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[摘 要]随着人们生活水平的日益提高，人们对于自身的健康也越来越加重视。脉搏计也成为了健康生活不会可或缺的好帮手。本文将研究探讨使用STC89C52单片机的脉搏计的基本结构。
中图分类号：D425 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）13-0307-01
在中国传统的医学当中有望、闻、问、切四种诊断方法，其中的切就是切脉。在传统中医里经常能看到医生给病人把脉，然后通过病人脉搏的特征来诊断病人的身体情况，在中国传统的中医“望闻问切”四诊中，脉诊占有一个非常重要的地位，脉诊则是其中最有特色的中国传统医学的诊断方法，脉诊历史悠久，内容丰富，而且脉诊因为其绿色非侵入性的诊断手段和方法，得到了广大中外人士的关注。但因为中医是靠中医医生用手指按住病人手腕动脉，通过医生自我的感知来获取脉搏信息，所以传统的脉诊方法虽然具有简单易行，对病人身体没有任何损害的特点，但是这种主观性太强的脉诊方法在科技日益发达的今天明显不具有客观性与可靠性。首先，把脉只是依靠医生手指的感觉来诊断病人脉象是否紊乱，这种方式过于依赖于医生本身的素质与能力，而且很难避免许多医生在诊断过程中出现主观性失误，进而直接影响到了医生以及病人对于脉象的一种判断；其次，把脉非常需要技巧，并且特别注重把脉者的注意力，所以这种技巧非常难以把握。所以脉诊因为其太过注重于医生本身的素质与判断力，从而对脉诊的准确性与可靠性造成了非常大的影响，也因此原因让中医当中占有非常重要地位的脉诊始终无法在全世界范围内得到快速的发展与普及[1]。所以在科技高度发达的今天，将传统的脉诊与科技结合起来，不仅可以大大的提高脉诊的准确性与可靠性，因为集成技术的飞速发展，也能使脉诊更为方便。这对于脉诊这一中华民族古老的诊断手法在全世界的发展与普及无疑使一个非常大的助力。在现代的医院中也经常有护士查房的时候给住院的病人把脉，方法就是用手指放在病人手腕的动脉处，通过自己的感知来记录病人一分钟以内脉搏跳动的次数。但是为了节省时间，护士把脉通常只进行十秒钟，然后将十秒钟内病人脉搏的跳动次数乘以六，从而得到病人一分钟内的脉搏跳动次数。这样做的误差无疑是非常大的，所以为了提高脉搏测量的准确性，许多种类的脉搏仪就被运用到了医学当中，从而开辟了一条全新的医学诊断方法[2]。因为传统中医脉搏测量是一种技巧性很强且难以掌握的专业问诊手段，为了使脉搏测量变得更为简单易行，于是有人设计了一种基于单片机的脉搏计，世界上第一台脉搏仪是杠杆式的，是由Vierordt在1860年发明的，虽然发明至今有100余年了，但是在中国国内则是到了二十世纪五十年代才首次将脉搏仪运用到了脉搏的诊断方面.在近20年内，单片机得到了飞速的发展，并且因为集成技术的日益成熟与发展，单片机也更为小巧且功能也更为强大。而基于脉诊，最重要的就是检测人体的脉搏，所以单片机脉搏计能够很好的解决传统脉诊的缺陷。所以基于单片机的脉搏计对于人们在日常生活中随时随地把握自己的脉搏，掌握自己身体的健康具有重要的意义。
