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光电脉搏检测电路图(三) - 光电脉搏检测电路图大全(四款模拟电路设计原理图详解)

接线图 2023年09月27日 21:02 463 admin

光电脉搏检测电路图(三)

光电脉搏测量原理如图1所示,从光源发出的红外光一部分被手指组织吸收,一部分透射出来;红外接收管在光源的对称位置,检测到的透射光,反映出心律跳动情况。由于手指动脉在血液循环过程中呈周期性的脉动变化,红外接收三极管输出信号也是周期性脉动的变化。

光电脉搏检测电路图(三) - 光电脉搏检测电路图大全(四款模拟电路设计原理图详解)  第1张

系统硬件框图如图2所示,由光电传感器、信号处理、单片机AT89S51、数码显示、电源等部分组成。当手指放在红外线发射二极管和接收三极管中间时,随着心脏的跳动,血管中血液的流量将发生变化。由于手指放在光的传递路径中,血管中血液饱和程度的变化将引起光的强度发生变化,因此和心跳的节拍相对应,红外接收三极管的电流也跟着改变,并输出脉冲信号。该信号经放大、滤波、整形后输出,单片机电路对输入的脉冲信号进行计算处理后把结果送到LCD1602显示。

信号采集电路

图3是脉搏信号的采集电路,U0是红外发射和接收装置,由于红外发射二极管中的电流越大,红外光发射强度就越大,所以对R1阻值的选取要求较高。R1选择270Ω是基于红外接收三极管感应红外光灵敏度考虑的。当手指离开传感器或检测到较强的干扰光线时,输入端的直流电压会出现很大变化,为了使它不致泄漏到后级,用C1、C2串联组成的双极性耦合电容把它隔断。该传感器输出信号的频率很低,当脉搏为50次/min时,只有0.78Hz,200次/min时也只有3.33Hz,因此信号首先经R2、C3滤波以滤除高频干扰,再由耦合电容C1、C2加到线性放大输入端。集成运放741,R5、C4构成低通滤波器以进一步滤除残留的干扰,其截止频率为:

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整形电路

波形整形电路如图4所示,U2是一个电压比较器,C1、R4构成一个微分器,U3和C2、R5将正、负相间的尖脉冲加到单稳态多谐振荡器U3的反向输入端,不会造成很大的触发误差。当有输入信号时,U3在比较器输入信号的下降沿输出高电平,使C2通过R5充电。大约持续20ms之后,因C2充电电流减小而使U3同相输入端的电位降低到低于反相输入端的电位(尖脉冲已过去很久),于是U3改变状态并再次输出低电平。该脉冲是与脉搏同步的,并由红色发光二极管LED的闪亮指示出来。同时,该脉冲电平通过R6送到单片机/INTO脚,由单片机控制心率的计算和显示。

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单片机处理及电路

系统采用了AT89S51单片机作为核心元件,构成的最小单片机系统如图5所示,系统时钟采用外部振荡电路,由12MHz晶振和2个30pF电容构成;系统通过S键进行复位。每次脉冲到达时触发单片机产生中断并进行计时,其对1min内的脉冲数进行累加即为所测脉搏。LCD1602A第1、2脚接驱动电源,第3脚VL为液晶的对比度调节;通过在VCC和GND之间接一个10kΩ多圈可调电阻,中间抽头接VL,可实现液晶对比度的调节;液晶的控制线RS、R/W、E分别接单片机的P2.5、P2.6、P2.7;数据口接在单片机的P0口;BL+、BL-为液晶背光电源。

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