基于红外对管传感器的脉搏计数研究

叶国聪，郁　炜，黄亦磊（衢州学院，浙江衢州　324000）



基于红外对管传感器的脉搏计数研究

叶国聪，郁炜，黄亦磊
（衢州学院，浙江衢州324000）

摘要：针对国内外脉搏计数系统存在数据不精确、携带和测量不方便的巨大缺陷，研究了脉搏次数非接触测量系统。文章介绍了基于红外对管传感器的简易脉搏计数系统，实现了数据精准化以及携带便利化，同时可以实现减少对人体产生的负影响。

关键词：红外对管传感器；数据精准化；携带测量便利

目前，就医问题已经成了社会热点话题。医院所实行人工测量脉搏次数，往往采用10s的结果乘以6的方法，显然不够准确且不够高效；而对于便携式血压计而言，加减压不方便会给人体带来不适；此外用于体育测量的夹指式和耳脉式也分别存在着磨损大和信号弱的缺点，综上，文章设计了基于红外对管传感器网络的脉搏计数系统。

1　系统组成

本系统由传感器模块、信号处理模块、单片机电路模块、显示电路模块和供电电路模块等组成，实现对脉搏次数的精准测量和显示，其系统组成结构如图1所示。

图1　系统组成结构图

（1）传感器模块实现对人体脉搏次数自动检测。采用红外对管传感器提取人体脉搏信号，授予手指组织可以分成皮肤、肌肉、骨骼等非血液组织和血液组织，其中非血液组织的光吸收量是恒定的，而在血液中，静脉血的搏动相对动脉血是十分微弱的，可以忽略，因此可以认为光透过手指后的变化仅由动脉血的充盈而引起，那么在恒定波长的光源的照射下，通过检测透过手指的光强将可以间接测量到人体的脉搏信号。而在光接收端把透过的光强度转换为对应的信号强弱，透过的光多，信号大，反之透过的光少，信号小。

（2）信号处理模块包括两部分，滤波电路和放大电路。由于外界环境的不稳定性，使得传感器输出的信号不够准确，其作用是尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑，即信号比较稳定。而放大电路则是应用于将微小的交流信号放大化，文章采用的主要元件是晶体管。

（3）单片机电路模块的设计，此模块以单片机为控制核心，利用A/D转换器进行采样处理，单片机获知当前信号并记录。

（4）显示模块采用的是最为主流、功能较为强大的LCD液晶显示屏中的LCD1602型，相比较七段LED数码显示管优势明显，它采用了固态发光器件，对环境的适应能力非常强，所以LED的使用温度范围广、低电压、耐冲击，同时它所占用的资源少，显示的内容多，而同样具有较强的显示功能的点阵式数码管却存在着价格相对昂贵的劣势，以及只显示数字的浪费。

2　系统功能

系统运作时，只需将手腕放在红外对管传感器上，通过脉搏的跳动，将采集到的电流信号传输给单片机，单片机将接收到的模拟信号转换为数字信号，再通过内部微处理器处理，指示灯每亮一次，单片机便计数一次，待计时时间到，便由单片机将数据传给LCD1602显示出来，供相关人员分析。

3　创新点

与传统的脉搏计数方式相比，本系统有以下几个特点：

（1）避免了机体与测量装置的接触，对仪器的损坏度减小，测量更加精确。

（2）装置采用了红外对管传感器，相比较其他传感器（如压电传感器等）更加便于购买和使用，价格更实惠，性能更可靠，适合推广使用。

（3）所采用的STC89C52型单片机性能较51系列功能更加强大，相比MSP430，更加便于购买和使用，非常适合于该系统的推广和使用。

4　结语

本系统基于红外对管传感器建立了对人体脉搏次数的计数，从传感器对数据的感知和采集，到信号处理电路的滤波和信号放大，然后通过主控模块——单片机的处理，最后准确地人体的脉搏次数显示在LCD液晶显示屏上，下次或多次计数，可以通过键入模块的复位键进行清零。相比较耳脉式脉搏计数器和便携式血压计系统，该系统加入了更多的人性化元素，减少对人体产生的不适感。此外，红外对管传感器的非接触性更是大大降低了对仪器的损坏度，使测量值更加精准。

参考文献

［1］万隆.单片机原理及与应用技术［M］.北京：清华大学出版社，2010.

［2］陈凯，液晶显示万年历、时间、星期及温度［D］.湖南：湖南理工学院，2009.

［3］余成波，传感器原理及应用［M］.湖北：华中科技大学出版社，2010.

Research on Pulse Counting Based on Infrared TubesSensor

YE Guo-cong，YU Wei，HUANG Yi-lei
（Quzhou College，Quzhou，Zhejiang 324000，China）

Abstract:Aiming at data not accurate pulse counting system at home and abroad，and measurement is not convenient to carry huge defects，non-contact measurement system of the pulse rate is studied.This paper introduces a simple pulse counting system based oninfrared tube sensor，which can realize data precision and carrying convenience，and can reduce the negative effects on the human body.

Key words:infrared tube sensor；precision of data；convenient carry and measurement

中图分类号：TP212

文献标识码：A

文章编号：2095-980X（2016）05-0082-01

收稿日期：2016-04-15

作者简介：叶国聪（1994-），男，浙江杭州人，主要研究方向：电气工程及其自动化。指导教师：郁炜。