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基于虚拟仪器的心率监测系统设计 　　摘要：设计了一种基于虚拟仪器的心率监测系统。该系统由STC12C5A60S2单片机最小系统、心率传感器与上位机组成。STC12C5A60S2单片机具有片内AD转换器，可以直接采集心率传感器输出信号，并通过串口发送测量数据至上位机。在上位机利用虚拟仪器设计软件LABVIEW对采集的信息进行实时处理，实现心率的实时测量、心跳波形的实时显示及数据存储。该监测系统体积小，功耗低，能对心电信号实时显示和存储，适合家庭使用，对心血管疾病的预防和长期监护具有重要意义。 　　关键词：单片机；虚拟仪器；心率监测；光电脉搏传感器 　　中图分类号：TP216 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）27-0219-03 　　Abstract： A new type of heart rate detection system based on LABVIEW is developed in the paper. The system consists of STC12C5A60S2 MCU minimum system， heart rate sensor and computer machine. STC12C5A60S2 microcontroller with on-chip ADC can acquis heart rate sensor output signal directly， and send measurement data to PC machine through the serial port ， in the PC machine LabVIEW software is used to process collection information ， realize the real-time heart rate （HR） monitoring， display heartbeat waveform and storage data. The monitoring system has the advantages of small volume， low power consumption， real-time ECG signal display and storage， suitable for family use. And it has important significance for prevention and long-term monitoring of cardiovascular disease. 　　Key words： MCU； virtual instrument； heart rate detection； photoelectric pulse sensor 　　随着生活水平的提高，家庭保健受到了越来越多地关注。心脏病是危害人类健康的头号杀手，但心脏病的发作往往是随机的、短暂的，患者难以及时赶到医院进行心电检查，从而影响到病因的及时诊断。研发一种成本低、可靠性强、适合家庭使用的实时心率监测系统有着重要的意义[1-3]。本文提出了一种电路简洁可靠，使用方便的心率监测系统设计方案，可实时监测心率变化并利用上位机显示，极大地满足了实际使用需求与市场需要。 　　1 系统硬件方案设计 　　针对本课题任务，系统使用STC12C5A60S2单片机作为主控电路，并利用单片机片内10位高速ADC读取传感器测量信号。单片机与上位机间经由串口进行通信，仅占用两根管脚，大大节省了单片机I/O资源。上位机可设置波特率等信息，并能显示心跳波形及心率值。系统原理框图如图1所示[4]。 　　STC12C5A60S2单片机是深圳宏晶科技公司生产的增强型51单片机，完全兼容MCS-51指令，具有60K程序存储器，1280B数据存储器，4个定时器，4组8位并行I/O口。考虑到本设计需要使用串口功能，因此使用11.0592MHz外部晶振构成时钟电路，保证波特率精度。STC12C5A60S2单片机的A/D转换口与P1口复用，共8路10位高速A/D转换器，速度可达到 250KHz（25万次/秒），足以分辨每60秒内仅100次左右的心跳。设计中使用P1.0口作为心率传感器的A/D转换接口。片内AD转换器共涉及到8个相关寄存器，使用时可仅操作A/D转换控制寄存器ADC_CONTR、P1口特殊功能寄存器P1ASF、以及结果寄存器ADC_RES。其中A/D转换控制寄存器ADC_CONTR是使用片内ADC的关键。该寄存器共8位，用于设置ADC电源、转换速度、通道选择等，如表1所示。 　　心率测量通过光电式脉搏传感器实现。脉搏主要由人体动脉舒张和收缩产生的，在