MSP430和压电传感器的人体心率检测系统设计
0章节 心率是叙述心动周期的专业术语,指心脏每分钟跳动的次数,以第一声音不尽相同。心率测量是常用的医学检查项目之一,动态精确的心率测量在临床医学、老年人体征监测和竞技体育等方面具备最重要意义和广泛应用。
长时间情况下,成年人心率有明显的个体差异,一般安静时为60~100次/分,平均值大约75次/分。心率可因年龄、性别及其他生理情况而转变。同一个人,在安静或睡眠中时心率快,运动、情绪兴奋或脑溢血病情时心率减缓。
心动过速和过缓都会影响身体健康,特别是在对老人和心脏有问题的人,心率是一个十分最重要的参数。因此,心率的准确检测具备最重要意义,本文使用基于压电陶瓷传感器和超强低功耗的MSP430单片机的小型便携式心率收集系统。 图1系统结构图 1系统结构 心率是人体十分最重要的生理参数,而传统的脉诊由于其非定量和主观性影响了心率测试的精度,为了提升对心率监测的精度和监测的方便性,本系统使用压电陶瓷传感器和MSP430芯片构成测试系统,系统硬件结构如图1右图。通过ADC10片上温度传感器收集温度,就可以在数码管上表明。
同时SC0073压电陶瓷传感器收集的信号经滤波和缩放后与原作压力阈值展开较为,对脉搏波信号展开处置,并根据处理结果展开准确计数和表明。 1.1心率检测传感器 目前用作检测心率的仪器较为多,少见的有基于压力传感器、电容传感器、光电传感器和电声传感器等类型的测试系统,但有所不同传感器对心率测试部位的拒绝不一。少见的基于红外原理的传感器,主要依赖红外检测血流压力波动信号,即当血液输送到人体的组织时,的组织的半透明度不会增大,当血液流往心脏时半透明度不会减少,这种现象在指尖尤为显著,红外检测虽然是一种较好的检测方法,但由于平时必须洗澡以及劳动等因素,不便于长时间装载,无法长时间检测。 为便于长时间装载,本系统腕式结构设计。
为符合这一拒绝,本文使用压电陶瓷片收集脉搏信号,由于心脏的跳动,人体腕部的脉压波动比较显著,当脉搏跳动时,压电陶瓷片检测到适当的信号。若传感器摆放腕部,传感器检测压力波信号和展开预处理,再行展开整形切换为脉冲信号,然后计数和表明,从而构建动态检测心率次数。 1.2MSP430芯片 本心率检测系统由于面向家庭和医院,而目前空巢老人较多,因此,芯片自由选择上使用超小型力、超强低功耗MSP430g2553单片机,融合压电陶瓷片收集压力信号,从而超过整个系统的尺寸小型化,手腕式配戴设计,从而构建一天24小动态心率监测。
MSP430系列单片机是美国TI公司1996年推向市场的16位单片机,该单片机是一款具备精简指令集和超强低功耗的混合型单片机,具备近于低功耗、非常丰富的片内外设备和便利灵活性的研发手段,沦为许多高精度设备电子产品设计的选用。 2系统硬件设计 信号经过前置差动缩放,较低通滤波等处置,缩放至适合的幅值送到AD转换成数字信号。收集系统在MSP430掌控下展开,为确保收集系统平稳可信工作,内部各模块电路皆配备稳压器件,具备启动慢、便利、安全性等特点。
根据心率信号特点,系统主要还包括传感器模块电路、信号收集、缩放和滤波电路,信号前置级不应符合如下拒绝:1)低输入阻抗。通过传感器检测的脉搏信号是不稳定的黯淡信号,为了增大信号源内阻的影响,必需提升放大器的输入阻抗;2)高共模诱导比CMRR。
人体所产生的阻碍以及测量参数以外的阻碍,一般为共模阻碍;3)低噪声、较低飘移;4)低安全性,以保证人体意味著安全性。
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