红外脉搏测量仪

本文介绍一种用单片机制作的脉搏测量仪，只要把手指放在传感器内，很快就可以精确测出每分钟脉搏数，测量的结果用三位数字显示出来。　　电路工作原理　　电路原理见附图。电路由传感器电路、信号放大和整形电路、单片机电路、数码显示电路等四部分组成。file:///C:/Documents%20and%20Settings/Administrator/Local%20Settings/Temporary%20Internet%20Files/Content.IE5/O9EZM3GH/20100418141025_4599.jpg传感器由红外线发射二极管和接收二极管组成，测量原理如下：将手指放在红外线发射二极管和接收二极管之间，血管中血液的流量随着心脏的跳动变化，由于手指放在光的传递路径中，血管中血液饱和度的变化将引起光的传递强度变化，此变化和心跳的节拍相对应，因此红外接收二极管的电流也跟着心跳的节拍改变，使得红外接收二极管输出与心跳节拍相对应的脉冲信号。该脉冲信号经F1~F3、R3~R5。C1、C2等组成的低通放大器放大，F4、R6、R7、C3组成的放大器进一步放大后，送给由F5、F6、RP1、R8等组成的施密特触发器整形后输出，作为单片机的外部中断信号。电路中的可变电阻RP1用来调整施密特触发器的阈值压。　　IC2、X1、R10、C5等组成单片机电路。单片机对由P3.2输入的脉冲信号进行计算处理后，送到数码管显示。发光二极管VD3作脉搏测量状态显示，脉搏每跳动一次，VD3点亮一次。　　三只数码管VT1~VT3、R12-R21等组成数码显示电路。本机采用动态扫描显示方式，使用共阳数码管，P3.3~P3.5口作三只数码管的动态扫描位驱动码输出，通过三极管VT1-VT3驱动数码管。P1.0-P1.6口作数码管段码输出。　　软件设计　　程序用C语言编写，由主程序、外部中断服务程序、定时器TO中断服务程序、延时子程序等模块组成。主程序主要完成程序的初始化。外部中断0服务程序由测量、计算、读数等部分组成。定时中断服务程序由计时、动态扫描显示、无测试信号判断等部分组成。程序中用变量n对时间计数，用变量m对脉搏脉冲信号个数计数。　　从P3.2口输入的与脉搏相对应的脉冲信号作为外部中断0的请求中断信号，外部中断采用边沿触发的方式。由于脉冲信号的频率很低，所以不适宜用计数的方法进行测量，故而采用测脉冲周期的方法进行测量，即用脉冲来控制计时信号，通过计时数计算出脉冲周期，再由脉冲周期计算出频率，从P3.2口每输入一次脉冲信号就能显示一次脉搏数。　　定时器TO的中断时间为5ms，每中断一次计时变量n加1，因此计时的基本单位为5ms，例如一个脉搏脉冲周期对应的n值为240，则对应的时间为1.2s，由此可得每分钟脉搏数为50。如果n的值达到2000，即10秒钟仍没有发生外部中断，则表示没有脉搏脉冲信号输入，于是n被清零，测量结果显示也为0。　　读数采用三位数码显示。定时器TO每中断一次显示一个位，因此3次中断就可以刷新一次数据，即15ms刷新一次数据。安装与调试　　传感器的制作是一个关键。可将红外线发射二极管和接收二极管分别固定在一个塑料夹子的两侧，用时只需将夹子夹在手指上即可。制作时注意保证红外线接收二极管在使用时不要受到外界光线的干扰。　　调试的主要工作是通过对RP1的调节来调整电路的灵敏度，RP1的阻值越小灵敏度越高，反之灵敏度越低。调试时可通过VD3的发光状态进行观察，如果脉搏跳动时VD3不跟随发光，则说明灵敏度偏低，不易检测到脉搏信号；如果在没有脉搏跳动时VD3偶尔也点亮发光，说明灵敏度偏高，容易受到干扰。

