安徽机电职业技术学院毕业论文基于STM32的脉搏测量仪设计系别电气工程系专业xxxxxxxxxxxxx班级xxxxxxxxxxx姓名xxxxxxxxx学号xxxxxxxxxxx指导教师xxxxxx2014 ～ 2015 学年第一学期安徽机电职业技术学院2015届毕业生毕业论文成绩评定单摘要人们测量脉搏的传统方法是使用测量脉搏的听诊器，或者使用吸附在人体上的电极等。

这些老式的方法有其自身的局限性，不便于室外场所使用。

基于此，本论文设计了一种基于STM32F103VET6主控芯片的脉搏测量仪，体积小，精度高，使用方便。

在采集脉搏使用的介质，测量的部位和测量的方式有了重大改变。

它采用红外对管TCRT5000来进行人体的脉搏测量，检测的部位为被检测人的任意一个手指，耳垂等组织较薄的部分。

其原理是根据血液舒张和收缩血液浓度的不同，红外线传感器的红外信号透过血液的强度不同，因此可以测量并计算每分钟其血液收缩扩张的次数，通过示波器能够很直观的观察出来，并且该测量仪能够实现保存测量的数据，在回放状态时，能回放所保存的测量数据，如波形等。

通过液晶屏实现光电脉搏信号波形动态显示，其设计理念新颖，可实现性好。

关键词：主控芯片STM32F103VET6 红外对管TCRT5000 液晶屏目录第一章绪论 (4)第二章脉搏测量仪现状及意义 (5)2.1 脉搏测量仪现状 (5)2.2 意义 (6)第三章方案论证 (7)3.1 方案选择 (7)3.2 系统框图 (8)第四章 STM32处理器概述 (9)4.1 STM32简介 (9)4.2 STM32的引脚图 (9)4.3 STM32的内部资源 (10)4.4 Cortex-M3内核简介 (10)第五章基本结构模块 (12)5.1 脉搏信号采集模块及原理 (12)5.2 脉搏信号放大和整形模块 (13)5.3 显示模块及STM32最小板 (17)5.4 测量仪整体电路图 (19)5.5 测量仪实物图 (20)第六章软件设计 (21)6.1 STM32开发环境 (21)6.2 MDK370简介 (21)6.3 JTAG仿真器介绍 (22)第七章功能测试 (23)6.1 脉搏波形测试 (23)6.2 脉搏数测试 ................................ 错误!未定义书签。

6.3 液晶显示及波形回放功能测试 ................ 错误!未定义书签。

6.4 脉搏上下限报警测试 ........................ 错误!未定义书签。

结束语. (28)致谢 (29)参考文献 (30)第一章绪论脉搏，临床科学的说法为心率，是病理研究中非常重要的参数之一。

现在医疗监测仪器的基本功能中，就包含心率的测量。

及时迅速准确的对心率进行测量和评估，是对个人的生命体征的一种检查与监测。

随着科学的发展，电子技术的进步，脉搏测量仪的形态有了很大的变化，逐步向体积小，操作灵活的方向发展。

目前，用于脉搏监测的仪器为传统的大型机。

其体型硕大，操作不便。

本次设计的目标，是要通过红外传感器，将信号传输至主控芯片，并由主控芯片计算脉搏信号。

其间的测试参数，全部显示于液晶显示屏上。

当前市场上的脉搏测量仪器基本上采用的有传统的听诊器，大型的生命体征仪。

听诊器由于是依靠人体感官进行测量，其精度较低、可靠性差、功能也比较单一、受外界影响很大，而生命体征仪由于测量的精度高，成本非常高，并且体积较大。

第二章脉搏测量仪现状及意义2.1 脉搏测量仪现状进入到科技迅猛发展的21世纪，科学技术不断地被应用于实际的产品生产和生活消费中，人们的生活日新月异蒸蒸日上。

与此同时，迅猛的科技发展、崛起的工业生产，也造成了许许多多的生活问题烦扰着人们。

科技极大地促进了社会的发展变化，使人们的生活节奏加快，生活环境不再舒适优雅，生活习惯随之也发生了剧烈的变动，生活质量因此而下降，人体的健康也受到了严重的干扰与破坏。