本文将研究一下基于单片机的脉搏计的整个系统结构与原理，单片机脉搏计是利用光电传感器将脉搏变化所引起的光信号转化为电信号后再将这些光信号转化而来的电信号用单片机来进行分析、处理并且显示的装置。需要单片机具有以下功能：一、因为外部芯片的扩展过多以及信号传输过程中可能會对信号产生干扰，使信号失真。所以要求单片机具有很强的抗干扰能力与稳定性。二、在脉搏测量的时候要求显示一段时间内人体的脉搏次数，所以此单片机需要有定时器功能。三、在脉搏的测量过程中有可能会使单片机产生误差，所以要求单片机能支持ISP在线编程，使得维护更为方便。四、由于设计当中需要实现实时数据的处理，所以要求单片机具有很快的运行速度。五、性价比要高。在以上五点的要求下，很多的脉搏计选择了STC公司的STC89C52单片机。那么以下就分析下基于STC89C52单片机的脉搏器结构。首先，光电传感器在各种光电检测系统中都扮演着重要的角色，也是系统中的关键元件，它的作用是将各种光信号，比如可见光、紫外光以及红外光转换成电信号[5]。根据要求，需要传感器具有以下功能：一、初始信号为人体脉搏引发的光强变化，所以要求传感器对光反应灵敏。二、初始信号非常的微弱，非常容易受到周围环境因素的干扰，所以传感器要具有抗干扰能力。三、作为脉搏信号的检测元件，必须具有非常好的稳定性。基于以上三点设计要求，采用的是光电传感器中最常见的红外发光二极管做红外发射二极管和光敏三极管做红外接收三极管，完全符合设计的要求。其次，为了使测量脉搏的过程与结果更加方便与直观，需要用显示器显示测量过程中的即时信息以及测量完成后的结果，它需要具备以下功能：一、显示器能显示两行字符。二、能有多个显示页面。三、要求在测量的过程中也能即时的显示出测量信息，所以要求显示器能显示即时信息。基于以上三点设计要求，最佳使用的就是LCD1602液晶显示器，既能很好的达到显示的效果与目的，并且相比较其他的显示器而言，本设计中所使用的LCD1602液晶显示器有以下几个优点：显示质量高；，操作更加方便；体积小、重量轻；功耗低。
光电式传感器分为反射式与透射式两种。当手指置于传感器上方时，从光源发出的光除了有一部分被手指上的组织所吸收之外，一部分被反射回来，其余部分则透射了出来[6]。其中反射式的发射光源与光敏接收器件置于同一边，测试起来会更加的方便，安装使用时便于光路对齐，不受被检物的形状、颜色和材质影响，相比于透射式光电传感器，节省安装使用空间，同时也能够较好的反映出脉搏跳动频率与时间的关系。脉搏信号的采集电路D4为红外发射二极管，Q3为红外接收三极管。R21选择270欧是考虑到了红外接收三极管在感应红外光时的灵敏度要求。同时为了避免手指离开传感器或者突然有较强的干扰光线时对输入端直流电压出现很大变化对结果产生巨大的影响，所以在红外接收三极管两端串联了一个电容C20。测量时，当手指置于传感器上方会出现两种情况，一是无脉期，二是有脉期。当动脉收缩时就进入到了无脉期，在无脉期时手指内的动脉血相比于动脉舒张时少了很多，所以当红外发射二极管发出的红外光照射时就会被手指所阻挡，但是在作为接收器件的红外接收三极管当中还存在有暗电流，在此暗电流的影响下会使得输出电压下降；当动脉舒张时就进入到了有脉期，在有脉期时，因为动脉中充满了血液，所以会降低手指的透光性，透光性降低之后，作为接受器件的红外接收三极管当中的暗电流变小，使得输出电压上升。
本文研究的单片机脉搏计的设计使用的是STC89C51单片机，而随着单片机技术与集成技术的飞速发展，51单片机已渐渐的成为了单片机的主流。利用光电传感器将脉搏跳动引发的光信号转化成电信号再经由相对应的硬件电路与单片机就能够很精确的测量出人体脉搏的跳动次数，再利用单片机本身自带的计时器来计时又能很好的测量出脉搏在一段时间内跳动的频率；最后将单片机外部中断所检测到的脉搏数进行累加并且输入到显示模块进行显示以实现 可视化。
参考文献
[1] 韩文波.光电式脉搏波监测系统.长春光学精密机械学院学报.1999.第22卷第4期：24-26.
