基于光電對射管的健身器心率測量系統(tǒng)設(shè)計
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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)必須單獨為信號調(diào)理電路提供電源，同時，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)計線路板時要主要信號線與電源地線的設(shè)計。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.ex-cimer.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，但是其中有很強的雜波和干擾信號。因此將信號放大后必須進行濾波處理。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點即可采集得到很好的心率信號波形，此時信號的變化幅值為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，就得到了標準的方波信號。從圖2所示電路中的d點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，電壓變化量為標準的0～5V。此時即得到了完整的心率信號。此信號變化穩(wěn)定，和心臟同步，是心臟跳動的真實反映，將此信號直接連接到單片機中以進行心率信號的測量。
3心率算法和軟件編程
系統(tǒng)采用ATMEL公司的AT89S52單片機。該單片機對各種惡劣的工作環(huán)境有較強的適應(yīng)性，并且內(nèi)部帶有看門狗。心率信號連接到單片機的外部中斷 INT0口，通過計算相鄰兩次心率之間的時間差換算出心率。通過定時器計時，得到相鄰兩次中斷之間的時間差T。設(shè)定定時器的計時單位為
秒,即每 秒計數(shù)字節(jié)增加1，通過計算可得到兩次中斷之間的時間和計數(shù)器n的關(guān)系為：
，再根據(jù)心率的計算公式：心率=心跳次數(shù)/分鐘,得到的計算公式如下：
從而得出每分鐘的心率值。
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