图3.8 二阶滤波器
3.3 第二级放大电路的设计
第二级放大采用同相放大器[24],其电路图为
R1——RFVO
VIRP+图3.9 同相放大器电路
其闭环电压增益
RFAVF=1+R1 （3-3）
输入电阻 Ri=ric （3-4） 输出电阻 R0=0 （3-5）
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平衡电阻 RP=R1//RF （3-6） 其中，ric为运放本身同相端对地的共模输入电阻，一般为108欧姆。
同相放大器具有输入阻抗高，输出阻抗很低的特点，广泛用于前置放大级。若RF≈0，R1=∞（开路），则为电压跟随器，与晶体管电压跟随器（射极输出器）相比，集成运放的电压跟随器的输入阻抗更高，几乎不从信号源吸取电流；输出阻抗更小，可视作电压源，是较理想的阻抗变换器。
在设计时，选用的运放为TL082，该运放具有较小的输入偏置电压和偏移电流，输出设有短路保护，输入级有较高的输入阻抗，完全可以达到设计要求。同时，设定RF=100K,R1=1K,
RF由AVF=1+R1 （3-7）
可以得到第二级的放大倍数为101倍,可以实现系统所要达到的放大参数。 第二级放大电路的电路图如图3.10所示。
图3.10 第二级放大器电路
3.4 整形电路
由于单片机只能检测到数字信号，因此，经过信号调理电路后得到的模拟信号必须转换为数字信号。这里有两个方案可以选择。
方案一: 使用三极管进行整形.
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图3.11 三极管整形电路
方案二：使用施密特触发器[25]来实现整形。
只要使用一个施密特触发器，就可以实现对于信号的整流作用。
由于三极管的调试较为复杂，且工作性能不如施密特触发器稳定，所以我们选用施密特触发器。现在的施密特触发器一般分为由555芯片构成和用TTL电路构成两种。使用由555芯片构成的施密特触发器，结构简单，使用方便，因此选用555芯片来完成该项任务。
由555芯片构成的施密特触发器如图3.12所示。
图3.12 555施密特触发器电路图
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使用施密特触发器后，其输入输出波形的变化如图3.13所示。
图3.13 施密特触发器工作波形
由于VCC=5V，所以，当输入电压大于2/3VCC，也就是3.33V时，电路就可以输出高电平，然后一直持续到1/3VCC，也就是1.67V时，电路开始输出低电平。在前面的电路中，脉搏信号被转化为5V左右的信号，经过实验验证，脉搏信号在本级可以被转化为能被单片机识别的数字信号。
图3.14 整形电路
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3.5 定时计数电路的设计
在这里，单片机要实现对脉搏信号的处理。在检测到第一个脉冲到达时，开启定时器，然后在下一个脉冲到达时，关闭计时器，如此就可以求得一次心跳所需要的时间，然后由该周期就可以得到一分钟的脉搏数。
考虑到单片机要实现以上功能，选择使用AT89S51来构成电路。AT89S51[27]是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash片内程序存储器，128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。
此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。
经过整形的信号由单片机的INT0口输入，使用单片机的外部中断0。单片机的P0口作为数据口，与显示屏相接，来输出单片机所计算的脉搏值。单片机的P2.5，P2.6,P2.7口接到液晶屏的控制端，来控制单片机工作。设置定时/计数器1屏蔽，定时/计数器0工作方式为16位计数器，并对中断做出定义[28]。
定时计数电路如图3.15所示。
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