C8051F021单片机在脉搏血氧饱和度测量仪中的应用

"国防科学技术大学硕士学位论文 - 基于C8051F021单片机的脉搏血氧饱和度测量仪的研制" 本文详细介绍了基于C8051F021单片机设计的一款脉搏血氧饱和度测量仪，该仪器在医疗健康和军事领域具有广泛的应用价值。血氧饱和度作为衡量人体血液中氧气含量的重要指标，对于监控心脑血管疾病和高海拔缺氧环境下的人员体征至关重要。 1. 硬件电路设计： 硬件电路以高性能的C8051F021单片机为核心，包括以下几个关键部分： - 光驱动电路：用于发射光线并检测通过组织的光强度，这是血氧饱和度测量的基础。 - 程序控制增益调节电路：根据信号强度动态调整，确保信号的有效捕获。 - 低通滤波和放大电路：去除高频噪声，增强信号的信噪比。 - 直流偏置电路：保证信号稳定，防止零点漂移。 - 液晶显示电路：实时显示血氧饱和度和其他相关数据。 - 电源：提供系统所需的稳定电源。 2. 软件设计： - 时序控制：编写程序产生必要的时序，精确控制光源驱动电路的工作。 - 数据采集与处理：实现对检测到的信号进行数字化采集，以及结果显示在液晶屏上。 - 增益调节：通过软件编程实现信号增益的动态调整，适应不同环境条件。 - 数字滤波技术：利用数字滤波算法降低噪声干扰，改善基线稳定性。 - 运动伪影消除：采用自学习阈值判别方法，有效抑制因患者运动产生的干扰。 - 特征点提取：运用五点差分法识别脉搏波的关键特征，如峰值和谷值。 3. 数值定标： 在硬件系统和信号处理完成后，通过实验对测量仪进行校准，以确保测量精度。数值定标过程旨在获取最准确的定标参数，使测量结果在实际应用中具备可信度。 本文的研究工作不仅涉及到了单片机的硬件电路设计和嵌入式软件开发，还涵盖了生物医学信号处理和传感器技术，为非侵入式、连续实时的血氧饱和度监测提供了技术基础。通过C8051F021单片机的强大功能和高效性能，实现了血氧饱和度测量仪的便携性和准确性，对医疗设备的创新和军事应用具有积极意义。