概要:本文讲解了基于光电对射管的健身器心率测量的硬件及软件系统设计。通过提供坐落于光电对射管中间的人耳垂部分的血液浓度的变化信号，经过滤波缩放等信号调理，使心率信号转化成为单片机可必要计量的方波信号。本文讲解的心率测量系统已在作者研制的健身器系统中获得了大量的应用于，应用于效果理想。章节　　心率在健身器系统中是一个最重要的对系统信号，它体现了人们在磨练时的身体状况，对人的生命系统起着最重要的监护起到。

心率测量的精确与否，直接影响着人们在磨练时的心理状态，因而心率测量是健身器系统中最重要的组成部分。本文应用光电对射管研制了基于血液浓度变化的心率测量系统，应用于非常简单的滤波和缩放电路，使健身器的心率测量精确可信。1光电对射管的特点及其应用于　　光电对射管是一种光电切换的器件。

它可以将外界光的信号转换成电压信号，以便于系统辨识。因此光电对射管在GPS、测距、信号切换等各种场合获得广泛应用。光电对射管由发光管和接管管两部分包含。

在应用于中可以给发光管再加必要的恒定电流，使其收到均匀分布平稳的光。接管管串入适合的电路，系统可以从接管管上提供电压信号。当发光管和接管管之间的透明状况发生变化时将引发通过接管管的电流的变化。

　　本文将光电对射管制成夹子形状，垫在耳垂、手指等皮肤表面，随着心脏的跳动，血管内的血液浓度再次发生周期性的变化。血液浓度的变化引发接管管上接管的透射变化，从而系统就可以收集到周期变化的脉动信号。使用适合的电路将信号缩放、滤波、整形后输入标准方波信号送往单片机中。

2信号分析和信号调理电路　　2.1信号分析　　光电对射管接管管接管到的信号十分黯淡，收集到的心率信号变化量只有50mV，并且具有一定的电压偏置量，同时不存在大量的电压噪声。通过示波器收集从图2右图的电路图中的a点收集到的信号波形如图1右图。2.2信号调理电路　　由于通过光电接管管接管到的信号极为黯淡（变化幅值在10mV之间），因而更容易被其外围电路所阻碍，因此系统必需分开为信号调理电路获取电源，同时，系统的线路板布线也不会对信号产生较小的影响，因此在设计线路板时要主要信号线与电源地线的设计。

信号经过LM324的两级缩放后仍不存在较小的偏置电压，因此必需在信号输出端加滤波电容，将电路中的直流成份滤掉并确保不影响交流信号的传送，光电对射管收集信号和信号调理电路如图2右图。　　从图1的完整信号波形图中基本可以看见波形整体的变化趋势，但是其中有很强的杂波和干扰信号。因此将信号缩放后必需展开滤波处置。经过LM324的一级缩放和整形滤波后的信号早已很光滑。

经图2电路中的b点才可收集获得很好的心率信号波形，此时信号的变化幅值为0.8V，但还不存在一定程度的电压偏置量，经过图2右图的再行一级缩放就获得了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阻碍，信号早已比较平稳，并且也去除了电压偏置。

该信号经过施密特偏移触发器74LS14偏移后，就获得了标准的方波信号。从图2右图电路中的d点测量的信号波形如图3右图。从图3中可以显现出信号的下降沿和上升沿很好，电压变化量为标准的0～5V。

此时即获得了原始的心率信号。此信号变化平稳，和心脏实时，是心脏跳动的现实体现，将此信号必要相连到单片机中以展开心率信号的测量。3心率算法和软件编程　　系统使用ATMEL公司的AT89S52单片机。

该单片机对各种险恶的工作环境有较强的适应性，并且内部具有看门狗。心率信号相连到单片机的外部中断INT0口，通过计算出来邻接两次心率之间的时间差折算出有心率。通过定时器计时，获得邻接两次中断之间的时间差T。

原作定时器的计时单位为秒,即每秒计数字节减少1，通过计算出来可获得两次中断之间的时间和计数器n的关系为：，再行根据心率的计算公式：心率=跳动次数/分钟,获得的计算公式如下：从而得出结论每分钟的心率值。　　部分程序流程框图如图4右图。部分程序如下：　　主程序：ORG0000H　　AJMPMAIN　　ORG0003H　　AJMPINTX　　ORG000BH　　AJMPINTT0　　ORG0040H　　MAIN:MOVSP,#60H　　SETBEA　　SETBEX0　　SETBTR0　　SETBIT0　　MOVTH0,#0BEH　　MOVTL0,#0E4H　　MOVTMOD,#11H　　MOV30H,#0；心率存放在的地址　　MOV31H,#0;计数器　MOV32H,#0；　　DISPLAY:　　；表明程序　　　　AJMPDISPLAY　　END　　主程序里关上外部中断，并且外部中断0划为上升沿有效地。

信号每经常出现一次上升沿，程序将自动转入中断，将计数器内的数据朗读并且将计数器清零。把朗读的数据放在30H地址内，31H为数据存储的货运字节，在主程序里就将此数据表明出来。　　外部中断的子程序如下：　　INTX:MOV30H,31H　　MOV31H,#0　　RETI　　定时器0的中断子程序如下：　　INTT0:INC31H　　MOVTH0,#0BEH　　MOVTL0,#0E4H　　RETI4结论　　本文所述的基于光电对射管的心率测量系统使用普通光电对射管测量心率，具备较高的可靠性和准确度，已在笔者研制的某品牌健身器上大量应用于。

光电对射管使用寿命宽，性能平稳，应用于可信，确保可了健身器用于中的心率测量，是有一点推展的一种方法。参考文献　　[1]何立民.单片机高级教程.北京：北京航天航空大学出版社,2000.8；　　[2]何立民.MCS-51系列单片机应用于系统设计.北京：北京航空航天大学出版社，1990；　　[3]李华.MCS-51系列单片机简单接口技术.北京：北京航空航天大学出版社，1993.8;；　　[4]余永权.单片机功率接口技术.北京：北京航空航天大学出版社，1992.9.。

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