[2] 刘云丽，徐可欣等.微功耗光电式脉搏测量仪.电子测量技术.2005.第二期：12-25.
中图分类号：D425 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）13-0307-01
在中国传统的医学当中有望、闻、问、切四种诊断方法，其中的切就是切脉。在传统中医里经常能看到医生给病人把脉，然后通过病人脉搏的特征来诊断病人的身体情况，在中国传统的中医“望闻问切”四诊中，脉诊占有一个非常重要的地位，脉诊则是其中最有特色的中国传统医学的诊断方法，脉诊历史悠久，内容丰富，而且脉诊因为其绿色非侵入性的诊断手段和方法，得到了广大中外人士的关注。但因为中医是靠中医医生用手指按住病人手腕动脉，通过医生自我的感知来获取脉搏信息，所以传统的脉诊方法虽然具有简单易行，对病人身体没有任何损害的特点，但是这种主观性太强的脉诊方法在科技日益发达的今天明显不具有客观性与可靠性。首先，把脉只是依靠医生手指的感觉来诊断病人脉象是否紊乱，这种方式过于依赖于医生本身的素质与能力，而且很难避免许多医生在诊断过程中出现主观性失误，进而直接影响到了医生以及病人对于脉象的一种判断；其次，把脉非常需要技巧，并且特别注重把脉者的注意力，所以这种技巧非常难以把握。所以脉诊因为其太过注重于医生本身的素质与判断力，从而对脉诊的准确性与可靠性造成了非常大的影响，也因此原因让中医当中占有非常重要地位的脉诊始终无法在全世界范围内得到快速的发展与普及[1]。所以在科技高度发达的今天，将传统的脉诊与科技结合起来，不仅可以大大的提高脉诊的准确性与可靠性，因为集成技术的飞速发展，也能使脉诊更为方便。这对于脉诊这一中华民族古老的诊断手法在全世界的发展与普及无疑使一个非常大的助力。在现代的医院中也经常有护士查房的时候给住院的病人把脉，方法就是用手指放在病人手腕的动脉处，通过自己的感知来记录病人一分钟以内脉搏跳动的次数。但是为了节省时间，护士把脉通常只进行十秒钟，然后将十秒钟内病人脉搏的跳动次数乘以六，从而得到病人一分钟内的脉搏跳动次数。这样做的误差无疑是非常大的，所以为了提高脉搏测量的准确性，许多种类的脉搏仪就被运用到了医学当中，从而开辟了一条全新的医学诊断方法[2]。因为传统中医脉搏测量是一种技巧性很强且难以掌握的专业问诊手段，为了使脉搏测量变得更为简单易行，于是有人设计了一种基于单片机的脉搏计，世界上第一台脉搏仪是杠杆式的，是由Vierordt在1860年发明的，虽然发明至今有100余年了，但是在中国国内则是到了二十世纪五十年代才首次将脉搏仪运用到了脉搏的诊断方面.在近20年内，单片机得到了飞速的发展，并且因为集成技术的日益成熟与发展，单片机也更为小巧且功能也更为强大。而基于脉诊，最重要的就是检测人体的脉搏，所以单片机脉搏计能够很好的解决传统脉诊的缺陷。所以基于单片机的脉搏计对于人们在日常生活中随时随地把握自己的脉搏，掌握自己身体的健康具有重要的意义。
本文将研究一下基于单片机的脉搏计的整个系统结构与原理，单片机脉搏计是利用光电传感器将脉搏变化所引起的光信号转化为电信号后再将这些光信号转化而来的电信号用单片机来进行分析、处理并且显示的装置。需要单片机具有以下功能：一、因为外部芯片的扩展过多以及信号传输过程中可能會对信号产生干扰，使信号失真。所以要求单片机具有很强的抗干扰能力与稳定性。二、在脉搏测量的时候要求显示一段时间内人体的脉搏次数，所以此单片机需要有定时器功能。三、在脉搏的测量过程中有可能会使单片机产生误差，所以要求单片机能支持ISP在线编程，使得维护更为方便。