摘 要

随着经济的快速发展，人们在满足于日常基本生活需求的同时，也更加注重身体的健康指数，而心率无疑是其中的重要一项，几乎是体检的必备项目。在心脑血管疾病高发的今天，通过对心率的测量及时发现心脏异常，能够有效地降低发病率，提高治愈率。

本次毕业设计选择的用来检测心率的传感器是Pulsesensor，这是一款光电反射式模拟传感器，通过导线连接可将采集到的模拟信号传输给Arduino 用来转换为数字信号，再通过运行上传到Arduino单片机上的程序，简单计算后就可以得到心率数值，最后将心率数值显示至LCD液晶显示器上。

通过三次实验，将手机软件测得的心率值与系统在LCD上显示的数值进行了比较，得到其平均误差不足1次心跳，也就是测量的心率值与理论值之差在1次/分钟左右，该误差在可允许范围内。

关键词：光电传感器；Arduino开发板；LCD；心率

Abstract

With the rapid development of economy,people are satisfied with daily basic needs and pay more attention to body health index at the same time. The heart rate is definitely one of the most important item. Almost every physical examination needs to measure the heart rate. With the high incidence of heart disease today, measurement of heart rate in time can reduce the incidence of a disease effectively and improve the cure rate of heart disease.

The design choose Pulsesensor to measure the pulse, which is a kind of photoelectric reflex analog sensor. Analog signals collected through a wire connection can be transmitted to the Arduino where it can be converted to a digital signal. Running the program on the microcontraller can get the heart rate values after simple calculation. Finally, heart rate value will be displayed to the LCD display.

In three experiments, compared heart rate values measured on the mobile phone software with values displayed on the LCD. It’s suggested that the average error is less than 1 time per minute, which is the difference between the measurement of heart rate value with the theoretical value. The error is in a permissible range.

Keyword:photoelectric sensor；Arduino board； LCD； heart rate

目录

摘要 II

Abstract III

第1章 绪论 1

1.2 研究现状 1

1.3 本文的研究内容及章节安排 2

第2章 系统技术原理 3

2.1系统解决方案分析 3

2.2 Arduino开发板 5

2.2.1 Arduino硬件开发环境 5

2.2.2 Arduino软件开发环境 6

2.3 光电传感器 7

2.4 LCD液晶显示器 9

第3章 系统的设计 10

3.1系统的总体框架设计 10

3.2数据采集模块电路设计 11

3.3 LCD显示模块电路设计 12

3.4 数据采集软件设计 13

3.5 LCD显示软件设计 13

第4章 系统的实现 15

4.1数据采集模块软件的实现 15

4.2 LCD显示模块软件的实现 16

第5章 系统的测试 17

5.1数据采集模块的测试 17

5.2 LCD显示模块的测试 18

第6章 系统准确性检测 19

6.1准确性检测实验 19

6.2误差分析 23

第7章 总结与展望 24

7.1本文工作总结 24

7.2下一步的工作展望 24

致谢 25

参考文献 26

附录A 27

附录B 28

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

据世界心脏联盟统计，全世界范围内每死亡3人中，就有1人死因是心血管病症，心血管疾病的死亡率仍远高于包括癌症、艾滋病在内的其他疾病，成为人类健康的“第一杀手”^[1]，在我国，近年来人们的生活水平有了明显的提高，脂肪摄入量也有很大的增加，再加上工业化生产带来的废水、废气的污染等环境问题，老年人的心血管疾病的患病率、发病率和死亡率一年比一年高。据卫生部公布的医学统计资料报告，20世纪50年代末我国心血管疾病的发病率仅为5.1%，到90年代初就增至13.6%，到2002年，18岁以上人群已达18.8%，而50-70岁的中老年人中患有心血管疾病的比率高达70%以上。

曾经有学者调查了1081名65-88岁的老年人，据统计，老年人易患的疾病中与心血管疾病相关的有冠心病、高血压、心律异常、脑供血不足等。四项疾病累计占到45.1%^[1]。由此可见，心血管疾病对老年人的健康具有极大的威胁。实际上，心血管疾病不仅仅只存在于老年人群中，年轻人群的心血管疾病患病率也在逐年提升，因此，心血管疾病的治疗与预防不得不引起我们的重视。

其实，心血管疾病发病率如此高的原因，除了受到个人生活饮食方式、环境等方面的影响之外，也有很大一部分是因为没有提前做好预防措施，直到发病的时候才赶往医院就医，甚至还有一部分患者发病后无法及时送到医院，以至于在送往医院的路上终止了生命。面对心血管疾病带来的恐慌，人们可以在每天的闲暇时刻对自己或者是家人的心率进行测量，这样能够及早发现心脏跳动的异常，并及时到医院检查病情，可以有效的预防和治疗心血管疾病。

1.2 研究现状

当前测量心率的方法有很多种，其中，测量一分钟内手腕动脉处的脉搏次数是最容易想到的方法。实际上，心率是心脏收缩舒张活动次数的统计，脉搏是外周的血管受到心脏收缩活动时血液对血管的冲击次数的统计^[2]。正常情况下，一个人每分钟的心跳次数与血液对血管每分钟的冲击次数是相同的。该种方法只适用于个人的测量。在医院里经常使用的测心率的方法主要是通过指夹式血氧仪采集心率信号。也有医生通过听诊器测心率，简单分析心电图同样可以得到心率值。

除了医院里测量心率的医疗器械之外，手机客户端也有多种测量心率的软件，像安卓系统上的体检宝，IOS系统上的春雨心镜等软件。只需将食指在摄像头上放置10秒，即可方便测得心率值。此外，像华为、小米、苹果等国内外各大手机电子商家推出的智能手表、智能手环等均有心率测量的功能。例如，苹果公司于2014年9月发布的智能手表Apple Watch不仅可以记录心跳，还能够将自己的心率信息同好友分享。针对运动方面的心率带也能够很好的实现心率测量的功能。