專利名稱：具有語音報讀功能的心率表的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種具有語音報讀功能的心率表，更具體的說，尤其涉及一種適于盲人和老年人使用且在人體指端進行脈搏信號測量的具有語音報讀功能的心率表。
背景技術：
心率是人體中一個非常重要的生命信息，心率特征是否穩(wěn)定在一定程度上較為真實的反應了人體的健康程度。但是讀數(shù)對于盲人和很多老年人是一件很困難的事情，如果需要經過體育鍛煉來增強體質的老人或盲人，能及時的獲知自己的心率數(shù)值，那么將會對他們的體育鍛煉進行有益的導向。如果盲人或老年人能及時獲知自己的心跳次數(shù)，就能在心率過低或過高時能及時就醫(yī)治療，有利于保證他們的人身安全。
發(fā)明內容本實用新型為了克服上述技術問題的缺點，提供了一種適于盲人和老年人使用且在人體指端進行脈搏信號測量的具有語音報讀功能的心率表。本實用新型的具有語音報讀功能的心率表，包括用于進行數(shù)據(jù)運算和起控制作用的微處理器，其特別之處在于還包括用于進行心率信號采集的光電傳感器，該光電傳感器的輸出信號依次經過前置放大電路、低通濾波器、陷波器和積分比較電路的處理后接于微處理器的信號輸入端口 ；所述微處理器還連接有可進行語音信號錄入和播報的語音芯片模塊。微處理器用于對采集的信號進行處理，并根據(jù)處理結果輸出相應控制信號或語音信號。 光電傳感器用于將人體心跳脈搏信號轉化為微弱的電信號，并通過前置放大電路的信號放大、低通濾波器的對高頻信號的濾除、陷波器對50Hz工頻信號的濾除、積分比較電路的電平轉化，最后轉為為單片機可以讀取的信號，實現(xiàn)了對人體心跳信號的采集。語音芯片模塊用于錄入語音播報用的心跳次數(shù)信號，并在微處理器的控制下實現(xiàn)心跳次數(shù)的播放。本實用新型的具有語音報讀功能的心率表，還包括用于進行數(shù)值信息顯示的LED 顯示模塊、用于頻率過高或過低時報警的報警模塊以及用于開啟心率語音報讀和報警閥值錄入的按鍵模塊；所述微處理器包括第一單片機和第二單片機，第一單片機和第二單片機通過通訊端口相連接；所述的積分比較電路和按鍵模塊與第一單片機的輸入端口相連接， LED顯示模塊和報警模塊與第一單片接的信號輸出端口相連接；語音芯片模塊與第二單片機相連接。采用兩個單片機作為微處理器，一個用于脈搏信號的采集、信息的顯示、報警信號的發(fā)生以及按鍵信號的讀取，而語音芯片單獨采用一個單片機進行數(shù)據(jù)的采集和處理， 這是用于語音信號所占的存儲空間相對來說比較大所決定的，采用兩個單片機有利于保證心率表的穩(wěn)定工作。LED顯示模塊可進行被測人員的心跳信息以及溫度信息的顯示，當被測人員每分鐘的心跳次數(shù)過高或過低時就通過報警模塊進行報警，按鍵模塊用于開啟心率語音報讀和上下線報警值的設定。本實用新型的具有語音報讀功能的心率表，所述LED顯示模塊包括三位數(shù)碼管， 數(shù)碼管的信號端口與第一單片機的輸出端口相連接，數(shù)碼管的片選信號經三極管后與第一單片機的控制端口相連接。本實用新型的具有語音報讀功能的心率表，所述第一單片機和第二單片機的型號均為AD89S52。AT89S52是一種低功耗、高性能CM0S8位微控制器，具有8K在線系統(tǒng)可編程 Flash存儲器。本實用新型的具有語音報讀功能的心率表，所述光電傳感器包括由紅外發(fā)光二極管構成的發(fā)射端以及由紅外接收三極管組成的接收端；在使用時，光電傳感器的發(fā)射端和接收端置于人體手指末端的兩側。紅外發(fā)光二極管與紅外接收三極管分別位于人體手指的兩側，用于將人體心跳所產生的微弱的脈搏信號轉化為電信號。本實用新型的具有語音報讀功能的心率表，所述前置放大電路為由運算放大器組成的兩級運算放大電路，光電傳感器的輸出信號與第一級運算放大電路的輸入端相連接。