当前位置:文档之家› 基于对单片机的脉搏测量仪的设计

基于对单片机的脉搏测量仪的设计

基于对单片机的脉搏测量仪的设计
基于对单片机的脉搏测量仪的设计

摘要

脉搏波所呈现出来的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息,能反映出人体心血系统中许多生理疾病的血流特征。根据人体脉搏信号特征,本论文设计了一种基于单片机的脉搏测量系统。

系统采用红外发射与接收二极管充当脉搏传感器来采集脉搏信号。首先将采集到的信号通过低通滤波与放大电路对脉搏信号进行处理,然后,将放大的脉搏信号通过整形电路进行电压基准变化,在经过一次放大电路对整形后的脉搏信号进行放大,将信号转换为AT89S52单片机易于处理的脉冲信号。通过单片机编程对脉冲信号进行处理,测量出一分钟内的脉搏次数,最终在数码管中直观的显示出来。

为了节省时间,一般不会作一分钟的测量,通常是测量10秒钟时间内的脉搏数,再把结果乘以6即得到每分钟的脉搏数。发光二极管可以通过发光的形式显示脉搏的跳动。

关键词:脉搏测量仪;AT89S52;LED;信号处理

The Design of Pulse Measurement Instrument Based on

Single Chip Microcomputer

ABSTRACT

Comprehensive information form, strength, speed and rhythm of the pulse wave show, can reflect the human cardiovascular system flow characteristic in many physiological diseases. According to the characteristics of the human pulse signals, this paper designed a pulse measurement system based on mcu.

System uses infrared emitting and receiving diode acts as a pulse sensor to collect the pulse signal. Firstly, the collected signal through low-pass filtering and amplifying circuit for pulse signal processing, then, the pulse signal amplification of the voltage reference change through the shaping circuit, after an amplifying circuit amplifies the pulse signal after shaping, the signal is converted into AT89S52 microcontroller manageable pulse signal. Processing through the MCU programming on the pulse signal, measured the pulse of one minute, times, finally in the digital tube display.

In order to save time, generally not as a measure of a minute, often is the number of pulse measurement 10 seconds, then the result is multiplied by 6 to obtain the pulse number per minute. Light emitting diode can be displayed by light pulse.

Key words: Pulse measuring instrument; AT89S52; LED; Signal processing

目录

摘要 ............................................................... I ABSTRACT ............................................................ I I 第一章绪论 (1)

1.1 脉搏测量仪介绍 (1)

1.2 脉搏测量仪的应用 (1)

1.3 本设计所要实现的目标 (2)

1.4 本文的设计方案:采用以单片机为核心的控制方案 (2)

第二章主要器件介绍 (3)

2.1 单片机的选择 (3)

2.1.1 AT89S52简介 (3)

2.1.2 AT89S52的特点 (3)

2.1.3 AT89S52引脚功能说明 (4)

2.2 传感器的选择 (6)

2.2.1 红外发光二极管简介 (7)

2.2.2 光敏三极管简介 (7)

2.3 驱动芯片的选择 (8)

2.3.1 74LS245简介 (8)

2.3.2 74LS04简介 (8)

2.4 显示器的选择 (9)

2.4.1 三位共阳八段数码管简介 (9)

2.4.2 八段数码管字形表 (10)

第三章系统硬件设计 (11)

3.1 设计原理 (11)

3.2 外围电路 (11)

3.2.1 电源电路 (11)

3.2.2 复位电路 (12)

3.2.3 晶振电路 (13)

3.2.4 脉搏信号采集放大电路 (13)

3.2.5 LED显示电路 (14)

第四章系统软件设计 (16)

第五章软件调试及仿真 (17)

5.1 软件编译 (17)

5.1.1 工程的创建 (17)

5.1.2 单片机的选择 (17)

5.1.3 程序的编译 (18)

5.2 系统仿真测试 (19)

第六章结论 (21)

参考文献 (22)

致谢 (23)

附录A (24)

附录B (25)

第一章绪论

1.1 脉搏测量仪介绍

脉搏测量仪是用来测量一个人脉搏跳动次数的电子仪器,也是心电图的主要组成部分,因此,在现代医学上具有非常重要的作用。随着人们生活环境和经济条件的改善,以及文化素质的提高,其生活方式,保健需求以及疾病种类、治疗措施等发生了明显的变化。但在目前,我国的心脑血管疾病仍呈逐年上升趋势。其发病率和死亡率均居各种疾病之首,是人类死亡的主要原因之一。而脉搏测量仪在预防和发现这些疾病中有着至关重要的作用。

从脉搏波中提取人体的生理病理信息作为临床诊断和治疗的依据,历来都受到中外医学界的重视。几乎世界上所有的民族都用过“摸脉”作为诊断疾病的手段,中医中脉诊在“望、闻、问、切”四诊中占有非常重要的地位。脉搏是常见的生理现象,蕴含着丰富的人体生理病理信息。脉搏波所呈现出的形态(波形)、强度(波幅)、速率(波速)和节律(周期)等方面的综合信息,在很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征,因此对脉搏波的采集和处理具有很高的医学价值和应用前景。

1.2 脉搏测量仪的应用

20世纪50年代初,朱颜将脉搏器引入到中医脉诊的客观化研究方面。此后随着机械和电子技术的发展,中医脉象仪方面的研究进展很快,尤其是七十年代中期,天津、上海、江西等地相继成立了跨学科的脉象研究协作组织,多学科共同合作促使其进入了一个新的发展水平。脉象探头式样很多,有单部、三部、单点、多点、刚性接触式、软性接触式、气压式、硅杯式、液态汞、液态水、子母式等组成。脉象探头的主要原件有应变片、压电晶体、单晶硅、光敏元件、PVDF压电薄膜等。其中以单部单点应变片最为广泛,不过近年来正在向三部多点式方向设计[1]。

目前脉搏测量仪在许多领域被广泛利用,除了应用与医学领域,如无创心血管功能检测、妊高症检测、脉率检测等等,商业应用也不断发展,如运动、健身器材中心的心率测试都用到了先进的脉搏测量仪[2]。

1.3 本设计所要实现的目标

基于AT89S52单片机脉搏测量仪设计要求如下: (1)要求通过手指测量脉搏跳动。 (2)准确测量出1分钟内的脉搏跳动次数。 (3)通过数码管显示出1分钟内脉搏跳动的次数。 (4)发光二极管通过发光的形式显示脉搏的跳动。

1.4 本文的设计方案:采用以单片机为核心的控制方案

基于AT89S52单片机的脉搏测量仪由电源电路、复位电路、晶振电路、AT89S52单片机、脉搏感应电路、脉搏信号处理电路、脉搏次数显示电路以及脉搏显示发光二极管组成,系统框图如图1-1所示。