四、由于设计当中需要实现实时数据的处理，所以要求单片机具有很快的运行速度。五、性价比要高。在以上五点的要求下，很多的脉搏计选择了STC公司的STC89C52单片机。那么以下就分析下基于STC89C52单片机的脉搏器结构。首先，光电传感器在各种光电检测系统中都扮演着重要的角色，也是系统中的关键元件，它的作用是将各种光信号，比如可见光、紫外光以及红外光转换成电信号[5]。根据要求，需要传感器具有以下功能：一、初始信号为人体脉搏引发的光强变化，所以要求传感器对光反应灵敏。二、初始信号非常的微弱，非常容易受到周围环境因素的干扰，所以传感器要具有抗干扰能力。三、作为脉搏信号的检测元件，必须具有非常好的稳定性。基于以上三点设计要求，采用的是光电传感器中最常见的红外发光二极管做红外发射二极管和光敏三极管做红外接收三极管，完全符合设计的要求。其次，为了使测量脉搏的过程与结果更加方便与直观，需要用显示器显示测量过程中的即时信息以及测量完成后的结果，它需要具备以下功能：一、显示器能显示两行字符。二、能有多个显示页面。三、要求在测量的过程中也能即时的显示出测量信息，所以要求显示器能显示即时信息。基于以上三点设计要求，最佳使用的就是LCD1602液晶显示器，既能很好的达到显示的效果与目的，并且相比较其他的显示器而言，本设计中所使用的LCD1602液晶显示器有以下几个优点：显示质量高；，操作更加方便；体积小、重量轻；功耗低。
光电式传感器分为反射式与透射式两种。当手指置于传感器上方时，从光源发出的光除了有一部分被手指上的组织所吸收之外，一部分被反射回来，其余部分则透射了出来[6]。其中反射式的发射光源与光敏接收器件置于同一边，测试起来会更加的方便，安装使用时便于光路对齐，不受被检物的形状、颜色和材质影响，相比于透射式光电传感器，节省安装使用空间，同时也能够较好的反映出脉搏跳动频率与时间的关系。脉搏信号的采集电路D4为红外发射二极管，Q3为红外接收三极管。R21选择270欧是考虑到了红外接收三极管在感应红外光时的灵敏度要求。同时为了避免手指离开传感器或者突然有较强的干扰光线时对输入端直流电压出现很大变化对结果产生巨大的影响，所以在红外接收三极管两端串联了一个电容C20。测量时，当手指置于传感器上方会出现两种情况，一是无脉期，二是有脉期。当动脉收缩时就进入到了无脉期，在无脉期时手指内的动脉血相比于动脉舒张时少了很多，所以当红外发射二极管发出的红外光照射时就会被手指所阻挡，但是在作为接收器件的红外接收三极管当中还存在有暗电流，在此暗电流的影响下会使得输出电压下降；当动脉舒张时就进入到了有脉期，在有脉期时，因为动脉中充满了血液，所以会降低手指的透光性，透光性降低之后，作为接受器件的红外接收三极管当中的暗电流变小，使得输出电压上升。
本文研究的单片机脉搏计的设计使用的是STC89C51单片机，而随着单片机技术与集成技术的飞速发展，51单片机已渐渐的成为了单片机的主流。利用光电传感器将脉搏跳动引发的光信号转化成电信号再经由相对应的硬件电路与单片机就能够很精确的测量出人体脉搏的跳动次数，再利用单片机本身自带的计时器来计时又能很好的测量出脉搏在一段时间内跳动的频率；最后将单片机外部中断所检测到的脉搏数进行累加并且输入到显示模块进行显示以实现 可视化。
参考文献
[1] 韩文波.光电式脉搏波监测系统.长春光学精密机械学院学报.1999.第22卷第4期：24-26.
[2] 刘云丽，徐可欣等.微功耗光电式脉搏测量仪.电子测量技术.2005.第二期：12-25.