快速心率計

【摘要】 本設計以STM32F103單片機為核心，利用HKG07A型紅外脈搏傳感器采集人體心率信號，通過IO口直接傳遞數字信號給單片機，單片機經過計算后，通過數碼管顯示電路予以顯示，并增加聲音報警功能。

【關鍵詞】 單片機 STM32F103 心率

在醫學上，通過測量人的心率，便可初步判斷人的健康狀況，同時隨著人類社會的快速發展，地球環境日益遭到破壞，多種疾病威脅著人們的生命，如心臟病等突發致命疾病。因此，能夠快速準確測量人體心率的心率計，不僅是臨床者的需求，也是亞健康人群和體育愛好者的需求。

一、系統結構

本系統包括中央處理模塊、顯示模塊、按鍵控制模塊、電源電路、脈搏傳感器和聲音報警模塊，脈搏傳感器使用HKG-07A紅外脈搏傳感器進行心率測量，中央處理模塊采用STM32F103單片機，傳感器輸出信號直接與STM32F103單片機輸入引腳相連，系統處理得到每分鐘脈搏跳動次數，最后通過顯示模塊（共陽型數碼管）顯示出來。系統檢測到異常信號時，如脈搏跳動次數過大或過小時，通過聲音報警模塊，進行報警。

圖1 系統結構框圖

二、系統硬件設計

HKG-07A紅外脈搏傳感器是芬蘭合肥華科電子技術研究所生產的一款脈搏傳感器，利用特定波長紅外線對血管末端血液微循環產生的血液容積變化的敏感特性，檢測由于心臟的跳動，引起手指指尖的血容積發生相應的變化，經過信號放大、調理等電路處理，HKG-07A直接輸出同步脈搏跳動的脈沖信號，幅度為（VCC-1）伏，可直接與單片機的I/O相連，進行脈沖信號采集。

使用時應注意：

1、波形輸出幅度與傳感器夾的松緊程度有關；

2、由于環境溫度對人體血流動情況有較大影響，在冬天、夏天差別很大，所以該傳感器的輸出幅度也隨氣溫的變化差異較大，冬天輸出輸出信號較小。

核心芯片選擇STM32F103C8T6，內核：ARM32位的Cortex-M3 CPU，最高可達72MHz工作頻率，64K字節的FLASH，20K字節的SRAM，32個快速I/O端口，多達6個16位定時器和2個看門狗定時器，而且性價比高，完全能夠滿足本系統的需求。

顯示模塊采用4位一體式共陽型數碼管，為增加顯示亮度，增加了三極管放大電路。聲音報警模塊采用蜂鳴器進行報警。

三、 系統軟件設計

主要程序包括系統初始化、中斷服務程序、數碼管動態顯示程序、蜂鳴器報警程序等，程序流程如圖2所示。

圖2 程序流程圖

主程序通過調用各個子程序，實現各項功能，主要包括系統初始化程序、中斷初始化程序、計算心率數、判斷心率數是否異常，并顯示程序，最后系統在硬件上增加兩個獨立按鍵，作為系統保留功能，方便系統進一步研究。

四、結論

本設計給出了一種快速心率計的設計方法，通過HKG07A型紅外脈搏傳感器采集人體脈搏信號，經過中央處理模塊計算后，然后通過共陽型數碼管進行顯示，脈搏信號異常時，系統還可提供聲音報警功能，經測試，本系統可在一分鐘內對人體脈搏信號進行精準檢測，誤差小于2次/分鐘。

參 考 文 獻

[1] 陳永普，紅外器件與典型應用[M]，北京電子工業出版社，2004.

[2] 高峰，單片機應用系統設計與實用技術[M]，機械工業出版社，2002.

作者簡介：

吳國賢 男，（1981-），漢族，工作單位：天津現代職業技術學院，單位郵編：300350。研究生學歷、碩士學位，職務：教師，職稱：講師，碩士研究方向：圖像識別。

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