本實用新型的具有語音報讀功能的心率表，所述語音芯片模塊包括語音芯片 ISD2560、與語音芯片輸入端相連接的麥克風以及與語音芯片輸出端相連接的揚聲器。與語音芯片ISD2560相連的麥克風用于實現(xiàn)信號的錄入，并通過微處理器的控制對其進行存儲；揚聲器用于實現(xiàn)語音信號的播報。本實用新型的有益效果是本實用新型通過設置用于采集人體心跳脈搏信號的光電傳感器，有效地實現(xiàn)了對心跳所產生的微弱的脈搏信號的采集，并通過設置語音芯片模塊有效地實現(xiàn)了對檢測的心跳次數(shù)進行報讀及報警，方便了視力不佳的老年人或盲人的使用。本實用新型在對人體指尖所產生的脈搏信號測量的過程中，通過設置對信號進行處理的前置放大電路、低通濾波器、陷波器、積分比較電路，實現(xiàn)了信號的精準測量，保證了所檢測出的心跳次數(shù)的準確性。本實用新型通過把兩個單片機作為微處理器，語音芯片模塊單獨采用一個微處理器進行控制，有效地保證了本實用新型的心率表工作的穩(wěn)定性。本實用新型具有使用方便、檢測精確和便于應用推廣的優(yōu)點。

圖1為本實用新型的電路原理圖；圖2為本實用新型中光電傳感器和前置放大電路的原理圖；圖3為本實用新型中低通濾波器、陷波器和積分比較電路的電路原理圖；圖4為本實用新型中按鍵模塊、LED顯示模塊和報警模塊與第一單片機相連接的電路原理圖；圖5為本實用新型中第一單片機與第二單片機的通信連接圖；圖6為本實用新型中語音芯片模塊與第二單片機相的電路連接圖。圖中1第一單片機，2第二單片機，3光電傳感器，4前置放大電路，5低通濾波器， 6陷波器，7積分比較電路，8按鍵模塊，9 LED顯示模塊，10報警模塊，11語音芯片模塊。
具體實施方式
以下結合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。如圖1所示，給出了本實用新型的具有語音報讀功能的心率表電路原理圖，其包括第一單片機1、第二單片機2、光電傳感器3、前置放大電路4、低通濾波器5、陷波器6、積分比較電路7、按鍵模塊8、LED顯示模塊9、報警模塊10、語音芯片模塊11 ；所示的第一單片
4機1與第二單片機2通過相應的通信端口相連接，以便實現(xiàn)通信功能；光電傳感器3用于采集脈搏信號，采集的信號經過前置放大電路4的信號放大、低通濾波器5的濾除高頻雜波、 陷波器6的濾除50Hz工頻雜波、積分比較電路7的信號轉換后，接于第一單片機1的信號輸入端，例如中斷端口，實現(xiàn)脈搏信號的測量。按鍵模塊8與第一單片機1的輸入端口相連接，實現(xiàn)開啟語音心率報讀及報警數(shù)值的上限值和下限值的設定。LED顯示模塊9與第一單片機1的輸出端口相連接，實現(xiàn)心率數(shù)值和溫度信號的顯示；報警模塊10與第一單片機 1的輸出端口相連接，在測量數(shù)據(jù)超過正常范圍(如大于200次/ min或小于45次/ min) 時進行報警，以提醒注意。第一單片機1把心率值通過串行通信傳送給第二單片機，并控制語音芯片模塊報出相對應的心率值，便于視力不佳的老年人或沒有視力的盲人使用。所述第一單片機和第二單片機的型號可以采用AD89S52。如圖2所示，給出了光電傳感器和前置放大電路的原理圖，所示的光電傳感器包括紅外發(fā)光二極管構成的發(fā)射端以及紅外接收三極管組成的接收端，在測量的過程中發(fā)射端與接收端分別置于人體指尖的兩側，當動脈血管隨心臟周期性的收縮和舒張，動脈血管的血液容積隨之發(fā)生變化時，紅外接收端便接收到隨心臟周期性地收縮和舒張的動脈搏動光脈沖信號，從而采集到心臟搏動信號。其中，檢測心率的光電傳感器3采用紅外對管 HR1068C-05Y2和PT331C ；由于從人體手指采集到的生理信號十分微弱，其幅度一般在微伏到毫伏的數(shù)量級范圍，而且在測試過程中由于肢體動作以及較強的工頻干擾而產生大量的噪聲。