电子测量仪器按其工作原理与用途,大致划为以下几类。1.多用电表　　模拟式电压表、模拟多用表(即指针式万用表VOM)、数字电压表、数字多用表(即数字万用表DMM)都属此类。这是经常使用仪表。它可以用来测量交流/直流电压、交流/直流电流、电阻阻值、电容器容量、电感量、音频电平、频率、晶体管NPN或PNP电流放大倍数β值等。2.示波器　　示波器是一种测量电压波形的电子仪器,它可以把被测电压信号随时间变化的规律,用图形显示出来。使用示波器不仅可以直观而形象地观察被测物理量的变化全貌,而且可以通过它显示的波形,测量电压和电流,进行频率和相位的比较,以及描绘特性曲线等。3.信号发生器　　信号发生器(包括函数发生器)为检修、调试电子设备和仪器仪表时提供信号源。它是一种能够产生一定波形、频率和幅度的振荡器。例如:产生正弦波、方波、三角波、斜波和矩形脉冲波等。4.晶体管特性图示仪　　晶体管特性图示仪是一种专用示波器,它能直接观察各种晶体管特性曲线及曲性簇。例如:晶体管共射、共基和共集三种接法的输入、输出特性及反馈特性;二极管的正向、反向特性;稳压管的稳压或齐纳特性;它可以测量晶体管的击穿电压、饱和电流、自或a参数等。5.兆欧表　　兆欧表(俗称摇表)是一种检查电气设备、测量高电阻的简便直读式仪表,通常用来测量电路、电机绕组、电缆等绝缘电阻。兆欧表大多采用手摇发电机供电,故称摇表。由于它的刻度是以兆欧(MΩ)为单位,故称兆欧表。6.红外测试仪　　红外测试仪是一种非接触式测温仪器,它包括光学系统、电子线路,在将信息进行调制、线性化处理后达到指示、显示及控制的目的。目前已应用的红外测温仪有光子测温和热测温仪两种,主要用于电热炉、农作物、铁路钢轨、深埋地下超高压电缆接头、消防、气体分析、激光接收等温度测量及控制场合。7.集成电路测试仪　　该类仪器可对TI1、PM0S、CM0S数字集成电路功能和参数测试,还可判断抹去字的芯片型号及对集成电路在线功能测试、在线状态测试。8.LCR参数测试仪　　电感、电容、电阻参数测量仪,不仅能自动判断元件性质,而且能将符号图形显示出来,并显示出其值。其还能测量Ｑ、D、Z、Lp、Ls、Cp、Cs、Kp、Ks等参数,且显示出等效电路图形。9.频谱分析仪　　频谱分析仪在频域信号分析、测试、研究、维修中有着广泛的应用。它能同时测量信号的幅度及频率,测试比较多路信号及分析信号的组成。还可测试手机逻辑和射频电路的信号。例如:逻辑电路的控制信号、基带信号,射频电路的本振信号、中频信号、发射信号等。　　除以上常用的电子测量仪器外,还有时间测量仪、电桥、相位计、动态分析器、光学测量仪、应变仪、流量仪等。

电子测量仪器的分类及应用电子测量仪器按其工作原理与用途，大致划为以下几类。　　1.多用电表　　模拟式电压表、模拟多用表（即指针式万用表VOM）、数字电压表、数字多用表（即数字万用表DMM）都属此类。这是经常使用仪表。它可以用来测量交流/直流电压、交流/直流电流、电阻阻值、电容器容量、电感量、音频电平、频率、晶体管NPN或PNP电流放大倍数β值等。 　　2.示波器　　示波器是一种测量电压波形的电子仪器，它可以把被测电压信号随时间变化的规律，用图形显示出来。使用示波器不仅可以直观而形象地观察被测物理量的变化全貌，而且可以通过它显示的波形，测量电压和电流，进行频率和相位的比较，以及描绘特性曲线等。 　　3.信号发生器　　信号发生器（包括函数发生器）为检修、调试电子设备和仪器时提供信号源。它是一种能够产生一定波形、频率和幅度的振荡器。例如：产生正弦波、方波、三角波、斜波和矩形脉冲波等。 　　4.晶体管特性图示仪 　　晶体管特性图示仪是一种专用示波器，它能直接观察各种晶体管特性曲线及曲性簇。例如：晶体管共射、共基和共集三种接法的输入、输出特性及反馈特性；二极管的正向、反向特性；稳压管的稳压或齐纳特性；它可以测量晶体管的击穿电压、饱和电流、β或α参数等。 　　5.兆欧表　　兆欧表（俗称摇表）是一种检查电气设备、测量高电阻的简便直读式仪表，通常用来测量电路、电机绕组、电缆等绝缘电阻。兆欧表大多采用手摇发电机供电，故称摇表。由于它的刻度是以兆欧（MΩ）为单位，故称兆欧表。　　6.红外测试仪　　红外测试仪是一种非接触式测温仪器，它包括光学系统、电子线路，在将信息进行调制、线性化处理后达到指示、显示及控制的目的。目前已应用的红外测温仪有光子测温和热测温仪两种，主要用于电热炉、农作物、铁路钢轨、深埋地下超高压电缆接头、消防、气体分析、激光接收等温度测量及控制场合。 　　7.集成电路测试仪 　　该类仪器可对TTL、PMOS、CMOS数字集成电路功能和参数测试，还可判断抹去字的芯片型号及对集成电路在线功能测试、在线状态测试。 　　 8.LCR参数测试仪　　电感、电容、电阻参数测量仪，不仅能自动判断元件性质，而且能将符号图形显示出来，并显示出其值。其还能测量Q、D、Z、Lp、Ls、Cp、Cs、Kp、Ks等参数，且显示出等效电路图形。 　　9.频谱分析仪　　频谱分析仪在频域信号分析、测试、研究、维修中有着广泛的应用。它能同时测量信号的幅度及频率，测试比较多路信号及分析信号的组成。还可测试手机逻辑和射频电路的信号。例如：逻辑电路的控制信号、基带信号，射频电路的本振信号、中频信号、发射信号等。 　　除以上常用的电子测量仪器外，还有时间测量仪、电桥、相位计、动态分析器、光学测量仪、应变仪、流量仪等。