分，每一个组件都有它独属的支路。任意两条或多条支路的相交点，称为"节点".几个组件通过导线互相连接，形成"电路",也可以称为"网络".更特定地，电路是可以形成闭合回路的网络

EPBOM输出的数据反映瞬时心率值，经过锁存后再进行显示，锁存使能信号取自555输出的心电信号窄脉冲，当脉冲上升沿到来时，锁存器锁存当前数值。延迟电路确保在计数器清零之前，锁存器CC4511有足够的锁存时间。因此，保证了计数器在瞬时心率周期内进行计数，且锁存显示的是前一次心跳的速率。

由瞬时心率计算公式：IHR=60f /N（次/min）可知，当周期计数值N较小时，N变化一个单位（增大或减小1）对应的瞬时心率值变化比较大。因此，综合考虑分辨率要求以及EPROM的地址范围（0~65 535），本设计采用频率f=1000 Hz的高稳定度的时钟脉冲作为时基信号。时钟脉冲频率的稳定度，直接决定着计时的精度，本设计的时钟电路选用振荡频率稳定度很高的石英晶体多谐振荡器。调节电容C4的容值，使晶振时钟频率稳定在f=1000 Hz.

由瞬时心率计算公式IHR=60f/N （次/min）可得

N = 6 0 f /IHR=60×1000/IHR

因此，瞬时心率值IHR与计数值N的关系如表1所示[4]

心率表的测量原理常见的有两种，一种是心动电流测量法，还有一种是光电透射测量法。 我们人体每次心跳都会产生心动电流，无线心率胸带就是这样一种可以感应心动电流的仪器。感应器的极片位于胸带前方两侧，使用者带上胸带后，胸带内的极片采集锻炼者的心动电流波动幅度，再通过无线传输技术发送给心率表转化为便于观察的心跳BPM数值，目前这个是主流也是比较准确的运动心率测量方法。其原理和心电图测量原理一致。 这种测量心率方法的另外一个优点是可以在运动中持续测量心率。

无线心率胸带按感应电极类型分又可以分为传统的硬式心率胸带 和 新型的柔性织物软式胸带。

硬式心率胸带采用的是导电橡胶电极块，嵌在硬质塑胶带上。

柔性织物软式心率胸带采用的是柔性薄膜电极，通过热压熔接在柔性织物带上，特点是十分轻薄，穿戴舒适，减少了运动中胸带移动产生的摩擦干扰。 光电测量方法是利用血管内血液血红蛋白的吸光度的变化来测量脉搏。手表装有红外发射光束回路和接收反射回路。这种方法测量心率优点是非常简便无需胸带，但是由于信号极为微弱而非常容易受到外界干扰而造成测量数据不准确 而且一般需要安静的状态下测量，不适合运动中持续测量心率。

绿光光电测量法是由两个绿色波长的发光LED 和一个光敏传感器组成，位于心率表的背部。 其原理是基于手臂血管中的血液在脉动的时候会发生密度改变而引起透光率的变化。发光LED 发出绿色波长的光波，光敏传感器可以接受手臂皮肤的反射光并感测光场强度的变化并换算成心率。目前美国的MIO ALPHA ，FITBOX HXM 以及 Adidas SMART RUN 心率表采用这种技术。绿光光电心率测量完全抛弃了心率胸带，并可以持续测量心率，计算平均心率，记录最大心率，设置心率报警区间 。

还有一个简陋的办法是利用万用表的电压档，0到3伏

档即可，能显示正负值的。将红黑表笔与

两个电极连接好，然后用力压陶瓷片一下（在两个电极方向加压），看万用表出来的数值是正还是负（一般是显示一个变化值，正负也会改变，要看最开始的值是正还是负）如果最开始是正值，则红表笔所连电极是正极。这种方法容易出错，建议多测几次。

其次是看陶瓷片上的标示，标有+ 的就是正极了，或者标有- 的就是负极