Курсовая с практикой на тему Проектирование несложных микропроцессорных систем различного назначения (Вариант с кодом 65432314-4)

Содержание:

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1. Электронные методы измерения пульса

1.1 Измерение пульса по электрокардиосигналу 5

1.2 Метод плетизмографии 6

2. Разработка структурной схемы 8

3. Выбор датчика и LCD монитора 10

4. Выбор микроконтроллера и электронных устройств 15

5. Описание работы схемы 16

6. Разработка и настройка ПО 19

Заключение 24

Список использованных источников 25

Введение:

Одним из востребованных направлений электроники является медицинская электроника. Данный класс электроники реализует диагностические и лечебные аппараты, решающие какие-либо медико-биологические задачи. Также для медицинской электроники свойственна большая точность и стабильность, так как от этой техники часто зависит жизнь человека.

Болезни сердечно-сосудистой системы на сегодняшний день являются наиболее часто встречающимися болезнями у человека после кариеса. Заболевания сердечно-сосудистой системы могут быть опасны не только для больного, но и для окружающих в те моменты, когда он управляет техникой или в других ситуациях, связанных с выполнением каких-либо ответственных действий.

Начиная с максимально простого и доступного, состояние здоровья сердца и сердечно-сосудистой системы можно определять по частоте сердечных сокращений или по пульсу.

Пульс (pulsus) — это ритмические колебания стенки артерии, обусловленные изменением ее кровенаполнения в результате сокращений сердца. Основной клинический метод оценки состояния артерий и их пульсации — это ощупывание. Определив, сколько раз на протяжении минуты сокращается сердце, можно понять, насколько хорошо орган выполняет свои функции. Пульс является отображением ритмических колебаний сосудов под влиянием сокращений сердца. У взрослых людей за минуту должно насчитываться не более 80 и не менее 60 ударов. Если человек профессионально занимается спортом, то показатели могут быть ниже, в пределах 40-60 сокращений, что связано с натренированностью сердца и его привычкой функционировать в компенсаторном режиме. Скорость биения сердца напрямую зависит от физической активности. При занятиях спортом показатели пульса увеличиваются, их уменьшение наблюдается во время сна. Такое учащение сокращений является физиологическим, если сердцебиение нормализуется в течение нескольких минут.

Чтобы получить точную информацию о частоте сокращений сердца, нужно избегать влияния факторов, способствующих повышению или понижению показателей. Не следует проводить процедуру, если:

1. человек эмоционально перевозбужден;

2. предварительно была принята горячая ванна или после плаванья в бассейне;

3. сразу же после занятий спортом, повышенных физических нагрузок;

4. было употреблено большое количество пищи или человек долго не ел.

Под влиянием этих факторов частота сокращений меняется, и полученный результат не будет точным. Также важно помнить о том, что перед отходом ко сну и после пробуждения происходит замедление сердцебиения. Поэтому измерение пульса лучше проводить через несколько часов после сна. Желательно это делать в утреннее время, находясь в горизонтальном положении, так как сидя и стоя результаты будут совершенно другими.

Измерить пульс в домашних условиях можно ручным методом – определяют точку пульсации артерии (чаще всего запястной или сонной), потом считают удары за минуту. Есть и механические варианты измерений, наиболее распространенные способы — это пальпация(прощупывание), тонометр, пульсоксиметр, фитнес – браслет.

В курсовой работе рассмотрена разработка микропроцессорного устройства для измерения пульса с помощью оптического датчика с визуализацией частоты сердечных сокращений и численного значения пульса, на LCD экран.

Заключение:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе курсовой работы проведен анализ методов измерения пульса, разработана схема устройства измерения частоты сердечных сокращений. С помощью осциллографа сделаны натурные замеры аналогового сигнала оптического датчика Pulse Sensor, для оценки характера и скорости изменения пульсовой волны. Разработан код программы для конфигурации микроконтроллера, опроса оптического датчика и вывода кардиограммы на LCD монитор.

На экране устройства (рис.13) отображается приблизительная кардиограмма, получаемая с помощью датчика пульса и рассчитанное значение пульса в ударах в минуту.

Рис.13 Работа устройства

Таким образом, получаем простой недорогой кардиомонитор, функционал которого можно дорабатывать и дополнять.

Фрагмент текста работы:

1 ЭЛЕКТРОННЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПУЛЬСА

1.1 Измерение пульса по электрокардиосигналу

Электрическая активность сердца была обнаружена и описана в конце 19 века, а уже в 1902 году Виллем Эйнтховен стал первым, кто ее технически зарегистрировал с помощью струнного гальванометра. Эйнтховен впервые записал электрокардиограмму, разработал систему отведений и ввел названия сегментов кардиограммы.

Самым известным является комплекс QRS — момент электрического возбуждения желудочков и, как наиболее выраженный по своим временным и частотным свойствам элемент этого комплекса, зубец R(рис.1).

Рис.1 Электрокардиограмма

В современной клинической практике для регистрации ЭКС используют различные системы отведений: отведения с конечностей, грудные отведения в различных конфигурациях, ортогональные отведения (по Франку) и т.п. С точки зрения измерения пульса можно использовать любые отведения, т.к. в нормальном ЭКС R зубец в том или ином виде присутствует на всех отведениях.

При проектировании носимых гаджетов и различных спортивных тренажеров система отведений была упрощена до двух точек-электродов. Самым известным вариантом реализации такого подхода являются спортивные нагрудные мониторы в виде ремешка-кардиомонитора – HRM strap или HRM band.

На рынке популярностью пользуются HRM ремешки фирм Garmin и Polar, также имеется множество китайских клонов. В таких ремешках электроды выполнены в виде двух полосок из проводящего материала. Ремешок может быть частью всего устройства или пристегиваться к нему застежками-клипсами. Значения пульса, как правило, передаются по Bluetooth по протоколу ANT+ или Smart на спортивные часы или смартфон. Вполне удобно для спортивных занятий, но постоянное ношение вызывает дискомфорт.