在众多的危害人类健康的疾病当中，各色各样的心血管疾病成为其中的一种。

这种疾病的发病率在逐年提高，发病群体也在不断扩大，并呈年轻化趋势，而且经常引起极为严重的病危后果。

这种疾病长期困扰着众多的患者，市场上也迫切需要解决如此种类疾病的解决方案和治疗方法。

早期的预防与及早的发现病情就显得极为的重要，这促使了很多的此种医疗仪器产品的研发与诞生。

在当今的医学领域中，通过使用测量脉搏跳动以获取病人的身体健康状况信息的电子医疗产品，愈来愈受到人们的欢迎。

脉搏作为了解个人身体活动状况的重要窗口，测量脉搏信号的电子医疗产品显示了它的优势之处。

这种测试脉搏信号的研发引起了众多专家教授的普遍关注，受到了研发探究者的青睐。

除了这些还带来了其他利益和好处，此类医疗仪器的研发与生产，商家可以赚到更多的钱，产品更加热卖，人们的身体健康水准也随之提高。

在当前的国际医疗研发领域中，有许多国家的医生学者针对脉搏信号的采集提出了很多的设计思路与研究方法，其中不乏非常高效而精确的测量仪器及装置，但由于他们的装置和仪器都存在这样或者那样的缺陷，最终并未把原来的设计思路和解决方案应用于大规模的产品工业化生产中去，也没有应用于医学检测。

比如，有的医学测量仪器虽然高效而精确，但价格过于昂贵，不在普通消费者所能承受的范围内。

或者有的电子医学测量产品由于测量需要比较精确的固定之后，才能采集到准确的脉搏信号，操作环境要求过于理想，无法在通常中的条件正确测量。

此外有的仪器装置由于操作过程过于复杂，本身不具备广泛推广的条件，因而无法推广成为产品销售。

还有很多的医疗仪器由于这样或者那样的原因，仅仅只存在于理论设计和实验研究当中。

在当前的市场上，也存在相当多的心血管的医疗测量仪器，它们各有优缺点，但是有的测量不是相当准确，有的测量过程有些繁琐，有的价格可能比较昂贵，有的在诊断过程中可能会冒有不小的风险，根据不同的人群和消费者，人们也可以各取所需。

于是市场上迫切需要一种操作过程简单化、测量比较准确有效、价格合适可以推广、诊断过程安全高效、操作环境最普遍常见的智能脉搏测量的电子医学测量仪器。

2.2 意义脉搏信号是人体生理活动状况最重要的信号之一，能够反映人体生理活动的基本信息，从而反映人体的生理甚至心理健康状况。

脉搏信号信息的获取，也为人体其他方面的检查提供了各种数据信息的参考。

“望、闻、问、切”是我国古代中医的行医方法，“把脉”成为了解患者身体状况的重要途径，脉搏信号蕴含的丰富的信息为医生为患者的诊断和开药提供了重要依据。

通过采集和获取人体准确的脉搏信号，得到大量的身体状况信息，我们一般采用市场上已有的各色各样的传感器。

利用传感器获得患者的脉搏信号和信息，一般对个人的身体都不会造成危害，都是极为安全的。

其次在于它操作过程和步骤的简单化，使用起来会非常方便，非常受到消费者和各位医学专家教授的欢迎。

通过脉搏信号采集，获取人体的身体健康信息逐渐成为一种趋势，由于脉搏信号的种种优势，它的市场应用前景非常广泛，应用和使用价值也极为巨大，在未来的医学领域当中，它也必定是研究探索的热门话题。

利用当今迅速发展的电子技术应用于脉搏的医学测量，极大地促进了医学医疗仪器的发展与生产，随之而带动的智能脉搏电子测量仪也会在医疗产品市场上具有一席之地，消费者和市场空间大门会为之而打开。