图1-1 基于A T89S52单片机脉搏测量仪系统框图

复位电路

晶振电路 电源电路

AT89S52 单片机

脉搏信号采集电路

脉搏跳动显示

第二章主要器件介绍

2.1 单片机的选择

本次设计单片机选用ATMEL公司的AT89S52单片机。

2.1.1 AT89S52简介

AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储技术制造,与工业8031、80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程(IPS 下载),亦适用于常规编程器[3]。

图2-1 AT89S52单片机实物图

2.1.2 AT89S52的特点

AT89S52的主要特点:

(1)8k字节Flash;

(2)256字节RAM;

(3)32 位I/O 口线;

(4)看门狗定时器;

(5)2 个数据指针;

(6)三个16 位定时器/计数器;

(7)一个6向量2级中断结构;

(8)全双工串行口;

(9)片内晶振及时钟电路。

另外,AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。8 位微控制器8K 字节在系统可编程[4]。

2.1.3 AT89S52引脚功能说明

AT89S52具有以下标准功能:8k字节Flash,256字节RAM,32 位I/O 口线,看门狗定时器,2 个数据指针,三个16 位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口,片内晶振及时钟电路。另外,AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下,CPU 停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。其引脚图如图2-2所示。

图2-2 AT89S52引脚图

各引脚功能说明:

P0 口:P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口,每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时,引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时,P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下,P0不具有内部上拉电阻。在flash编程时,P0口也用来接收指令字节;在程序校验时,输出指令字节。程序校验时,需要外部上拉电阻。

P1(P1.0~P1.7)口:P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口,P1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(I IL)。

P2(P2.0~P2.7)口:P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口,P2 输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(I IL)。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器(例如执行MOVX @DPTR)时,P2 口送出高八位地址。在这种应用中,P2 口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址(如MOVX @RI)访问外部数据存储器时,P2口输出P2锁存器的内容。在flash编程和校验时,P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。

P3(P3.0~P3.7)口:P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口,P3 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时,内部上拉电阻把端口拉高,此时可以作为输入口使用。作为输入使用时,被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因,将输出电流(I IL)。P3口亦作为AT89S52特殊功能(第二功能)使用,如下表所示。在flash编程和校验时,P3口也接收一些控制信号。

表2-1 P3口第二功能表

引脚第二功能特性

P3.0 串行输入口RXD

P3.1 串行输出口TXD

P3.2 外中断0

P3.3 外中断1

P3.4 定时/计数器0

P3.5 定时/计数器1

P3.6 外部存储器写选通

P3.7 外部存储器读选通

RST:复位输入。当振荡器工作时,RST引脚出现两个机器周期以上高电平将是单片机复位。

ALE/PROG:当访问外部程序存储器或数据存储器时,ALE(地址锁存允许)输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下,ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号,因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是:每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储器编程期间,该引脚还用于输入编程脉冲(PROG)。如有必要,可通过对特殊功能寄存器(SFR)区中的8EH单元的D0位置位,可禁止ALE操作。该位置位后,只有一条MOVX 和MOVC指令才能将ALE激活。此外,该引脚会被微弱拉高,单片机执行外部程序时,应设置ALE禁止位无效。

PSEN:程序储存允许(PSEN)输出是外部程序存储器的读选通信号,当AT89S52由外部程序存储器取指令(或数据)时,每个机器周期两次PSEN有效,即输出两个脉冲,在此期间,当访问外部数据存储器,将跳过两次PSEN信号。

EA/VPP:外部访问允许,欲使CPU仅访问外部程序存储器(地址为0000H-FFFFH),EA端必须保持低电平(接地)。需注意的是:如果加密位LB1被编程,复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平(接VCC端),CPU则执行内部程序存储器的指令。FLASH存储器编程时,该引脚加上+12V的编程允许电源VPP,当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。

XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。

XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。

中断源:AT89S52 有6个中断源。两个外部中断(INT0 和INT1),三个定时中断(定时器0、1、2)和一个串行中断[5]。

2.2 传感器的选择

本次设计选用的传感器由红外发光二极管和光敏三极管组成。采用GaAs红外发光二极管作为光源时,可基本抑制由呼吸运动造成的脉搏波曲线的漂移。红外接收三极管在红外光的照射下能产生电能,它的特性是将光信号转换为电信号。在本设计中,红外接收三极管和红外发射二极管相对摆放以获得最佳的指向特性[6]。

图2-3透射式光电传感器

2.2.1 红外发光二极管简介

红外线发光二极管由红外辐射效率高的材料(常用砷化镓GaAs)制成PN结,外加正向偏压向PN结注入电流激发红外光。光谱功率分布为中心波长830~950nm,半峰带宽约40nm左右。其最大优点是可以完全无红暴,或仅有微弱红暴(红暴为有可见红光)而延长使用寿命。通常应用红外发射管波长:850nm、870nm、880nm、840nm、980nm。辐射强度(POWER)与输入电流(I f)成正比,辐射强度与发射距离成反比[6]。

图2-4 红外发光二极管

2.2.2 光敏三极管简介

光敏三极管又称光电三极管,采用半导体制作工艺制成的具有NPN或PNP结构的半导体管,它是一种光电转换器件。基本原理是光照到PN结上时,吸收光能并转换为电能。当光敏三极管加上反向电压时,管子中的反向电流随着光照强度的改变而改变,光照强度越大,反向电流越大[7]。

图2-5 光敏三极管

2.3 驱动芯片的选择

本设计采用74系列中的74LS245作为数码管驱动器,集成芯片74LS04作为数码管反相器。

2.3.1 74LS245简介

74LS245是我们常用的芯片,用来驱动LED或者其他的设备,它是8路同相三态双向总线收发器,可双向传输数据。74LS245还具有双向三态功能,既可以输出,也可以输入数据。当8051单片机的P0口总线负载达到或超过P0最大负载能力时,必须接入74LS245等总线驱动器。当片选端/CE低电平有效时,DIR=“0”,信号由 B 向 A 传输;(接收)DIR=“1”,信号由 A 向 B 传输;(发送)当CE 为高电平时,A、B均为高阻态。由于P2口始终输出地址的高8位,接口时74LS245的三态控制端1G和2G接地,P2口与驱动器输入线对应相连。P0口与74LS245输入端相连,E端接地,保证数据线畅通。8051的/RD和/PSEN相与后接DIR,使得RD且PSEN有效时,74LS245输入(P0.1←D1),其它时间处于输出(P0.1→D1)[8]。