同時要將采集到的脈搏信號經過前置級放大電路進行高倍放大，這就要求電路具有高增益和高共模抑制比，至少在SOdB以上，所示的前置放大器4位由兩個型號為0P07的運算放大器構成的兩級運算放大電路，以便把微弱的信號放大到足以將其與干擾信號分開的程度。如圖3所示，給出了本實用新型中低通濾波器、陷波器和積分比較電路的電路原理圖；由于內外噪聲及50Hz工頻干擾信號的存在，即使電路具有很高的共模抑制比，但是脈搏信號非常微弱，也極易淹沒在于擾信號中。其中，脈搏信號主峰頻率在IHz左右，能量較強的分量也在20Hz以下，所以設計由電阻Rll和C8組成的低通濾波器5，其上限截止頻率為40Hz，實現(xiàn)對高頻信號的濾除。對于50Hz的工頻干擾信號，通過電阻R12、R12和電容 C9以及電容C9、C10以及電阻R14組成的對稱型雙T阻容有源陷波器6對其專門濾除。再通過積分比較電路7整形之后便可以得到單片機所需要的標準的0 5V脈沖信號。如圖4所示，給出了本實用新型中按鍵模塊、LED顯示模塊和報警模塊與第一單片機相連接的電路原理圖；所示的LED顯示模塊9由三維數(shù)碼管組成，采用動態(tài)顯示方式，利用第一單片機1的Pl 口的Pl. 0 Pl. 6作為數(shù)碼管七段碼的輸入信號?？梢岳玫谝粏纹瑱C1的P3. 0、P3. 1、P3. 2作為3只數(shù)碼管的選中信號。報警模塊10中的蜂鳴器通過三極管的控制后與單片接的13引腳端口相連接，以便實現(xiàn)心率的上、下限報警。從積分比較電路輸出的脈搏采集信號，作為中斷信號直接接到第一單片機89C2052的第9引腳；由單片機中的定時器TO進行定時，Tl進行計數(shù)。例如，當心率低于下限45次/ min時報警發(fā)出長音報警；當心率高于上限180次/ min時報警器發(fā)出短音報警。通過按鍵模塊8中的按鍵可以事先設定報警心率值以及進行心率值的語音播報，當顯示的心率值超過設定的心率值時，單片機就會從INTO腳發(fā)出一連串脈沖，驅動蜂鳴器發(fā)出報警聲。如圖5所示，給出了第一單片機1與第二單片機2的通信連接示意圖，其中的一個單片機的信號輸出端和接收端分別與另一個單片機的信號接收端和輸出端相連接，實現(xiàn)兩單片機的通信。如圖6所示，給出了語音芯片模塊11與第二單片機2相的電路連接圖，語音芯片模塊11的型號為ISD2560，所示的語音芯片ISD2560的AO A7端口分別與第二單片機的P0. 0 P0. 7相連接，語音芯片相應的控制端與第二單片機2的P2端口上的引腳相連接。 所示的麥克分與揚聲器分別與語音芯片ISD2560的信號輸入端和輸出端口相連接，分別實現(xiàn)信號的采集和語音信號的播放。在使用的過程中，首先通過麥克風向語音芯片ISD2560 錄入 “45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、 69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、
94、95、96、97、98、99、100、101、102、103、104、105、106、107、108、109、110、111......... 191、
192、193、194、195、196、197、198、199、200”等音符。當?shù)诙纹瑱C2接收到第一單片機1串行發(fā)送過來的心率值時，就會自動地去尋找相對應音符的地址，并把這些音符通過揚聲器播放出來。 本實用新型通過設置用于采集人體心跳脈搏信號的光電傳感器，有效地實現(xiàn)了對心跳所產生的微弱的脈搏信號的采集，并通過設置語音芯片模塊有效地實現(xiàn)了對檢測的心跳次數(shù)進行報讀及報警，方便了視力不佳的老年人或盲人的使用。本實用新型具有使用方便、檢測精確和便于應用推廣的優(yōu)點。
