论文研究-基于STM32的便携式脉搏波速测试仪的设计 .pdf

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基于STM32的便携式脉搏波速测试仪的设计,隋涛,郭红静,设计了一种基于STM32的便携式动脉波速检测系统,首先利用脉搏传感器实现对两路脉搏信号的采集,经预处理电路对脉搏信号进行电压抬�
山国武技记文在 波形的获取 信号获取部分选用华科电子技术研究所研制廾发的 型脉搏传感器实现对两 路脉搏信号的采集, 型脉搏传感器属」软接触、压电式脉搏传感器,能无创的采 集人体脉搏信号,是·款基于 压电薄膜的扃度集成化传感器,将力敏元件 压 电膜、灵敏度温度补偿元件、感温元件、信号调埋电路集成在传感器内。压电式原理采集 信号,模拟信号输出,输出亢整的脉搏波电压信号,其优点是模拟电压信号输岀、灵敏度高、 过载能力大、抗干扰性能力强、性能稳定可靠,使用寿命长,主要应用于无创心血管功能检 测、妊高征检测、中医脉象诊断等。 将获取到的原始脉搏信号再经过电压抬升电路,使电压信号没有负值,再通过放人电路, 将微弱的电压信号放大,使其值达到转换的范围内以达到足够的灵敏度,传感器采集 的原始脉搏信号频率低、变化缓,容易受到人体肌肉抖动或工频信号的干扰,因此需要对脉 搏波信号进行滤波处理。和一阶低通滤波器相比,二阶有源低通滤波器哀减率可以达到 丨·倍频,还有起到一定程度的电压放大的作用,所以只要通过合理选择、的值,就可 以使 ,就可以对信号进行有效低通滤波。本系统采用二阶有源低通滤波器,对经 初级放大后的信号进行滤波处理。将预处理好的理想信号输送至 芯片的 模块 中将模拟电压信号转化为数字信号,并经过 的液晶显示屏实现波形的实时显示,最 后经过串口通信将数据传输到计算机,在计算机上实现脉搏信号的分析和计算。 本设计采用 作为主控芯片,对于脉搏信号的转换模块,本文没 有采用专门的转换芯片,而是利用了 芯片自身具有位模块实现两路脉 搏信号的同步釆样,不仅提高∫转换精度,还降低∫成本。除此之外 还负责提供外 围电路直流电压、电源地、数据的算法处理、脉搏信号的数据储存等多个功能。同时 为了降低功耗,系统还设有—个控制系统模式的按键:当系统不工作时,会自动进入待机模 式,将功耗降到最低;当使系统工作吋,按卜按键使唤醒引脚( )产生个上 升沿来唤醒 。在液晶显示模块,神舟三号开发板上配带的 屏,屏为 分辨率,位真彩显示,可以做到髙速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息。按键 可以实现测量的开始与结東亦可对测量时间进行设定,为降低功耗可以调节液晶屏的亮度 脉搏波波速计算方法 在脉搏波波速计算部分,由 经串口程序将数字化的脉搏波数据传送到计算机, 通过计算机软件算法实现单路脉搏波形分析及特征点的提取、双通道脉搏波速度计算和脉搏 波干扰处理等模块。 脉搏波速度的计算方法:以臂踝动脉间脉搏波速度为例,通过两个脉搏传感器分别采 集桡动脉和踝动脉的脉搏信号,经过顶处理电路得到理想波形,转换后将数字信号送入 ,然后经极值法提取两路脉搏波形的各特征点。本改计用来计算两路脉搏波传输时间 的特征点是脉搏波的峰值点即通过测量同一周期内桡动脉和踝动脉的波峰的时间差得出双 通道脉搏波的传输时间差Δ。佟为程序流程图。 山国武技记文在 开始 系统初始化 等待开始命令 (安键) 始测量标志、N 位是否置位 同步采集双路脉搏 波信号 计算两路脑搏波的特征点、周 期及其时间差 通过RS232将数据 上传至上位机 数据保存与显小 测量停止标志 位是否置位 结束 图程序流程图 波峰通过三点插值型求导公式计算得出,由于采样频率是固定的,故根据计算得山的 两个波峰间的采样点即可得出两脉搏波的时间差,同时又为了保证Δ有足够的精度,通过 计算多个脉搏周期的时间差的平均值得出时间差: 式) 式中:为各脉搏周期的时间差;为脉搏周期数。然后再分别测量胸骨切迹到桡动脉 测量点体表长度和到踝动脉测量点体表长度,两者相减即为两个测量点的相对距离Δ,并 通过按键输入到中,根据式得到臂磲动脉间脉搏波速度。同理根据脉搏传感器放貿 动脉位置上的不同可以测出不同动脉间脉搏波速度。图为数字小波器测得双通道脉搏波波 形,图为滤波预处理后液晶屏显示双運道脉搏波波形。 同吋将所测得的数据上传到上位机,上位机记录存储所测试的结果,为分析预防各种病 情提供大量的临床数据。 山国武技记文在 图实际测得双通道脉搏波波形 图滤波预处理后波形图 总结 本文给出了一种基于 的便携式动脉波速检测方法,该方法只有操作简单,使用 方便,无创伤,成本低等特点,能实时的采集脉搏信号测量脉搏波速度,用户可随时进行测 量,记录脉搏波速度的变化,更好的了解自凵动脉血管的弹性状态,从而预防动脉硬化和其 他动脉血管疾病。人们根据测得的值判断动脉血管的僵硬程度,不在正常氾围内的应 及时到医院诊断就医。 另外本系统设计过程中还留有 和卡接口,用户可根据实际要求进行安装,从 而为实现远程医疗提供了便利。 参考文献 姜元恩邢武基于脉捋波速度测量的动脉硬化检测系统的设计与实现自动化与仪器仪表, 易鵬魏雄基于单片机及红外传感的电子脉搏计设计湖南电机 张秀娟程飞龙基于 的便携式生命体征监护仪设汁电子投术应用 李邴萩郭红静等浅析极值法提取脉镈信号特征点的方法电子质量, 蒙博宇 自学笔记版北京:北京航空航天大学出版社

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