图2-6 74LS245引脚图

2.3.2 74LS04简介

74LS04是6非门(反相器),它的工作电压是5V,内部含有6个CMOS反相器,74LS04的作用就是反相把1变成0。集成芯片74LS04的引脚图如图2-7所示。

图2-7 74LS04引脚图

2.4 显示器的选择

本设计采用3位共阳八段数码管作为显示器。

2.4.1 三位共阳八段数码管简介

三位数码管显示分为共阴和共阳两种显示方式,共阴就是把abcdefg这7个发光二极管的负极连接在一起并接地,它们的7个正极接到7段译码驱动电路74LS245的相对应的驱动段上;本设计采用共阳显示电路,即把abcdefg的7个发光二极管的正极连接在一起并接到5V电源上,其余的7个负极接到74LS245相应的abcdefg输出端上。

无论是共阴还是共阳,都需要加限流电阻,否则会烧坏七段译码管。限流电阻的选取是:5V电源电压减去发光二极管的工作电压除以10mA到15mA所得的数即为限流电阻的值。发光二极管的工作电压一般在1.8V~2.2V,为计算方便,通常选2V,发光二极管的工作电流选取在10~20mA[9]。

图2-8 三位共阳八段数码管结构图

2.4.2 八段数码管字形表

字形表是通过对字形的编码,由八段数码管实现字符的显示。表2-2列出了字符“0”至字符“9”的对应字型码[10]。

表2-2 共阳极字形表

字符

DP G F E D C B A 字型码

2 1 0 1 0 0 1 0 0 0xA4 4 1 0 0 1 1 0 0 1 0x99 9 1 0 0 1 0 0 0 0 0x90

5 1 0 0 1 0 0 1 0 0x92 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0xF9 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0xC0 7 1 1 1 1 1 0 0 0 0xF8

6 1 0 0 0 0 0 1 0 0x82 8 1 0 0 0 0 0 0 0 0x80 3 1 0 1 1 0 0 0 0 0xB0

第三章系统硬件设计

3.1 设计原理

根据系统总体的设计方案,本设计的工作原理为:电源电路为单片机以及其他模块提供标准5V电源;晶振模块为单片机提供时钟标准,使系统各部分能协调工作;复位电路模块为单片机提供复位功能;单片机作为主控制器,根据输入信号对系统进行相应的控制;红外发射和接收模块用来检测脉搏信号;信号变换模块用来把红外接收头接收到的脉搏信号进行放大和滤波,以便单片机进行处理;显示模块用来显示具体的脉搏测量结果,它会记录脉搏一分钟的跳动次数;发光二极管可以通过发光的形式显示脉搏的跳动。下面给出各个部分的硬件电路设计方案。

3.2 外围电路

本设计选用单片机AT89S52作为核心控制器件,结合电源电路、晶振电路、复位电路、红外发射和接收电路、信号放大和整形电路和脉搏显示电路等外围辅助电路,可以实现基本的脉搏测量并显示的功能。

其总电路图见附录A。

3.2.1 电源电路

本次设计的电源电路为+5V稳压电源,其电路如图3-1所示。

图3-1 电源电路原理图

该稳压电源电路利用晶体管作为调整元件和负载串联,调整元件看做是可变电阻,从输出电压中提取全部或部分电压调节调整管所呈现的电阻来维持输出电压基本不变。它的输出电压可以随意连续调节,输出电流也可达到很大,稳压精度较高[11]。

稳压电源电路主要是由变压器、三端集成稳压器7805、整流电路、滤波电路组成。变压器是利用电磁感应原理进行变换交流电压、阻抗和电流的器件;三端稳压器可靠性高、精度高、电路实现简单且价格低廉,可以实现可靠的直流稳压电源;整流电路采用全桥式整流桥,即利用四个二极管两两并联后接入输出电压;电容滤波电路即在输出端并联一个电容器。

3.2.2 复位电路

单片机在启动时都需要复位,以使CPU及系统各部件处于确定的初始状态,并从初态开始工作。89系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片内的施密特触发器中的。当系统处于正常工作状态时,且振荡器稳定后,如果RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期(24个振荡周期)以上,则CPU就可以响应并将系统复位。单片机系统的复位方式有:手动按钮复位和上电复位。

不管是单片机刚接上电源还是断电后或发生故障后均要进行复位的操作。通常采用手动复位和上电自动复位的组合,在通电瞬间,电容C通过电阻R充电,RST端出现正脉冲,用于复位。复位电路如图3-2所示。

图3-2 复位电路原理图

3.2.3 晶振电路

单片机是一种时序电路,必须提供脉冲才能正常工作。MCS-51系列单片机内部都有一个时钟振荡电路,只需外接晶振源,就可以产生一定频率的时钟信号送到单片机的内部各个单元,决定单片机的工作速度。XTAL1和XTAL2脚分别构成单片机片内振荡电路的反相放大器的输入端和输出端,外接石英晶体X1和振荡电容C1、C2构成并联谐振电路。

晶振是石英振荡器的简称,英文名为Crystal,是利用石英晶体(SiO2晶体)的压电效应制成的一种谐振器件;两个振荡电容C1、C2是分别接在晶振的两个脚和对地的电容,本设计分别选用12.0MHz的标准石英晶振和两个22pF的电容。晶振电路如图3-3所示。

图3-3 晶振电路原理图

3.2.4 脉搏信号采集放大电路

目前脉搏波检测系统有以下几种检测方法:光电容积脉搏波法、液体耦合腔脉搏传感器、压阻式脉搏传感器以及应变片式脉搏传感器。本设计采用了光电法,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,且可非侵入的检测病人各种症状信息,具有结构简单、无损伤、精度高、可重复好等优点[12]。

脉搏主要由人体动脉舒张和收缩产生的,在人体指尖组织中的动脉成分含量高,而且指尖厚度相对其他人体组织而言比较薄,透过手指后检测到的光强相对较大,因此测量部位选择在人体指尖。手指组织可以分为皮肤、肌肉、骨骼等非血液组织和血液组织,其中非血液组织的光吸收量时恒定的,而在血液中,静脉血的搏动相对于动脉血时十分微弱的,可以忽略。因此可认为光透过手指后的变化仅由动脉血的充盈而引起的,那么在恒定波长的光源照射下,通过检测透过手指的光强可以间接测量到人体的脉搏信号[13]。

脉搏传感器出来的电压信号较弱,一般在毫伏级,需要对其进行放大。所以设计信号放大电路,将脉搏传感器出来的信号进行放大,使之成为一个幅值适当的信号,便于后续电路的处理。

