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（1）脉搏信号检测与提取
用脉搏记录仪器描绘脉搏波图像已有百余年的历史。1860年法国人研制了杠杆脉搏描记器，成为现代脉象描记的基础。脉象仪的总体构成包括脉象信号检测，信号预处理和信号分析三个环节。我国医务界约从50年代初就开始了用西方传来的脉搏描记技术，使脉象图形化。近十多年来，已经研制出了许多性能各异的脉象仪，各类脉搏描记器最关键和差异较大的部分就是脉象传感器的研制。从测量原理上讲，脉象传感器可分为机械式、压电式、光电容式等多种。
（2）脉搏信号处理与特征提取
目标信号检测的关键是提取信号的特征。在实际中,目标信号总是淹没在大量的杂波或干扰中,而且目标信号的幅值或功率较杂波或干扰信号可能还低得多,这就需要进行有效的信号处理。
时域分析法：目前国内对脉象信号的特征提取方法,多数采用时域分析法,即在时间方向上分析波动信号的动态特征,通过对主波、重搏前波、重搏波的高度、比值、时值、夹角、面积值的参量分析,找出某些特征与脉象变化的内在联系。时域分析法包括直观形态法、多因素识脉法、脉象速率图法、脉图面积法。直观形态法。
频域分析法：频域分析主要是通过离散快速傅里叶变换,将时域的脉搏波曲线变换到频域,得到相应的脉搏频谱曲线,通过频谱曲线的特征分析,从中提取与人体生理病理相应的信息,实现脉象分类。与时域分析不同, 脉搏信号的频域特征可分辨性好, 因此80年代以来国内外一些学者开始在频域内对脉搏信号进行分析, 初步取得了有意义的结果。这种从频域和能量的角度来分析脉搏信号的思想是十分正确的。我们从能量角度研究了几种不同疾病脉搏信号的特征频域特征和差异, 利用频域分析的延伸技术——倒谱与同态解卷,首次估计出了人体脉搏系统的传递函数, 分析了脉搏系统的频率特性。
时频联合分析法：是把一维信号或系统表示成一个时间和频率的二维函数,时频平面能描述出各个时刻的谱成分。常用的时频表示方法有短时傅立叶变换和小波变换(WT) 。
短时傅立叶变换(STFT)方法：是一种广义情形,是一种线性时频表示方法,它依赖于被分析信号的线性特性,即信号的频谱与在数据中提供正弦成分的幅度成线性比例。其最主要的优点是容易实现、计算简洁有效,而它主要的缺陷是时间和频率分辨率在整个时频平面上固定不变。另外的限制是对一个特殊的信号,需要一个特殊的窗才能得到最佳分辨率。
小波变换(WT)：是另外一种重要的线性时频表示,它在时频平面上具有可变的时间和频率分辨率,把FT 中的正弦基函数修改成在整个时频平面上具有可变时频分辨率的基函数,使得它在高频区域能够提供高的时间分辨率,而在低频区域能够提供高的频率分辨率。小波变换这种独特的能力使其成为分析脉搏这种非平稳信号的有力工具。在目前已知的小波函数中,复值调制的Gaussian 函数是使用最高的小波之一。
1.3 论文结构安排
本文首先对方案的选择做了详细的论证与设计。本设计用到的主要核心部件是AT89C2051，为了加深对该单片机的了解，本文详细介绍了该单片机的内部结构图以及它的复位电路和振荡电路。该电路为了采集脉搏波信号用到了光电传感器，并对光电传感器的信号拾取，信号放大做了较为详细的介绍，因为采集到的光电信号比较弱，所以用到了二级放大，经过二级放大后的波形经过整形电路，将脉冲信号传送到单片机，经CPU的计数、比较最终将结果显示出来。
2 方案原理及设计
2.1 方案原理介绍及论证
正常人的脉搏次数是每分钟60～90次（婴儿为90～120次,老年人则为100～150次), 这种频率信号属于低频范畴.因此,脉搏测试仪是用来测量低频信号的装置,它的基本功能要求是:
要把人体的脉搏数(振动)转换成电信号,这就需要借助传感器。对转换后的电信号要进行放大、滤波和整形处理，以保证后续电路能正常对其进行进一步的加工和处理。脉搏测试仪要能在几秒左右测出脉搏跳动次数，并作出是否报警的判断。报警的上、下限及对象选择可以通过多路开关调节。总之，脉搏测试仪的核心是要对低频信号在固定的短时间计数，最后以数字形式显示出来。可见，脉搏测试仪的主要组成部分是计数器和数字显示器。
脉搏传感器的作用是将脉搏信号转换为相应的点冲信号。脉搏传感器是脉搏象检测系统中重要的组成部分，其性能的好坏直接影响到后置电路的处理和结构的显示。目前典型的脉搏传感器有以下三种：光电类、压阻类和压电类。在这三种目前采用最多的是压电类传感器，近年来, 光电检测技术在临床医学应用中发展很快, 这主要是由于光能避开强烈的电磁干扰, 具有很高的绝缘性, 且可非侵入地检测病人各种症状信息。用光电法提取指尖脉搏光信息受到了从事生物医学仪器工作的专家和学者的重视。