權利要求1.一種具有語音報警功能的心率表，包括用于進行數(shù)據(jù)運算和起控制作用的微處理器，其特征在于還包括用于進行心率信號采集的光電傳感器(3)，該光電傳感器的輸出信號依次經過前置放大電路(4)、低通濾波器(5)、陷波器(6)和積分比較電路(7)的處理后接于微處理器的信號輸入端口 ；所述微處理器還連接有可進行語音信號錄入和播報的語音芯片模塊(11)。
2.根據(jù)權利要求1所述的具有語音報警功能的心率表，其特征在于還包括用于進行數(shù)值信息顯示的LED顯示模塊(9)、用于頻率過高或過低時報警的報警模塊(10)以及用于開啟心率語音報讀和報警閥值錄入的按鍵模塊(8 )；所述微處理器包括第一單片機(1)和第二單片機(2)，第一單片機和第二單片機通過通訊端口相連接；所述的積分比較電路(7)和按鍵模塊(8)與第一單片機的輸入端口相連接，LED顯示模塊(9)和報警模塊(10)與第一單片接的信號輸出端口相連接；語音芯片模塊(11)與第二單片機相連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的具有語音報警功能的心率表，其特征在于所述LED顯示模塊(9)包括三位數(shù)碼管，數(shù)碼管的信號端口與第一單片機(1)的輸出端口相連接，數(shù)碼管的片選信號經三極管后與第一單片機的控制端口相連接。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的具有語音報警功能的心率表，其特征在于所述第一單片機(1)和第二單片機(2)的型號均為AD89S52。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的具有語音報警功能的心率表，其特征在于所述光電傳感器(3)包括由紅外發(fā)光二極管構成的發(fā)射端以及由紅外接收三極管組成的接收端；在使用時，光電傳感器的發(fā)射端和接收端置于人體手指末端的兩側。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的具有語音報警功能的心率表，其特征在于所述前置放大電路(4)為由運算放大器組成的兩級運算放大電路，光電傳感器(3)的輸出信號與第一級運算放大電路的輸入端相連接。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的具有語音報警功能的心率表，其特征在于所述語音芯片模塊(11)包括語音芯片ISD2560、與語音芯片輸入端相連接的麥克風以及與語音芯片輸出端相連接的揚聲器。
專利摘要本實用新型的具有語音報讀功能的心率表，包括微處理器，其特征在于還包括用于進行心率信號采集的光電傳感器，該光電傳感器的輸出信號依次經過前置放大電路、低通濾波器、陷波器和積分比較電路的處理后接于微處理器的信號輸入端口；所述微處理器還連接有可進行語音信號錄入和播報的語音芯片模塊。還可設置LED顯示模塊、報警模塊和按鍵模塊。本實用新型通過設置語音芯片模塊有效地實現(xiàn)了對檢測的心跳次數(shù)進行語音報讀及心率過高或過低時報警，方便了視力不佳的老年人或盲人的使用。通過放大電路、低通濾波器、陷波器、積分比較電路，實現(xiàn)了信號的精準測量，保證了檢測的心跳次數(shù)的準確性。本實用新型具有使用方便、檢測精確和便于應用推廣的優(yōu)點。
文檔編號A61B5/0245GK202235355SQ20112035327
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月21日 優(yōu)先權日2011年9月21日
發(fā)明者劉元田 申請人:劉元田