电路原理图如图3-4所示,其中包含了脉搏采集电路、低通放大电路、二级放大电路和整形电路。

图3-4脉搏信号采集放大电路原理图

3.2.5 LED显示电路

LED显示电路如图3-5所示,当P3.1、P3.3、P3.4送来的信号为低电平时,74LS04导通,对应位选通。P0.0到P0.7送来低电平时,对应段选通。分别显示数字0到9。

图3-5 显示电路原理图

基于单片机的脉搏测量仪的设计

于单片机的脉搏测量仪的设计 摘要 脉搏波所呈现出来的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息,能反映出人体心血系统中许多生理疾病的血流特征。根据人体脉搏信号特征,本论文设计了一种基于单片机的脉搏测量系统。 系统采用红外发射与接收二极管充当脉搏传感器来采集脉搏信号。首先将采集到的信号通过低通滤波与放大电路对脉搏信号进行处理,然后,将放大的脉搏信号通过整形电路进行电压基准变化,在经过一次放大电路对整形后的脉搏信号进行放大,将信号转换为AT89S52单片机易于处理的脉冲信号。通过单片机编程对脉冲信号进行处理,测量出一分钟内的脉搏次数,最终在数码管中直观的显示出来。 为了节省时间,一般不会作一分钟的测量,通常是测量10秒钟时间内的脉搏数,再把结果乘以6即得到每分钟的脉搏数。发光二极管可以通过发光的形式显示脉搏的跳动。 关键词:脉搏测量仪;AT89S52;LED;信号处理

目录 引言 (1) 第1章绪论 (2) 1.1 脉搏测量仪介绍 (2) 1.2脉搏测量仪的应用 (2) 第2章主要器件介绍 (3) 2.1 单片机的选择 (3) 2.1.1 AT89S52简介 (3) 2.1.2 AT89S52特点.................................................................................................... . (3) 2.1.3 AT89S52引脚功能说明 (4) 2.2 传感器的选择 (6) 2.2.1 红外发光二极管简介 (6) 2.2.2光敏三极管简介 (7) 2.3 驱动芯片的选择 (7) 2.3.1 74LS245简介 (7) 2.3.2 74LS04简介 (8) 2.4 显示器的选择 (9) 2.4.1 三位共阳八段数码管简介 (9) 2.4.2 八段数码管字形表 (9) 第3章系统硬件设计 (10) 3.1 设计原理 (10) 3.2 外围电路 (10) 3.2.1 电源电路...................................... 错误!未定义书签。 3.2.2 复位电路 (11) 3.2.3 晶振电路 (12) 3.2.4 脉搏信号采集放大电路.......................... 错误!未定义书签。 3.2.5 LED显示电路.................................. 错误!未定义书签。第4章系统软件设计.. (14) 第5章软件调试及仿真 (15) 5.1 软件编译......................................................................................... 错误!未定义书签。 5.2单片机的选择 (17) 5.3系统仿真测试 (16) 结论 (18) 参考文献 (19) 致谢 (20) 附录一 (20) 附录二 (21)

接口实验报告-基于51单片机的脉搏温度测试系统-

摘要 接口实验报告 题目:脉搏波体温自动采集系统院(系):电子工程与自动化学院 专业:仪器仪表工程 学生姓名: 学号: 指导老师:李智 职称:教授 20 年8月28日 I

摘要 本文介绍了一种基于51单片机的心率体温采集系统。首先介绍了51系列单片机的内部相关配置、工作原理以及编程方法,其次介绍了温度传感器PT100的相关测温方法以及通过红外光电传感器TCRT5000对射的方法来抓取人体脉搏信号。此次设计的电路部分主要包括:传感测量电路、放大电路、滤波整形电路、AD转换电路、控制电路、电源供电电路等。上位机为通过VC编程界面。通过上位机按键控制,将PT100及TCRT5000输入的微弱信号进行放大整形,最后AD采集转换传送给单片机,在上位机界面上显示相关体温及心率信息。 本次硬件设计基于比较稳定可行、低成本的设计思想,软件设计采用模块化的设计方法,并且详细分析了红外传感器TCRT5000应用于心率测量上以及PT100应用于温度测量上的原理及优点,阐述了其他各配合电路的组成与工作特点,并且通过仿真进行电路的可行性验证,最后完成实物电路的设计,使得本次课题的预期结果得以实现。 关键词:51单片机;传感器;仿真;AD转换

Abstract Abstract This paper introduced a heart rate and body temperature acquisition system that based on 51 single chip microcomputer. First the internal configurations of 51 single chip microcomputer are introduced. And the paper also tell how 51 single chip microcomputer works and how can we program on it. Then the method of using temperature sensor PT100 to get body temperature is introduced, and we use infrared photoelectric sensor TCRT5000 to get the pulse signal of human body.The design of the circuit mainly comprises sensing circuit, amplifying circuit, filtering and shaping circuit, AD converting circuit, counting and displaying circuit, controlling circuit, power supplying circuit and so on. When the keyboard is pressed, the system starts to get signal. The small signal from PT100 and TCRT5000 will be amplified and shaped. Then ad converter will change the analog signal into digital signal and send to 51 single chip microcomputer. At last LCD1602 will display the information of body temperature and heart rate. Keywords: Piezoelectric sensors;control circuit;counters;Multisim2001 simulation software control circuit. III

(最新版)基于单片机的脉搏测量仪的设计开题报告毕业论文

本科毕业设计 ( 论文) 开题报告 题目: 基于单片机的脉搏测量仪 的设计 课 题 类 型:设计丁实验研究□论文口 学 生 姓 名: 学 号: 专 业 班 级: 学 院: 信息工程学院 指 导 教 师: 开 题 时 间 年月日 开题报告内容与要求 一、毕业设计(论文)内容及研究意义(价值) 随着科技发展的不断提高, 生命科学和信息科学的结合越来越紧密, 出现了各种新 颖 的脉搏测量仪器,特别是电子脉搏仪的出现,使脉搏测量变得非常方便。 脉诊在我 国已具有

