光電脈搏檢測電路圖（三）

光電脈搏測量原理如圖1所示，從光源發出的紅外光一部分被手指組織吸收，一部分透射出來;紅外接收管在光源的對稱位置，檢測到的透射光，反映出心律跳動情況。由于手指動脈在血液循環過程中呈周期性的脈動變化，紅外接收三極管輸出信號也是周期性脈動的變化。

系統硬件框圖如圖2所示，由光電傳感器、信號處理、單片機AT89S51、數碼顯示、電源等部分組成。當手指放在紅外線發射二極管和接收三極管中間時，隨著心臟的跳動，血管中血液的流量將發生變化。由于手指放在光的傳遞路徑中，血管中血液飽和程度的變化將引起光的強度發生變化，因此和心跳的節拍相對應，紅外接收三極管的電流也跟著改變，并輸出脈沖信號。該信號經放大、濾波、整形后輸出，單片機電路對輸入的脈沖信號進行計算處理后把結果送到LCD1602顯示。

信號采集電路

圖3是脈搏信號的采集電路，U0是紅外發射和接收裝置，由于紅外發射二極管中的電流越大，紅外光發射強度就越大，所以對Ｒ1阻值的選取要求較高。Ｒ1選擇270Ω是基于紅外接收三極管感應紅外光靈敏度考慮的。當手指離開傳感器或檢測到較強的干擾光線時，輸入端的直流電壓會出現很大變化，為了使它不致泄漏到后級，用C1、C2串聯組成的雙極性耦合電容把它隔斷。該傳感器輸出信號的頻率很低，當脈搏為50次/min時，只有0．78Hz，200次/min時也只有3．33Hz，因此信號首先經Ｒ2、C3濾波以濾除高頻干擾，再由耦合電容C1、C2加到線性放大輸入端。集成運放741，Ｒ5、C4構成低通濾波器以進一步濾除殘留的干擾，其截止頻率為：

整形電路

波形整形電路如圖4所示，U2是一個電壓比較器，C1、Ｒ4構成一個微分器，U3和C2、Ｒ5將正、負相間的尖脈沖加到單穩態多諧振蕩器U3的反向輸入端，不會造成很大的觸發誤差。當有輸入信號時，U3在比較器輸入信號的下降沿輸出高電平，使C2通過Ｒ5充電。大約持續20ms之后，因C2充電電流減小而使U3同相輸入端的電位降低到低于反相輸入端的電位（尖脈沖已過去很久），于是U3改變狀態并再次輸出低電平。該脈沖是與脈搏同步的，并由紅色發光二極管LED的閃亮指示出來。同時，該脈沖電平通過Ｒ6送到單片機/INTO腳，由單片機控制心率的計算和顯示。

單片機處理及電路

系統采用了AT89S51單片機作為核心元件，構成的最小單片機系統如圖5所示，系統時鐘采用外部振蕩電路，由12MHz晶振和2個30pF電容構成;系統通過S鍵進行復位。每次脈沖到達時觸發單片機產生中斷并進行計時，其對1min內的脈沖數進行累加即為所測脈搏。LCD1602A第1、2腳接驅動電源，第3腳VL為液晶的對比度調節;通過在VCC和GND之間接一個10kΩ多圈可調電阻，中間抽頭接VL，可實現液晶對比度的調節;液晶的控制線ＲS、Ｒ/W、E分別接單片機的P2．5、P2．6、P2．7;數據口接在單片機的P0口;BL+、BL－為液晶背光電源。