论文总字数：30000字

摘 要

在21世纪的生物科技领域中，生理学参数的研究已经成为医学界和生物技术界都很关心的热门学科，脉搏测量仪的设计更加趋向于远程检测人体脉搏信号和采集人体生理学相关数据。

本文主要介绍以Arduino单片机为核心芯片，设计一个脉搏信号采集与监测系统，能够远程监测人体脉搏。本文首先介绍了课题的研究背景和国内外研究现状，然后进行了系统的方案对比和选择，系统的设计分为硬件和软件两部分，在硬件设计方面，主要针对信号采集模块、无线传输模块、无线接收模块和主控芯片模块四个部分进行设计，在软件设计中，主要针对上位机和下位机进行设计，给出了各部分的设计思想、测量原理和流程图设计。最后，对调试过程和测量数据进行了分析，并对课题进行了总结和展望。

关键词：脉搏采集 无线传输 信号分析

Design of pulse signal acquisition and detection system

Abstract

In the field of biotechnology in twenty-first Century, the study of physiology parameters has become a hot subject are very concerned about the medical profession and the biotechnology industry, the design of pulse measuring instrument more remote detection of human pulse signal acquisition and data related to human physiology.

This paper introduces the design of a pulse signal acquisition and monitoring system based on Arduino chip. It can monitor the pulse of human body remotely. First of all, the thesis introduces the research background and the current situation at home and abroad, and then makes a systematic comparison and selection of the program. It is divided into two parts, hardware and software, to design the system. In hardware design, mainly for signal acquisition module, wireless transmission module, wireless receiver module and master chip module design of four parts. In the software design, mainly for the host computer and the lower computer design, the paper gives the design idea, measurement principle and the flow chart design of each part. Finally, the debugging process and the measurement data are analyzed, and the topic is summarized and prospected.

Key Words: Pulse collection; Wireless transmission; Signal analysis

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题背景及意义 1

1.2课题现状 2

1.2.1国内现状及趋势 2

1.2.2国外现状及趋势 3

1.3论文的研究内容 4

第二章 系统方案设计 5

2.1设计方案概述 5

2.2系统各功能模块器件选型 6

2.2.1传感器选型 6

2.2.2无线发送设备选型 6

2.2.3无线接收设备选型 7

2.2.4显示器选型 7

2.2.5主控芯片选型 7

第三章 系统硬件设计 8

3.1信号采集模块 8

3.1.1传感器测量原理 8

3.1.2信号采集电路 9

3.1.3信号滤波电路 9

3.1.4信号放大电路 10

3.2无线发送模块 11

3.2.1蓝牙模块 11

3.2.2无线发送蓝牙配置 12

3.3无线接收模块 12

3.3.1 USB转TTL模块 12

3.3.2无线接收蓝牙配置 13

3.4主控芯片模块 14

3.4.1 单片机系统连接图 14

3.4.2 单片机硬件功能 15

第四章 系统软件设计 16

4.1下位机程序设计 16

4.1.1下位机开发系统 16

4.1.2测量计算原理 17

4.1.3主程序设计 18

4.1.4中断程序设计 18

4.2信号发送接收程序设计 21

4.3上位机程序设计 22

4.3.1上位机开发系统 22

4.3.2上位机主程序设计 23

4.4信号显示程序设计 23

4.5信号处理程序设计 24

第五章 系统调试和分析 27

5.1系统硬件调试 27

5.1.1信号采集模块调试 27

5.1.2信号发送接收模块调试 27

5.2系统软件调试 28

5.3系统数据和误差分析 29

总结与展望 31

参考文献 33

致 谢 35

附 录 36

附录1 系统电路原理图 36

附录2 蓝牙模块电路图 37

附录3 信号采集模块电路图 37

附录3 信号采集模块电路图 38

附录4 系统实物图 39

附录5 下位机Ardunio源代码 40

附录6 上位机Processing源代码 44

第一章 绪论

1.1课题背景及意义

在21世纪的生物科技领域中，生理学参数的检测与研究已经成为医学界和生物技术界都很关注的热门新兴学科，其中人体脉搏信号为最具有代表特征的信息之一，其包含丰富的人体生理信息，正在成为临床医学和人体生理学的主要研究方向。随着时代的进步和科学技术的普遍应用，脉搏测量的技术和方法也得到提升，脉搏的测量基本原理也得到优化，脉搏的检测精度也明显提高，世界各国根据本国的医疗科技发展状况，研制了不同种类的脉搏检测装置，脉搏的检测技术和手段不仅仅可以采用人工的检测法，应用电子测量仪器和装置同样可以得到高精度数据与信息。

如今电子测量技术正在广泛应用于各个领域中，现代电子测量仪器的发展也趋向于智能化、自动化，制成的脉搏测量仪器结构简洁，性能高效，有较高的应用前景和推广价值。人体脉搏信号是人体心电图的重要组成部分，同样具有重要的医学研究和参考价值，随着科技的日趋发展和人们日常生活的需求，如今脉搏测量装置的发展主要为以下三个发展：

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