心率是指人每分钟心跳的次数。心率变化与心脏疾病密切相关，是反映体内代谢情况的一个非常灵敏的生理指标。

根据世界卫生组织的统计，心血管病死亡率居首位，明显高于肿瘤及其他疾病。2017年6月，《中国循环杂志》刊登了《中国心血管病报告2016》概要。报告指出，心血管病死亡占城乡居民总死亡原因的首位，农村为45.01%，城市为42.61%。由心率异常引起的心慌、胸闷、胸痛、头昏或晕厥这些看似不起眼的症状，很有可能都是心脏发出的求救信号，而大部分人都因为大意或者发作时无法发出求救信号错过了最佳治疗时机。

然而很多人对心脏病的认识往往不足，以为是猝死、中风等都是突发急症，只有等到自己实在难受得无法忍受时才会想到寻医问诊。其实，大部分的早期心脏病发作和中风都是可以预防的。除了保证良好的生活习惯，最关键的就是早发现早治疗。

另外，对心率的检测还可以反映运动的强度及运动后身体的恢复情况。例如，有时个体自我感觉身体已经恢复，但心率依旧高于日常水平，证明身体恢复不完全。运动过程中不管是有氧运动，还是无氧运动。都有一个合适的心率才能达到较佳的运动效果。保持最佳运动心率对于运动效果和运动安全都很重要。

近年来国内外致力于发展无创非接触式检测。脉搏波速度的检测已经在较长时间内广泛应用于评价动脉壁扩张性和硬度。该方法无创伤，操作简单、结果准确、重复性好，因此被广泛应用于大型治疗和流行病学研究当中，并且，该方法非常适合于向家庭和社区医疗服务推广。国外，诸如法国研制生产的康普乐仪、日本科林公司的动脉硬化检测仪等就是利用此种方法，并在欧美国家得到广泛的普及，国内也有医院引进了这种设备。

一直以来， 对心率相关参数的研究不仅设计到医学，是医学领域涉足的焦点，而且电子学领域和工程技术领域的研究者们都对此非常关注。在欧美发达国家，心率测量技术已经非常成熟，可佩戴式的心率计已经有了很大的发展，心率测量功能深受消费者的青睐。国内的心率计由于技术的快速的发展，也已经有了很多产品。特别是近年来智能手环的流行，也开始让人们注重对心率的检测。

结合以上背景，心率检测在日常生活中至关重要。越来越多的人已认识到健康生活方式和疾病预防的重要性，对拥有日常家庭化和个性化的健康监测和疾病预防手段的需求也日益增大。让更多的人对自己的心血管健康状态进行及时的了解，对心血管疾病能够及早的发现和进行预防。通过心率的实时检测可以及时发现心脑血管疾病的发作，同时发出警报或消息通知，让患者更加及时的得到治疗，可以有效减少心脑血管疾病带来的社会和家庭负担。除此之外，心率检测还能够在运动健身领域发挥重要作用。在运动时，通过检测心率达到最佳的运动状态，从而得到最佳的运动健身效果。也能通过心率检测判断身体的恢复情况。

2. 研究的基本内容与方案

本次设计的基本内容是将设计并实现以51单片机为核心的采用红外传感器作为主要传感器，运用软件和硬件双重滤波技术实现对人体心率信号准确检测，最终以数值形式显示在LED上的心率检测系统。本次设计在编程环境上将选择的是VC开发环境和51单片机，要求掌握基于C语言的单片机应用系统的设计和开发技术，掌握基于红外传感器的设计。

光电系统通常是指能敏感由紫外光到红外光的光能量，并将光能量转换成电信号的器件。通常用的光电器件有光电二极管和光电三极管。光电式传感器测量微小的位移变化有明显的效果。光电式检测方法是利用光电传感器检测人体内血液流动时对光的透过率或反射率不同而将其转换成电信号的方法。此种方法有两种方式：一种是对射式，另一种是反射式。对射式是在一个大小合适的环的两侧各放一个发射管和一个接收管，测量时将人的手指伸到环中，由于手指中的血流量的变化而使光电接收管的光电流也随之变化，反射式是光电发射与光电接收都指向一个方向，当人体内的血流发生变化时其对光的反射率也随之变化，从而检测出心率。这种方法的优点是外界干扰信号小，但其最大的难点是传感器输出信号小，对后面的放大电路要求较高。此外，对于干扰变化强烈的信号，回路不宜调制，可视光电管的定向角不同，光轴也不宜把握。综上所述，从传感器的制作工艺、材料的选取、受外界的干扰信号的干扰程度和制作过程中前级电路的处理难易程度上考虑，就选用一对红外对射二极管实现。