基于光電對射管的健身器心率測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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2.2 信號調(diào)理電路
由于通過光電接收管接收到的信號極其微弱（變化幅值在±10mV之間），因而容易被其外圍電路所干擾，因此系統(tǒng)必須單獨(dú)為信號調(diào)理電路提供電源，同時(shí)，系統(tǒng)的線路板布線也會對信號產(chǎn)生較大的影響，因此在設(shè)計(jì)線路板時(shí)要主要信號線與電源地線的設(shè)計(jì)。信號經(jīng)過LM324的兩級放大后仍存在較大的偏置電壓，因此必須在信號輸入端加濾波電容，將電路中的直流成份濾掉并保證不影響交流信號的傳遞，光電對射管采集信號和信號調(diào)理電路如圖2所示。
本文引用地址：http://www.104case.com/article/195563.htm 從圖1的原始信號波形圖中基本可以看到波形整體的變化趨勢，但是其中有很強(qiáng)的雜波和干擾信號。因此將信號放大后必須進(jìn)行濾波處理。經(jīng)過LM324的一級放大和整形濾波后的信號已經(jīng)很平滑。經(jīng)圖2電路中的b點(diǎn)即可采集得到很好的心率信號波形，此時(shí)信號的變化幅值為0.8V，但還存在一定程度的電壓偏置量，經(jīng)過圖2所示的再一級放大就得到了0～4V的脈沖信號。從圖2電路中的c點(diǎn)測量到信號波形中已無干擾，信號已經(jīng)相對穩(wěn)定，并且也去掉了電壓偏置。該信號經(jīng)過施密特反向觸發(fā)器74LS14反向后，就得到了標(biāo)準(zhǔn)的方波信號。從圖2所示電路中的d點(diǎn)測量的信號波形如圖3所示。從圖3中可以看出信號的上升沿和下降沿很好，電壓變化量為標(biāo)準(zhǔn)的0～5V。此時(shí)即得到了完整的心率信號。此信號變化穩(wěn)定，和心臟同步，是心臟跳動的真實(shí)反映，將此信號直接連接到單片機(jī)中以進(jìn)行心率信號的測量。
3心率算法和軟件編程
系統(tǒng)采用ATMEL公司的AT89S52單片機(jī)。該單片機(jī)對各種惡劣的工作環(huán)境有較強(qiáng)的適應(yīng)性，并且內(nèi)部帶有看門狗。心率信號連接到單片機(jī)的外部中斷 INT0口，通過計(jì)算相鄰兩次心率之間的時(shí)間差換算出心率。通過定時(shí)器計(jì)時(shí)，得到相鄰兩次中斷之間的時(shí)間差T。設(shè)定定時(shí)器的計(jì)時(shí)單位為
秒,即每 秒計(jì)數(shù)字節(jié)增加1，通過計(jì)算可得到兩次中斷之間的時(shí)間和計(jì)數(shù)器n的關(guān)系為：
，再根據(jù)心率的計(jì)算公式：心率=心跳次數(shù)/分鐘,得到的計(jì)算公式如下：
從而得出每分鐘的心率值。
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