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摘 要

当今社会，经济不断发展，随着生活水平的提高，人们对自身健康的关注度越来越高，对医疗条件的要求也在提高；也开始关注心血管等慢性疾病，并开始预防这类疾病，对家用脉搏血氧仪的需求在提高。

本文对无创式脉搏血氧仪进行详细的介绍，无创式不同于之前的有创式检测，无创式可以进行连续的检测。无创式脉搏血氧仪是由驱动模块、处理模块、发光和光电转换模块以及显示模块组成。其中驱动模块是由ADA4505-2、ADR1581和ADG1636构成，单片机产生的时序信号控制驱动电路中的ADG1636，从而实现红光LED和红外光LED的交替发光，光信号透过手指被光电转换器接收转换成电信号，然后送入单片机进行处理，算出脉搏数和血氧饱和度，最终数据被送到显示屏上。

关键词：血氧饱和度 脉搏数 ADA4505-2 ADR1581 ADG1636

Digtal pulse oximetry design based on micro controller unit

ABSTRACT

Nowadays society, economic has developmed, with the improvement of living standards, attention to oneself health which people pay is higher and higher.And people improve to demand for health care.People also begin to pay close attention to chronic diseases such as cardiovascular, and begin to prevent these diseases, the demand for household pulse oximetry is on the increase.

In this paper, the noninvasive type pulse oximetry is introduced in detail, noninvasive type is different from before, because noninvasive type can be continuous detection. Noninvasive pulse oximetry is driving module, processing module, by emitting and photoelectric conversion module and display module. The driver module is made up of ADA4505-2, ADR1581 and ADG1636, timing signals generated by single chip microcomputer control ADG1636 in the drive circuit, so as to realize the alternation of red light LED and infrared LED luminous, optical signal through the fingers are converted to electrical signals received by photoelectric converter, and then into the single chip microcomputer for processing, calculate the number of pulse and blood oxygen saturation, the final data is sent to the display screen.

Key Words: Oxygen saturation; The pulse number; ADA4505-2; ADR1581; ADG1636

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究的背景 1

1.1.1 血氧饱和度的含义以及生理意义 1

1.1.2 脉搏血氧仪的发展历程 2

1.1.3 脉搏血氧仪的研究意义 2

1.1.4 脉搏血氧仪研究的主要内容 3

1.2 国内外的研究现状 4

第二章 系统方案总体设计 6

2.1 系统的基本要求 6

2.2 硬件电路的设计 8

2.2.1 硬件电路组成和工作原理 8

2.2.2 硬件电路 8

2.3 软件系统设计方案 12

第三章 系统硬件设计 13

3.1 驱动电路的设计 13

3.2 单片机系统设计 15

3.2.1 CC2540单片机介绍 15

3.2.2 单片机外围电路 16

3.3 发光和光电转换电路设计 17

3.3.1 发光电路 17

3.3.2 光电转换电路 18

3.4 显示电路的设计 19

第四章 系统软件设计 21

4.1 程序的总体设计 21

4.2 脉搏和血氧饱和度计算设计 22

4.3 系统初始化设计 23

第五章 系统调试与分析 25

5.1 硬件调试 25

5.2 软件调试 25

5.3 调试故障以及原因分析 25

5.4 测试结果及其分析 26

结论 28

参考文献 29

致谢 30

附录 31

附录一 整体原理图 31

附录二 主程序 32

附录三 核心算法 37

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景

1.1.1 血氧饱和度的含义以及生理意义

生命存在的基本条件是人体细胞从外界获得氧气并将产生的废弃物二氧化碳排除体外。机体获得氧气后，人体中的肺部组织就会和毛细血管进行必要的气体交换。氧分子可以与血液中的血红蛋白分子结合在一起，研究表明这种过程是可逆的。这里提到的血红蛋白有两种，一种是与氧气结合的氧合血红蛋白，另外一种是没有与氧气进行结合的还原血红蛋白。当组织从外界获得的氧气量不足或是不能很好的利用氧气时，人体就会出现缺氧的情况。正常情况下，一个成年人每分钟的需氧量250ml。一旦出现缺氧情况，会对人体造成有很大的不良影响，严重时会引起死亡。

常用的血氧指标有：

氧分压：为溶解于血液的氧所产生的张力。氧分压有动脉、静脉氧分压之分，正常情况下，前者值较大，为10mmHg而后者的值是40mmHg。

氧容量:正常情况下，一个健康人的血氧浓度大概是20ml。相关研究表明，每100ml血液中的血红蛋白能够携带氧气的量是有一定上限的，这个上限是由血液中Hb的质(与氧结合的能力)和量来决定的。

氧含量:对血氧饱和度进行定义，定义式可以表示为：

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