2600 多年临床实践,是我国传统中医的精髓,但祖国传统医学采用“望、闻、问、切”的手段进行病情诊断,受人为的影响因素较大,测量精度不高。科技的创新,脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法,脉搏测量可利用电子仪器测量出精度更就的数据。人体脉搏信号中包含丰富的生理信息,也逐渐引起了临床医生的很大兴趣,达到了方便、快捷、准确的测量脉搏的目的。随着电子测量技术的迅速发展,现代电子测量仪器以极快的速度向数字化、自动化的方向发展。制成的脉搏测量仪器性能良好,结构简单,有较好的应用和推广价值。 脉搏测量仪的设计,必须是通过采集人体脉搏变化引起的一些生物信号,然后把生物信号转化为物理信号,使得这些变化的物理信号能够表达人体的脉搏变化,最后要得出每分钟的脉搏次数,就需要通过相应的硬件电路及芯片来处理物理变化并存储脉搏次数。在硬件设计中一般的物理信号就是电压变化。本系统的组成包括传感器、信号处理、单片机电路、显示电路、键盘输入等部分。 二、毕业设计(论文)研究现状和发展趋势(文献综述) 随着科学技术的发展,脉搏测量技术也越来越先进,对脉搏的测量精度也越来越高,国内外先后研制了不同类型的脉搏测量仪,脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法,脉搏测量可利用电子仪器测量出精度更就的数据。人体脉搏信号中包含丰富的生理信息,也逐渐引起了临床医生的很大兴趣,达到了方便、快捷、准确在测量脉搏的目的。随着电子测量技术的迅速发展,现代电子测量仪器以极快的速度向数字化、自动化的方向发展。制成的脉搏测量仪器性能良好,结构简单,有较好的应用和推广价值。而其中关键是对脉搏传感器的研究。起初用于体育测量的脉搏测试集中在对接触式传感器的研究,利用此类传感器所研制的指脉、耳脉等测量仪各有其优缺点。指脉测量比较方便、简单,但因为手指上的汗腺较多,指夹常年使用,污染可能会使测量灵敏度下降:耳脉测量比较干净,传感器使用环境污染少,容易维护。但因耳脉较弱,尤其是当季节变化时,所测信号受环境温度影响明显,造成测量结果不准确。过去在医院临床监护和日常中老年保健中出现的日常监护仪器,如便携式电子血压计,可以完成脉搏的测量,但是这种便携式电子血压计利用微型气泵加压橡胶气囊,每次测量都需要一个加压和减压的过程,存在体积庞大、加减压过程会有不适、脉搏检测的精确度低等缺点。 脉搏测量仪的发展主要向以下几个趋势发展: (1)自动测量脉搏并且对所得到的脉搏进行自动分析。目前很多脉搏测量仪都具有检测

基于单片机的心率计设计

目录 摘要 (3) 英文摘要 (3) 1 引言 (4) 1.1 心率计的研究背景和意义 (4) 1.2 心率计的研究现状及发展动态 (4) 2 方案论证及元器件选择 (5) 2.1 研究内容及设计指标 (5) 2.2 方案设计与论证 (5) 2.2.1 传感器的选择与论证 (5) 2.2.2 信号处理方案选择和论证 (7) 2.2.3 单片机系统选择和论证 (8) 2.2.4 显示模块选择和论证 (9) 2.3元器件选择及其功能介绍 (9) 2.3.1单片机AT89S52 (9) 2.3.2红外传感器 (11) 2.3.3双运算放大器LM358N (11) 2.3.4 LCD12864 (12) 3 硬件系统设计 (13) 3.1 系统设计框图 (13) 3.2 信号采集电路 (14) 3.3 信号放大电路 (15) 3.3.1一级信号放大电路 (15) 3.3.2 电源模块设计 (16) 3.4 信号比较电路 (17) 3.5 LCD显示电路 (18) 3.6 记忆电路 (18) 3.7 键盘电路 (19) 4 软件设计 (19) 4.1 测量计算原理 (20) 4.2 主程序流程图 (20)

4.3 中断程序流程图 (21) 4.4 定时器T0,T1的中断服务程序 (21) 5 系统测试与结果分析 (22) 5.1 测试方法和仪器 (22) 5.2 仿真与焊接阶段 (23) 5.2.1 仿真阶段 (23) 5.2.2 焊接与完成阶段 (23) 5.3 测试数据与结果分析 (25) 5.3.1测量结果与分析 (25) 5.3.2几种主要系统干扰和影响 (27) 结束语 (28) 参考文献 (29) 附录一:心率计电路图 附录二:部分程序

基于51单片机的心率体温测试系统

摘要 本文介绍了一种基于51单片机的心率体温采集系统。首先介绍了51系列单片机的内部相关配置、工作原理以及编程方法,其次介绍了温度传感器PT100的相关测温方法以及通过红外光电传感器TCRT5000对射的方法来抓取人体脉搏信号。此次设计的电路部分主要包括:传感测量电路、放大电路、滤波整形电路、AD转换电路、计数显示电路、控制电路、电源供电电路等。通过按键开始测试,将PT100及TCRT5000输入的微弱信号进行放大整形,最后AD采集转换传送给单片机,在LCD1602上显示相关体温及心率信息。 本次硬件设计基于比较稳定可行、低成本的设计思想,软件设计采用模块化的设计方法,并且详细分析了红外传感器TCRT5000应用于心率测量上以及PT100应用于温度测量上的原理及优点,阐述了其他各配合电路的组成与工作特点,并且通过仿真进行电路的可行性验证,最后完成实物电路的设计,使得本次课题的预期结果得以实现。 关键词:51单片机;传感器;仿真;AD转换 -I

Abstract This paper introduced a heart rate and body temperature acquisition system that based on 51 single chip microcomputer. First the internal configurations of 51 single chip microcomputer are introduced. And the paper also tell how 51 single chip microcomputer works and how can we program on it. Then the method of using temperature sensor PT100 to get body temperature is introduced, and we use infrared photoelectric sensor TCRT5000 to get the pulse signal of human body.The design of the circuit mainly comprises sensing circuit , amplifying circuit, filtering and shaping circuit, AD converting circuit, counting and displaying circuit, controlling circuit, power supplying circuit and so on. When the keyboard is pressed, the system starts to get signal. The small signal from PT100 and TCRT5000 will be amplified and shaped. Then ad converter will change the analog signal into digital signal and send to 51 single chip microcomputer . At last LCD1602 will display the information of body temperature and heart rate. Keywords: Piezoelectric sensors;control circuit;counters;Multisim2001 simulation software control circuit. -II

