2。1。1 主控芯片方案

方案一：采用的是传统的AT89C51单片机作为主控芯片。此芯片具有价格便宜、集成度高、操作简单、功耗低等特点。

方案二：采用的是MSP430F149系列单片机作为主控芯片。此单片机是一款高性能、低功耗的16位单片机，具有非常强大的功能，且内置12位高速ADC模数转换器。但其价格比较昂贵，而且是TPFQ贴片封装，不利于焊接，需要PCB制板，大大增加了成本和开发周期。

方案三：采用的是STC12C5A60S2系列单片机作为主控芯片。此芯片内置ADC模数转换器和SPI总线接口，并且内部时钟不分频，可达到1MPS。

从性能和价格上综合考虑，最终选择方案一，即采用AT89C51作为本系统的主控芯片。

2。1。2 传感器方案

方案一：压电式脉搏传感器是利用压电陶瓷通过脉搏的跳动来实现对脉搏信号的采集的，随着人体心脏的跳动，人体手腕的脉搏和颈部的脉搏搏动都比较明显，将压电式脉搏传感器紧贴在手腕或者颈部，当脉搏跳动时，压电陶瓷片便会产生相应的信号，压电传感器将测得的信号转换成相应的脉冲信号并对该信号进行整形、放大、滤波，最后送入显示器件进行计数和显示，就能对脉搏进行实时的检测。 

目前，被人们使用最多的是压电式的HK-2000系列的传感器，其外观如图2。1所示，这种传感器是压电式传感器的代表，该种采用高度集成化工艺将力敏元件(PVDF压电膜)、灵敏度温度补偿元件、感温元件、信号调理电路集成在传感器内。压电式原理采集信号，模拟信号输出，输出同步于脉搏波动的脉冲信号，脉搏波动一次输出一正脉冲。该产品可用于脉率检测，如运动、健身器材设备中的心率测试[10]。

图2。1 HK-2000脉搏传感器

方案二：声电式传感器的作用是将气体、液体或者固体中传播的机械振动转换成电信号。因而，它也属于力学量传感器。它的制作材料一般由不定性无烟煤颗粒或压电陶瓷构成，颗粒式声电传感器的优点是耐用、成本低、容易制作，弊端是颗粒的机械磨损和接触表面上的瞬间电弧会使颗粒慢慢老化，从而导致杂音大、性能不稳定、结果非线性。

声电式检测方法是利用微音传感器将人体的振动的声音转换成电信号。此种方法的优点是微音传感器可利用现有的驻极体或电容式话筒，但其后面的电路必须要采取一些措施将环境的声音干扰信号滤去。

方案三：根据朗伯-比尔定律，物质在一定波长处的吸光度和它的浓度成正比。当恒定波长的光照射到人体组织上时，通过人体组织吸收、反射衰减后测量到的光强将在一定程度上反映了被照射部位组织结构特征[11]。 

人体脉搏主要是由人体动脉舒张和收缩产生的，人体组织半透明度会随着心脏的跳动而发生改变。当血液因心脏收缩而送到人体组织时，人体组织的半透明度会减小；当血液因心脏舒张而流回心脏时，人体组织的半透明度会增加。经医学临床研究发现，在人体手指指尖组织中，分布着大量的毛细血管，动脉成分含量高，并且指尖对于人体其他组织而言，厚度相对较薄，透过手指后检测到的光强相对变化较大，加上手指比较灵活，检测起来比较方便，因此通常选择人体指尖作为光电式脉搏传感器的测量部位。 

在医学上把手指组织分成皮肤、肌肉、骨骼等非血液组织和血液组织两部分，经研究发现，非血液组织对光的吸收频率是恒定不变的，在血液中，静脉血的搏动相对于动脉血而言是非常微弱的，测量时可以忽略不计。所以动脉血的充盈被认为是光透过手指后强度