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从图1的原始信号波形图中基本可以看到波形整体的变化趋势,但是其中有很强的杂波和干扰信号。因此将信号放大后必须进行滤波处理。经过LM324的一级放大和整形滤波后的信号已经很平滑。经图2电路中的b点即可采集得到很好的心率信号波形,此时信号的变化幅值为0.8V,但还存在一定程度的电压偏置量,经过图2所示的再一级放大就得到了0~4V的脉冲信号。从图2电路中的c点测量到信号波形中已无干扰,信号已经相对稳定,并且也去掉了电压偏置。该信号经过施密特反向触发器74LS14反向后,就得到了标准的方波信号。从图2所示电路中的d点测量的信号波形如图3所示。从图3中可以看出信号的上升沿和下降沿很好,电压变化量为标准的0~5V。此时即得到了完整的心率信号。此信号变化稳定,和心脏同步,是心脏跳动的真实反映,将此信号直接连接到单片机中以进行心率信号的测量。
3心率算法和软件编程
系统采用ATMEL公司的AT89S52单片机。该单片机对各种恶劣的工作环境有较强的适应性,并且内部带有看门狗。心率信号连接到单片机的外部中断 INT0口,通过计算相邻两次心率之间的时间差换算出心率。通过定时器计时,得到相邻两次中断之间的时间差T。设定定时器的计时单位为 秒,即每 秒计数字节增加1,通过计算可得到两次中断之间的时间和计数器n的关系为: ,再根据心率的计算公式:心率=心跳次数/分钟,得到的计算公式如下: 从而得出每分钟的心率值。