图3-1 AT89C2051的内部结构图
此外,从AT89C2051内部结构图也可看出,其内部结构与8051内部结构基本一致（除模拟比较器外）,引脚RST、XTAL1、XTAL2的特性和外部连接电路也完全与51系列单片机相应引脚一致,但P1口、P3口有其独特之处。
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图3-2 复位电路图
时钟电路工作后，在REST管脚上加两个机器周期的高电平，芯片内部开始进行初始复位（如图2—3）。
3.5 振荡电路
图3-3 振荡电路图
图5-3 中断子程序流程图
6 总结
本设计通过数模混合电路设计实现了对脉搏信号的实时测定，并能发出警告。整个电路尽量考虑到各方面的因素，做到线路简单，减小电磁场干扰，充分利用集成芯片，弥补分离元器件的精度不足。甚至还可以以该设计为基础加载其他功能，使其功能和结构更加完善，扩展至对人体其他生理状态的测定。
对于此次设计，我自己感觉学到了很多东西。不仅是新知识的学习，更重要的是我学会了如何去运用已有的知识，深刻体会到了基础知识的重要性，更懂得了闭门造车是行不通的。
通过这次设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力。我觉得做毕业设计同时也是对课本知识的巩固和加强，平时看课且还可以记本时，有时问题老是弄不懂，做完设计，那些问题就迎刃而解了。而住很多东西。比如PLC的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，主要是因为没有动手实践过吧！认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。作为毕业的学生，能够搞这样的关于PLC技术的设计，确实从中学到了很多的知识。在项目设计方面，打破了以往单纯为解决问题的观念，树立了良好的项目设计思想。在内容设计方面，比较深入的学习了PLC方面的知识，补充了自己知识上的不足，更重要的是给自己找到了一个发展的方向。
在这个过程中，受到了我们老师和同学的热切关注和耐心辅导，特别朱璐瑛老师对我进行了系统的讲解和指导，对设计提出了很多建设性的意见及建议，对我的设计起到了指导性和决定性的作用，使我深刻的体会到了良师益友给我带来的帮助，在此表示深深的感谢！
毕业设计，就是为了让我们把已有的知识加以融会贯通，在此次设计中我们运用的都是以前学过的知识数字电子技术、模拟电子技术、测控电路和ORCAD等。然而这在以前，它们都是零散的，在此次设计中，一个脉搏测试仪就让我们把它们联系了起来。在设计电路时才真正弄懂了ORCAD的模拟功能是用来做什么的，对分频、倍频的概念才有了宏观的认识，明白了到了作为做仪器开发的工作人员的辛苦。
总之，亲自动手是课堂学习的延续，电子领域随时随地都在发生着翻天覆地的变化，现有的知识储备总是落后于科技的发展脚步，我们只有不断学习新知识，才能做到在面对新课题时游刃有余。
附录
总电路
致 谢
在这次毕业设计的过程中，我的指导老师蔡老师给予了我很大的帮助，提供了相关的资料，对我的作品给予了指导和支持。使我顺利圆满的完成了此次毕业设计。在此，向老师表示衷心的感谢！同时，也要感谢学院提供计算机等设施，使我的设计得以顺利完成。
寒窗几载，春花秋实。大学四年是我一生的重要阶段，是学习专业知识及提高各方面能力的重要阶段。从跨入大学的校门的那一刻起我就把这一信念做为人生的又一座右铭。
我的论文作品不是很成熟，还有很多不足之处。但是这次做论文的经历使我终身受益。我感受到做论文是要真正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的潜力，没有自己的研究，就不会有所突破，那也就不叫论文了。期望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。
最后，再次感谢学院给了我们机会，以及电子信息工程学院的各位老师和许多的朋友、同学在各个方面给予了我很多的帮助和支持，谢谢你们！
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