【摘要】：设计完成了一个基于51单片机的心率监测系统。系统以AT89C51单片机为核心，以红外发光二极管和光敏三极管为传感器，利用单片机系统内部定时器来计算时间，由光敏三极管感应心跳脉冲，单片机通过脉冲累加得到心脏跳动次数，在数码管上显示心跳次数和时间。系统实现了心率的实时监测与显示、定时测量以及报警提醒等功能。实验结果表明，系统工作正常，测量灵敏度高，实现了设计功能。
　　【关键词】：心率监测 AT89C51 单片机 光电传感器
　　本文运用STC89C52作为心率仪的核心控制系统，红外发光二极管作为光电传感器，把光信号转化为电信号，光敏三极管负责对心跳脉搏进行实测，通过单片机内部计时器来记录时间，所得的心跳频率在数码管上进行显示，从而满足对人体实时监测。另外增加蜂鸣器报警、定时提醒测量等功能。
　　近几年，由于生活节奏变快，压力不断加大，导致很多人生活习惯不规律，从而引发心脑血管疾病发病率逐年升高。如何有效的预防心脑血管发病率是一个严峻的问题，也成为人们生活关注的热点。越来越多人认识到这一问题，开始想要购买相关的检测仪器。但很多专业医疗设备存在着价格高昂，不便携带，太过专业化，功能不能满足日常所需等问题。从而我们想到了基于STC89C51的红外心率检测仪，恰好可以再低成本的情况下满足日常所需。
　　1.研究内容
　　便携式心率仪以SCT89C51为核心控制系统，通过红外传感器输出脉冲信号，再由光敏三极管进行心率测量计算，欧通过单片机电路的处理将结果显示在数码管上，从而实现对人体心率的随时监测。并设置阈值，当心率过快时进行警报通知。
　　2.系统选择
　　STC89C521单片机是日常生活中最常见的型号，其具有性能高、消耗低等特点，片内含有4k-bytes可反复可读储存器和128-bytes随机输入数据存储器，系统体积小，且具有一定的可靠性，成本低，存储空间满足本产品的要求，还具有三个定时器，可实现定时提醒功能，从以上角度考虑，STC89C521单片机是本设计的最佳选择
　　3.系统硬件设计
　　本次便携式心率仪主要组成部分包括液晶显示、信号采集、单片机信号处理等电路以及比较电路、放大电路。先利用红外发光二极管将光信号转化成电信号，采集心跳频率，此时分为两种情况：一是当人体组织办透明度高时，红外发光二极管发出的光无法完全透过人体组织，此时光敏传感器无法疏通，输出高电平;二是当人体组织透明度低时，红外二极管强度高，可透过人体组织，此时光敏传感器导通，输入低电平。两种情况交替出现，这样形成一个近似正弦的低频信号，且频率与脉搏次数成正比。
　　4. 系统软件设计
　　心率仪程序的设计难点主要在于需要计算脉搏跳动频率，即要精确把我程序运行时间，故便携式心率仪的系统软件设计主要由C语言书写，C语言可实现较为复杂的算法，且简易操作，计算精确。其软件设计分为主程序流程、中断程序流程和显示功能子程序。
　　5.结果分析
　　（1）用仪器测量：由信号发生器发射信号，产生一个40～200次/分的方波，通过心率仪進行测量，观察结果与信号发生器的方波频率是否一致，下表是部分结果。
　　
　　测量结果显示，当心率仪对信号发生器进行检测时，无误差，且发出警报符合原本设定
　　（2）实际测量：选择不同实验人员作为参考对象进行试验，用听诊器和心率仪分别进行测量，先对一个对象心率进行多次测量，再对不同对象进行检测，下表是部分结果。
　　
　　由结果显示，心率仪测量结果与听诊器测量结果存在一定误差，且误差并不一致，可能是由于人工测量时无法掌控好起止时间所致。
　　信号发生器的信号测量没有误差，而实际测量出现误差，是因为信号发生器发出信号的频率稳定可控，而人体心率不够稳定，强度有差异。
　　7. 结语
　　便携式心率仪具有功能稳定、便于携带、成本低的好处，可进行广泛推广，但本次设计也存在很多不足，如测量功能单一、没有语音读数功能，但我相信日后随着科技的发展，心率仪的功能会逐渐完善，应用领域也会越来越广，进入每家每户，给我们的生活带来安全保障。
　　项目名称：基于单片机的红外心率检测仪;
　　项目编号：Y18028;
　　由西北民族大学资助本科生科研创新项目