uPSD3234反射式紅外心率檢測儀電路設計

　　本文提出了一種基于uPSD3234的反射式紅外心率檢測儀的設計方案。方案以單片機uPSD3234作為系統的核心部件，采用匹配濾波等數字信號處理方法得到心率數據，將微電子技術與生物醫學工程技術緊密地結合在一起，達到 了方案設計的要求，實現了對人體心率的測量。脈搏波源于心臟搏動并由心臟向外周動脈傳播。它所呈現出的形態、強度、 速率和節律等綜合信息， 很大程度上反映出人體心血管系統中許多生理病理的血 液特征。心率是一項重要的生理指標。它是指單位時間內心臟搏動的次數， 是臨 床常規診斷的生理指標。為了測量心率信號，有許多技術可以應用，例如：血液測量，心聲測量，ECG 測量等等。本文探討利用血液的高度不透明性及組織與血液透光性的極大 差異，通過光電脈搏傳感器獲取脈搏信號，經過模-數轉換（A/D）后，采樣數據經數字化分析處理，以實現對人體心率的測量。

　　心率信號采集預處理電路

　　脈搏信號采集預處理電路主要是將脈搏波轉換成電信號， 并進行初步高頻濾 波預處理。 其關鍵部分就是光電式脈搏傳感器。 光電式脈搏傳感器按光的接收方 式可分為透射式和反射式兩種。 反射式不僅可以精確測得血管內容積變化， 而且在實際應用中反射式只需將傳感器接觸身體任何部位， 當照射部位的血流量隨心臟跳動而改變時， 紅外線接 收探頭便接收到隨心臟周期性地收縮和舒張的動脈搏動光脈沖信號， 從而采集到 心臟搏動信號。

　　本設計采用了反射式紅外傳感器。光電式脈搏傳感器采用紅外對 管 KP-2012F3C 和 KP-2012P3C，反射式排列。 KP-2012F3C 具有良好的表皮 照明度，電流一般設在20mA，亮度由軟件通過 PWM 電流來進行控制，這樣能 夠使紅外 LED 工作在飽和區域，發出穩定光強的光。KP-2012P3C 晶體管采 用交流耦合結構來增強對微弱信號放大。 經晶體管 檢測出來的信號采樣時分兩路。 一路是直流信號線路。 它是晶體管輸出經射隨輸 入單片機的 A/D 轉換通道口0， 可用來檢測晶體管是否處于有效工作狀態； 另一 路是交流信號線路。 它是先經一射極跟隨器輸入到兩級濾波成形電路然后再輸入 單片機的 A/D 轉換通道1.該濾波 電路為兩級帶通濾波電路， 由于脈搏波的頻譜 蘊含豐富病理信息，特別是在5~40Hz 這個區間的頻譜攜帶了大量與冠心病病 變有關的信息，故考慮到今后功能的 擴展，預處理電路的上下限頻率設計為48Hz 和0.86Hz。

　　本方案所設計的反射式紅外心率檢測儀主要單片機 uPSD3234作為系統的 核心部件， 采用匹配濾波等數字信號處理方法得到心率數據， 將微電子技術與生物醫學工程技術緊密地結合在一起， 達到了方案設計的要求。 并且， 本方案已成 功應用于健身產品跑步機中， 具有一定的創新性和實際應用價值， 并且有良好的市場推廣價值。