基于51单片机的心率计设计选题的目的和意义

选题的目的和意义: 在中医四诊(望、闻、问、切)中,脉诊具有非常重要的位置。它是我国传统医学中最具特色的一项诊断方法,历史悠久,内容丰富,是中医“整体观念”、“辨证论证”基本精神的体现与应用。医院的护士每天都要给住院的病人把脉记录病人每分钟心跳数,方法是用听诊器放在胸口处,根据心脏的跳动进行计数。为了节省时间,一般不会作1分钟的测量,通常是测量10秒内的心跳数,再把结果乘以6得到每分钟的心跳数,这样做还是比较费时,而且精度也不高。为了更方便以及更精确地反应出心率地正常与否,人类发明出了脉搏计。大大的翻遍了人类对于心脏类疾病的预防和治疗。脉搏波所呈现出的形态(波形)、强度(波幅)、速率(波速)和节律(周期)等方面的综合信息,在很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征,因此对脉搏波采集和处理具有很高的医学价值和应用前景。 国内外对本课题涉及问题的研究现状: 脉搏测量仪日常生活中已经得到了非常广泛的应用。早在1860年Vierordt 创建了第一台杠杆式脉搏描记仪,五十年代末,有人研制出以酒石酸钾钠压电晶片为换能器的脉搏描在我们的记器,将中医寸、关、尺的脉搏,通过换能器转换为电能加以放大描记,初步确定了中医弦脉、滑脉、平脉等的特征图形,1959年,进行高血压弦脉及其机制的研究。 六十年代初研制的“20型三线脉象仪”,首次实现了寸、关、尺三部切脉国内20世纪50年代初朱颜将脉搏仪引用到中医脉诊的客观化研究方面。此后随着机械及电子技术的发展,国内外在研制中医脉象仪方面进展很快,尤其是70年代中期,国内天津、上海、江西等地相继成立了跨学科的脉象研究协作组,多学科共同合作促使中医脉象研究工作进入了一个新的境界。脉象探头式样很多,有单部、三部、单点、多点、刚性接触式、软性接触式、气压式、硅杯式、液态汞、液态水等多种形式。目前脉搏测量仪在多个领域被广泛应用,除了应用于医学领域,如无创心血管功能检测、妊高症检测、中医脉象、脉率检测等等,商业应用也不断拓展,如运动、健身器材中的心率测试都用到了技术先进的脉搏测量仪。压力的任意调节和客观定量测定,以及与指感基本一致的压力脉象波型的描记。该仪器在临床试用取得大量的实验数据。之后,全国各地陆续研制出各种不同换能器(如半导体硅应变片换能器,电感式压力换能器,电阻抗式换能器)的脉象仪,不断提高换能器的灵敏度,精确度,并改进探头的造型。近年来有些单位还将声像图仪、频谱分析应用于中医脉象研究。七十年代初,中国医学科学院分院利用电子学的新进展,研制出性能较好的脉搏图机,所描记的脉搏图能反映出十余种脉象。为用脉搏图形识别这些脉搏打下了初步基础。七十年代末北京中医学院采用测量脉搏图参数,进行系统分析,来描述弦、滑、细、平等脉象的脉搏图特征,从定性推进到定量。八十年代初魏韧提出多因素脉图识别法,将切脉时医师的应指感觉分解为八种成分,其不同组合构成各种脉象。还研制出MTY-A型脉图仪,在传统的波形图外尚可描记各种取脉压力下的脉搏幅度趋势图及脉管粗细图,认为可综合上述八种指感成分,因而能反映出所有各种脉象。几乎世界上所有的民族都用过"摸脉"作为诊断疾病的手段。脉搏波所呈现出的形态(波形)、强度(波

基于单片机的脉搏测量仪的设计

意义:医院的护士每天都要给住院的病人把脉记录病人每分钟脉搏数,方法是用手按在病人腕部的动脉上,根据脉搏的跳动进行计数。为了节省时间,一般不会作1分钟的测量,通常是测量10秒钟时间内心跳的数,再把结果乘以6即得到每分钟的心跳数,即使这样做还是比较费时,而且精度也不高。而该系统以AT89C51单片机为核心,以红外发光二极管和光敏三极管为传感器,并利用单片机系统内部定时器来计算时间,由光敏三极管感应产生脉冲,单片机通过对脉冲累加得到脉搏跳动次数,时间由定时器定时而得。系统运行中能显示脉搏次数和时间,系统停止运行时,能够显示总的脉搏次数和时间。 目的:实现脉搏波的实时存储并可实现与上位机( PC 机) 的实时通讯,作为多参数病人中心监护系统的一个模块完成心率检测和脉搏波形显示。 2.1 光电脉搏测量仪的结构 光电脉搏测量仪是利用光电传感器作为变换原件,把采集到的用于检测脉搏跳动的红外光转换成电信号,用电子仪表进行测量和显示的装置。本系统的组成包括光电传感器、信号处理、单片机电路、数码显示、电源等部分。 1.光电传感器 即将非电量(红外光)转换成电量的转换元件,它由红外发射二极管和接收三极管组成,它可以将接收到的红外光按一定的函数关系(通常是线性关系)转换成便于测量的物理量(如电压、电流或频率等)输出。 2.信号处理 即处理光电传感器采集到的低频信号的模拟电路(包括放大、滤波、整形等)。 3. 单片机电路 即利用单片机自身的定时中断计数功能对输入的脉冲电平进行运算得出心率(包括 AT89C51、外部晶振、外部中断等)。 4.数码显示 即把单片机计算得出的结果用8位LED数码管静态扫描来显示,便于直接准确无误的读出数据。 5. 电源 即向光电传感器、信号处理、单片机提供的电源,可以是5V-9V的交流或直流的稳压电源。

心率计51单片机代码.doc

#include "STC12C5A.h" #include "SMG.h" #define FSOC 24000000L #define T1MS (65536-FSOC/12/1000) sbit LED0 = P0^0; unsigned int count=0;计时标志数 unsigned int xinlv=0;心率计算器 unsigned char seg[10] = {0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6}; sbit HC595_RST = P0^6; sbit HC595_SCK = P0^4; sbit HC595_RCK = P0^5; sbit HC595_DAT = P0^7;

外部中断代码void Exti0_Init() { IT0 = 1; //下降沿触发 TCON.0=1 EX0 = 1; //开外部中断0 IE.0=1 EA = 1; //开总中断 } void Exit0_ISR() interrupt 0 { Xinlv++; LED0=0; delay_ms(2); LED0=1; } 定时器代码void Timer0_Init() { TMOD = 0x01; TR0 = 1; //16位定时器工作方式 TH0 = T1MS>>8; TL0 = T1MS; ET0 = 1; //打开定时器0中断 EA = 1; //打开总中断 } void Timer0_ISR() interrupt 1 { unsigned int temp; count++; TH0 = T1MS>>8; TL0 = T1MS; if(count=5000) temp=Xinlv; for{} SMG_Display(temp); }

基于单片机的心率设计设计

基于单片机的心率设计设计

毕业设计(论文)题目心率监测系统设计

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名:日期: 指导教师签名:日期: 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名:日期:

学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:日期:年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名:日期:年月日 导师签名:日期:年月日

