C8051F021单片机驱动的脉搏血氧饱和度测量仪研制

本文主要探讨了基于C8051F021单片机的脉搏血氧饱和度测量仪的设计与实现，涉及到血氧仪的关键技术，包括硬件电路设计、软件编程以及数值定标。 血氧饱和度是衡量人体血液中氧气含量的重要指标，尤其在医疗和军事领域具有重要意义。传统的血氧饱和度测量方法可能对患者造成创伤，而基于光电检测技术的无创连续测量方法则日益受到关注。本文中，作者游荐波在导师刘希顺指导下，利用C8051F021单片机为核心，设计了一款脉搏血氧饱和度测量仪。 硬件电路设计是该仪器的基础，主要包括以下几个部分： 1. 光驱动电路：用于产生红光和红外光信号，这两类光信号通过皮肤照射到血液中，分别由三极管Q1、Q4、Q6（红光）和Q2、Q5、Q3（红外光）控制导通，通过发光二极管发射，并由探测器接收。 2. 程序控制增益调节电路：适应不同光照强度和血氧饱和度变化，调整信号的敏感度。 3. 低通滤波和放大电路：用于去除噪声，增强脉搏信号。 4. 直流偏置电路：确保信号稳定。 5. 液晶显示电路：显示测量结果。 6. 电源：为整个系统提供稳定的电源。 软件设计主要包括以下几个功能： 1. 时序控制：生成控制光源的时序，切换红光和红外光的照射。 2. 数据采集：捕获光信号的变化，反映血流中的氧合状态。 3. 液晶显示：实时显示血氧饱和度和其他相关信息。 4. 增益调节：通过编程实现信号增益的动态调整。 5. 数字滤波：减少噪声干扰和基线漂移。 6. 运动伪影消除：采用自学习阈值判别方法，减少因肢体运动引起的测量误差。 7. 脉搏波特征点提取：通过五点差分法确定脉搏波的关键点，用于计算血氧饱和度。 在硬件系统和信号处理完成后，还需要进行数值定标，通过实验验证测量精度，获取最准确的定标参数，以确保在实际应用中测量结果的可信度。 关键词：单片机，血氧饱和度，脉搏血氧测定法 这篇硕士论文详细介绍了血氧饱和度测量仪的研制过程，涵盖了从硬件设计到软件编程的各个环节，对于理解光电血氧测量技术和单片机在医疗设备中的应用具有重要的参考价值。