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基于51單片機(jī)的脈搏心率計(jì)電路原理圖如下：
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2.1信號(hào)采集電路
圖3.3是脈搏心率信號(hào)的采集電路，U2是紅外發(fā)射和接收裝置，由于紅外發(fā)射二極管中的電流越大，發(fā)射角度越小，產(chǎn)生的發(fā)射強(qiáng)度就越大，所以對(duì)R10阻值的選取要求較高。R10選擇470Ω同時(shí)也是基于紅外接收三極管感應(yīng)紅外光靈敏度考慮的。R21過大，通過紅外發(fā)射二極管的電流偏小，紅外接收三極管無法區(qū)別有脈搏心率和無脈搏心率時(shí)的信號(hào)。反之，R21過小，通過的電流偏大，紅外接收三極管也不能準(zhǔn)確地辨別有脈搏心率和無脈搏心率時(shí)的信號(hào)。當(dāng)手指離開傳感器或檢測(cè)到較強(qiáng)的干擾光線時(shí)，輸入端的直流電壓會(huì)出現(xiàn)很大變化，為了使它不致泄露到LM358輸入端而造成錯(cuò)誤指示，用C4耦合電容把它隔斷[10]。
當(dāng)手指處于測(cè)量位置時(shí)，會(huì)出現(xiàn)二種情況：一是無脈期。雖然手指遮擋了紅外發(fā)射二極管發(fā)射的紅外光，但是由于紅外接收三極管中存在暗電流，會(huì)造成輸出電壓略低。二是有脈期。當(dāng)有跳動(dòng)的脈搏心率時(shí)，血脈使手指透光性變差，紅外接收三極管中的暗電流減小，輸出電壓上升。但該傳感器輸出信號(hào)的頻率很低，如當(dāng)脈搏心率只有為50次/分鐘時(shí)，只有0.78Hz，200次/分鐘時(shí)也只有3.33Hz，因此信號(hào)首先經(jīng)耦合電容C4耦合，再由R5、C5濾波以濾除高頻干擾后，加到線性放大輸入端。
2.2信號(hào)放大
2.1放大器的介紹
LM358 是由兩個(gè)獨(dú)立的高增益運(yùn)算放大器組成。可以是單電源工作，也可以是雙電源工作，電源的電流消耗與電源電壓大小無關(guān)。應(yīng)用范圍包括變頻放大器、DC 增益部件和所有常規(guī)運(yùn)算放大電路。采用DIP8 或SOP8 封裝形式。
每一組運(yùn)算放大器可用圖3.4所示的符號(hào)來表示，它有5個(gè)引出腳，其中“+”、“-”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo 的信號(hào)與該輸入端的相位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo 的信號(hào)與該輸入端的相位相同。LM358 的引腳排列見圖3.5。
按人體脈搏心率在運(yùn)動(dòng)后跳動(dòng)次數(shù)達(dá)200次/分鐘的計(jì)算來設(shè)計(jì)低通放大器，如圖3.6所示。R6、C6組成低通濾波器以進(jìn)一步濾除殘留的干擾，截止頻率由R6、C6決定，運(yùn)放LM358將信號(hào)放大，放大倍數(shù)由R12和R13的比值決定。
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基于51單片機(jī)的脈搏心率計(jì).doc
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