基于单片机的心率计设计毕业设计论文

基于单片机的心率计设计 摘要 心率是指单位时间内心脏搏动的次数,包含了许多重要的生理、病理信息,特别是与心脑血管相关的信息,是生物医学检测中一个重要的生理指标,也是临床常规诊断的生理指标;因此迅速准确地测量心率便显得尤为重要。随着医疗水平和人们生活水平的提高,快速、准确、便携式心率计便成为一种新的发展趋势,同时伴随着单片机技术的发展,基于单片机的便携式心率计便不失为一个好的选择。 本心率计共有三大部分,分别为:传感器部分、信号处理部分、单片机控制部分。传感器部分采用光电式传感器实现对信号采集;信号处理部分则采用放大、滤波、波形变换等方法实现信号的有效处理;而单片机部分则实现对心率的计数和显示功能。通过这三部分的有效组合初步实现对人体心率的一个有效计数。 信号采集采用光电式传感器通过对手指末端透光度的监测,实现信号的采集;信号放大则采用四运放运算放大器LM324,波形变换采用555定时器构成反向施密特触发器;单片机控制模块则采用AT89C51微处理器和相关元器件通过C语言编程实现计数和显示功能。 关键词:心率,光电式传感器,信号处理,AT89C51

DESIGN OF HEART RATE METER BASED ON MCU ABSTRACT Heart rate is refering to the number in unit time of the heart beating, contains many important physiological and pathological information, especially information associated with cardiovascular, biomedical detection an important physiological indexes, and routine clinical diagnosis of physiological indexes; so quickly and accurately measuring heart rate appears to be particularly important. With the improvement of medical level and people's living standards, rapid, accurate and portable heart rate meter has become a new trend, accompanied by the development of SCM technology, will not be regarded as a good choice of meter based on microcontroller portable heart rate. Heart rate meter consists of three parts, respectively: sensor part, signal processing part, MCU control part. Part of the sensor using photoelectric sensor achieved the signal of the signal acquisition; signal processing part uses the amplification, filtering, waveform transform method to effectively d eal with; and part of SCM is to achieve counting on heart rate and display function. Through the effective combination of these three parts, an effective count of human heart rate is realized.. Signals were collected using photoelectric sensor through the monitoring of the degree of light at the end of a finger, to realize the signal acquisition; signal amplification four operational amplifier LM324 operational amplifier is used, the waveform transform the 555 timer constitute reverse Schmitt trigger; MCU control module is used AT89C51 microprocessor and related components by C language programming counting and display function. KEY WORDS: heart rate, sensor photoelectric, signal processing, AT89C51

基于单片机的脉搏测试仪的设计

龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/5e10828104.html, 基于单片机的脉搏测试仪的设计 作者:刘莹李娜冯暖 来源:《中小企业管理与科技·下旬》2011年第01期 摘要:人体脉搏波包含了许多重要的生理和病理信息,尤其是与人体心血管系统相关的信息,所以它是生物医学检测中的一个重要的生理指标。中外医学对脉搏的研究都很重视。因此,对脉搏波的准确、快速而方便地检测,成为临床医学中的一个非常重要的研究方向。而高质量脉搏信号的获取和有效的脉搏信号处理方法对与疾病相关的参数的计算分析起着决定性的作用。这里介绍的智能人体心率检测装置可以实现人体指端的无创测量,测试过程简单,能精确测量出心跳次数,实现数据显示上、下限报警功能。 关键词:单片机脉搏测试仪 1 装置组成及工作原理 此设计以单片机AT89C2051为核心,由光电传感器采集脉搏信号,经过前置放大电路、滤波电路、积分和比较电路后得到与脉搏相关的脉冲信号,该脉冲信号作为中断信号交由单片机进行脉冲周期的计算。然后得出每分钟的脉搏搏动次数(即心率),并在数码管上显示心率,同时利用软件实现上下限报警功能,在测量数据超过正常范围(如大于180次/min或小于45次/min)时进行报警以提醒医生注意。 2 装置硬件电路设计 2.1 传感器及信号处理电路 由于在人体指尖组织中的动脉成分含量高,而且指尖厚度相对其他人体组织而言比较薄,透过手指后检测到的光强相对较大,因此光电式脉搏传感器的测量部位在人体指尖。将一对红外发射与接收探头置于手指两侧,当动脉血管随心脏周期性的收缩和舒张,动脉血管的血液容积随之发生变化时,红外接收探头便接收到随心脏周期性地收缩和舒张的动脉搏动光脉冲信号,从而采集到心脏搏动信号。 检测心率的传感器采用红外对管HRl068C-05Y2和PT331C。由于从人体手指采集到的生理信号十分微弱,其幅度一般在微伏到毫伏的数量级范围,而且在测试过程中由于肢体动作以及较强的工频干扰而产生大量的噪声。同时要将采集到的脉搏信号经过前置级放大电路进行高倍放大,这就要求电路具有高增益和高共模抑制比,至少在80dB以上,即集成运放要有很高的共模抑制比和极低的零漂等,所选的电阻参数要尽量精确。放大电路由电阻网络和OP07组成。 由于内外噪声及50Hz工频干扰等因素,即使电路具有很高的共模抑制比,但是脉搏信号非常微弱,淹没在于扰信号中,由于脉搏信号主峰频率在1Hz左右,能量较强的分量也在

基于单片机的心率计设计

目录 摘要 (3) 英文摘要 (3) 1 引言 (4) 1.1 心率计的研究背景和意义 (4) 1.2 心率计的研究现状及发展动态 (4) 2 方案论证及元器件选择 (5) 2.1 研究内容及设计指标 (5) 2.2 方案设计与论证 (5) 2.2.1 传感器的选择与论证 (5) 2.2.2 信号处理方案选择和论证 (7) 2.2.3 单片机系统选择和论证 (8) 2.2.4 显示模块选择和论证 (9) 2.3元器件选择及其功能介绍 (9) 2.3.1单片机AT89S52 (9) 2.3.2红外传感器 (11) 2.3.3双运算放大器LM358N (11) 2.3.4 LCD12864 (12) 3 硬件系统设计 (13) 3.1 系统设计框图 (13) 3.2 信号采集电路 (14) 3.3 信号放大电路 (15) 3.3.1一级信号放大电路 (15) 3.3.2 电源模块设计 (16) 3.4 信号比较电路 (17) 3.5 LCD显示电路 (18) 3.6 记忆电路 (18) 3.7 键盘电路 (19) 4 软件设计 (19) 4.1 测量计算原理 (20) 4.2 主程序流程图 (20)