本次设计所采用的大致方法如下，整个系统控制将由STM32F103VET6主控芯片构成。

选用TCRT5000作为红外线测试元件，液晶作为显示器件,各个检测信号、显示信号可由芯片的I/O口进行。

血液是一种高度不透明液体, 血液中含有大量的血红细胞, 这种细胞具有很强的吸收红外线的功能。

因此, 红外线在一般组织中的穿透性要比在血液中大几十倍。

当人体动脉血管随心脏周期性地收缩和舒张, 动脉血管的血液容积随之发生变化时, 动脉所在部分的人体组织对于红外光的透射性就会发生变化。

这种现象在人体组织较薄的手指尖、耳垂等部位最为明显, 因而取手指尖或耳垂作为信号采集部位，从而更好的实现测量功能。

第三章方案论证3.1 方案选择在本次的方案设计当中，脉搏信号的采集和获取是整个脉搏测量仪设计中的重中之重。

只有准确、高效、可靠地采集到个人的脉搏信号，整个设计才有成功的可能，整个设计才会有实在的意义。

由于脉搏的信号极弱，振动幅度非常有限，不易于进行采集和获取，会给收集脉搏信号者带来不小的麻烦。

在脉搏信号本身极弱的同时，它还很容易收到其他生理信号的干扰，对于每一个生物体来说，其各个部分的生理信号都是相互干扰、相互影响的。

再者，每个生物体的情绪的不同，喜怒哀乐的变化，也会造成生理信号的改变，在这种情况下，脉搏信号就会受到噪声的干扰，只有选择一个恰当的脉搏测量传感器，才能够获得准确、高效、可靠的脉搏信号。

脉搏信号的频率是很低的，1分钟的次数大致如下，且对于不同的个体也是有差别的：男性的是60到100次，女性的是70到90次，小孩的大概是90次。

在本设计中我选用了光电传感器。

光电传感器是将光信号转化为电信号进行测量。

在脉搏测量中，我们可以通过红外线照射人体时由于脉搏的跳动，透光度不同而产生不同的电流，而获取脉搏跳动的信号。

用光电传感器测量时，我就可以不用考虑脉搏的振动幅度过小，而且受到的干扰也较小。

一般光电传感器的应用也有两种，耳脉测量和指脉测量。

耳脉的特点是光电信号较弱，并且在不同的温度、不同的季节中，测量结果也不相同，因此会造成测量的数据不准确，但测量环境较为清洁。

而指脉测量由于汗腺发汗会使测量仪器变脏，致使测量不准确，需要经常清洗。

从整体上来考虑，指脉的光电信号较强，且操作简单易行，所以选择使用指脉测量。

指脉光电传感器也分为两种，分为透射型的和反射性的两种：（1）透射型：图3-1透射型光电传感器如图3-1是透射型光电传感器，透射型指脉光电传感器是由上端的发光二极管发出红外光，红外线通射过手指，手指内的血液浓度由于脉搏的跳动而发生变化，投射过的红外线强度发生变化，产生不同的光电信号。

（2）反射型：图3-2 反射型光电传感器如图3-2是反射型光电传感器，反射型是指发光二极管和光敏三极管在同一水平端上，发光二极管发射出红外线，由于脉搏跳动而使血液浓度发生变化，由于血液可以选择性吸收红外光致使光敏三极管接受率发生变化，由于血液循环流动，脉搏周期跳动，所以其变化也呈周期性，所以本次设计我采用反射式。

3.2系统框图整个电路的各个部分框图如下图所示：图 3-3 脉搏测量系统结构示意图第四章 STM32处理器概述4.1 STM32简介STM32F103xx增强型系列使用高性能的ARM/Cortex-M3/32位的RISC内核，工作频率为72MHz，内置高速存储器(高达128K字节的闪存和20K字节的SRAM)，丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。