一種便攜式單片機控制液晶顯示型心率計設計

　　首先，紅外檢測采集電路中D1發(fā)射紅外線，而Q1則接收相應組織的半透明度，同時轉換為電信號。由于脈搏一般在50次/分~200次/分之間，對應的頻率范圍在0.78Hz~3.33Hz之間，因此經紅外檢測采集到并轉換得到的電信號頻率就非常低。為了防止信號因外界高頻信號干擾而使檢測結果有誤，信號就必須先進行低通濾波，以便濾出絕大部分的高頻干擾。電路中采用R2和C1來完成濾除高頻干擾的任務。

　　然后，由于本心率計設計的適用場所為室外，因此它必然會遇到強光輻射的情況。為了避免在接收正常脈搏紅外線時受到強光的干擾，電路中設計使用C2、C3背靠背串聯(lián)組成的雙極性耦合電容構成一個簡單的光電隔離電路，從而實現了對于干擾光線的隔離。此外，為了防止前面對于高頻干擾濾除的不夠徹底，電路中還設計連接了由IC1a、R4、C4組成的截止頻率為10Hz左右的低通濾波器電路，以便進一步濾除干擾，同時將前面的信號放大200倍左右。

經前面處理得到的信號為疊加有噪聲的脈沖正弦波，接下來必須對這個信號經過整形。先是通過比較器IC1b將正弦波轉換成方波。利用R8可以實現將比較器的閾值調定在正弦波的幅值范圍之內的目的。接下來，從IC1b的7引腳輸出的方波信號經C5、R10構成的微分電路，進行微分處理后將成為正負相間的尖脈沖。為了穩(wěn)定脈沖的輸出，電路設計時是將此脈沖輸入到單穩(wěn)多諧振蕩器IC1c的反相輸入端，并利用IC1c的輸出來作為后極工作的實際使用脈沖。

　　IC1c在工作時，凡有輸入信號時，它會在輸入信號后沿到來時輸出高電平，從而使C6通過R11充電。大約持續(xù)20ms之后，IC1c同相輸入端的電位會因C3充電電流減小而降低，當此電位低于反相輸入端的電位時(尖脈沖已過去很久)， IC1c就將改變狀態(tài)并再次輸出低電平。這20ms的脈沖時間是與脈搏同步的，這種脈沖在電路工作時是與紅色發(fā)光二極管D3的閃爍情況相對應的。

　　經過IC1c之后的脈沖就是后面單片機控制電路所需的實際脈沖，通過R12送到單片機P3.3引腳后，就可實現后面的計數和顯示了。

　　IC1a、IC1b、IC1c工作所需的4.5V電源電壓，在電路中是通過R14、R15對9V分壓并經IC1d緩沖而得到的。這樣的設置，就使得即使電池電壓降低到6V，本電路也能實現正常工作。

單片機控制電路

　　單片機控制電路如圖3所示。本部分電路主要由AT89C2051單片機、SMC1602A液晶顯示芯片、12MHz的晶振電路以及復位電路等幾個部分組成。電路主要完成對于前面采集處理得到的脈沖進行計數和顯示的任務。

經采集處理后得到的脈沖信號，通過P3.3引腳被輸入到單片機中。單片機被設為負跳變中斷觸發(fā)模式。因此，每次脈沖下降沿到達時，單片機就將被觸發(fā)并產生中斷進行計時；而當下一次脈沖的下降沿到達時，單片機就對兩次脈沖間的時間間隔進行運算，運算的結果就是心率。這個結果值，將通過P1口送至SMC1602A液晶顯示芯片的數據端口，從而被顯示出來。