4.3 中断程序流程图 (21) 4.4 定时器T0,T1的中断服务程序 (21) 5 系统测试与结果分析 (22) 5.1 测试方法和仪器 (22) 5.2 仿真与焊接阶段 (23) 5.2.1 仿真阶段 (23) 5.2.2 焊接与完成阶段 (23) 5.3 测试数据与结果分析 (25) 5.3.1测量结果与分析 (25) 5.3.2几种主要系统干扰和影响 (27) 结束语 (28) 参考文献 (29) 附录一:心率计电路图 附录二:部分程序

基于51单片机的脉搏心率测量仪-参考论文

基于51单片机的脉搏测量仪 摘要:脉搏心率测量仪在我们的日常生活中已经得到了非常广泛的应用。为了提高脉搏心率测量仪的简便性和精确度,本课题设计了一种基于51单片机的脉搏心率测量仪。系统以STC89C51单片机为核心,以红外反射式传感器ST188为检测原件,并利用单片机系统部定时器来计算时间,由红外反射式传感器 ST188感应产生脉冲,单片机通过对脉冲累加得到脉搏心率跳动次数,时间由定时器定时而得。系统运行中能显示脉搏心率次数和时间,系统停止运行时,能够显示总的脉搏心率次数和时间。经测试,系统工作正常,达到设计要求。 关键词:脉搏心率测量仪;STC89C51单片机;红外反射式传感器 一脉搏心率测量仪系统结构 脉搏心率测量仪的设计,必须是通过采集人体脉搏心率变化引起的一些生物信号,然后把生物信号转化为物理信号,使得这些变化的物理信号能够表达人体的脉搏心率变化,最后要得出每分钟的脉搏心率次数,就需要通过相应的硬件电路及芯片来处理物理变化并存储脉搏心率次数。在硬件设计中一般的物理信号就是电压变化。 1.1 光电脉搏心率测量仪的结构 光电脉搏心率测量仪是利用光电传感器作为变换原件,把采集到的用于检测脉搏心率跳动的红外光转换成电信号,用电子仪表进行测量和显示的装置。本系统的组成包括光电传感器、信号处理、单片机电路、数码管显示电路、电源等部

分。 1.光电传感器 即将非电量(红外光)转换成电量的转换元件,它由红外发射二极管和红外接收三极管组成,它可以将接收到的红外光按一定的函数关系(通常是线性关系)转换成便于测量的物理量(如电压、电流或频率等)输出。 2.信号处理 即处理光电传感器采集到的低频信号的模拟电路(包括放大、滤波、整形等)。 3. 单片机电路 即利用单片机自身的定时中断计数功能对输入的脉冲电平进行运算得出心率(包括STC89C51、外部晶振、外部中断等)。 4.数码管显示电路 即把单片机计算得出的结果用四位一体数码管显示出来。 5. 电源 即向光电传感器、信号处理、单片机提供的电源,采用直流5V电源供电。 1.2工作原理 本设计采用单片机STC89C51为控制核心,实现脉搏心率测量仪的基本测量功能。脉搏心率测量仪硬件框图如下图2.1 所示:

压电传感器SC0073脉搏测量仪设计讲解

大连民族学院机电信息工程学院 自动化系 单片机系统课程设计报告 题目:脉搏测量仪设计 专业:自动化 班级:自动化103 学生姓名:王宏刚,勾延伟,金文杰 指导教师:陈晓云,张秀春 设计完成日期:2012年11月28日

目录 1任务分析和性能指标 (1) 1.1任务分析 (1) 1.2性能指标 (1) 2总体方案设计 (2) 2.1硬件方案 (2) 2.1.1传感器 (2) 2.1.2 信号处理 (2) 2.1.3 单片机 (2) 2.1.4 电源 (2) 2.2软件方案 (2) 3硬件设计与实现 (4) 3.1前置放大电路 (4) 3.2二阶有源滤波电路 (4) 3.3波形整形电路 (5) 3.4单片机接口电路 (6) 4软件设计与实现 (7) 4.1主程序 (7) 5 调试及性能分析 (8) 5.1调试分析 (8) 总结 (9) 参考文献 (10) 附录1 元器件清单 (11) 附录2 调试系统照片 (12) 附录3源代码 (13)

1任务分析和性能指标 1.1任务分析 医院的护士每天都要给住院的病人把脉记录病人每分钟脉搏数,方法是用手按在病人腕部的动脉上,根据脉搏的跳动进行计数。为了节省时间,一般不会作1分钟的测量,通常是测量10秒钟时间内心跳的数,再把结果乘以6即得到每分钟的心跳数,即使这样做还是比较费时,而且精度也不高。为了提高脉搏测量的精确与速度,多种脉搏测量仪被运用到医学上来,从而开辟了一条全新的医学诊断方法。 随着科学技术的发展,脉搏测量技术也越来越先进,对脉搏的测量精度也越来越高,国内外先后研制了不同类型的脉搏测量仪,而其中关键是对脉搏传感器的研究。 动态微压传感器是一种高性能、低成本的压电式小型压力传感器,产品采用压电薄膜作为换能材料,动态压力信号通过薄膜变成电荷量,在经传感器内部放大电路转换成电压输出。该传感器具有灵敏度高,抗过载及冲击波能力强,抗干扰性好、操作简便、体积小、重量轻、成本低等特点,广泛应用于医疗、工业控制、交通、安全防卫等领域。但人体的生物信号多属于强噪声背景下的低频的弱信号, 脉搏波信号更是低频微弱的非电生理信号,因此必需经过放大和后级滤波以满足采集的要求。 1.2性能指标 系统能准确测量人的脉搏次数,一分钟误差不超过1次,有直观的显示系统。系统要求有自己设计电路部分。

基于单片机的脉搏测量器设计

东北石油大学课程设计 2013年7 月7 日

东北石油大学课程设计任务书 课程:单片机的控制系统课程设计 题目:基于单片机的脉搏测量器设计 专业:自动化姓名:学号:1006011401 主要内容、基本要求、主要参考资料等 主要内容: 基于单片机的脉搏测量器设计,主要内容如下: 1、要求通过手指测量脉搏跳动; 2、准确测量出1分钟内脉搏跳动的次数; 3、通过数码管显示出1分钟内脉搏跳动的次数; 4、通过发光二极管显示脉搏的跳动。 基本要求: 1、熟悉51系列单片机系统的基本构成和工作原理。 2、设计并实现具有复位功能的单片机最小系统。 3、掌握51系列单片机I/O、定时器等操作方法。 4、掌握单片机的一般编程技巧。 参考资料: 1、张毅刚.单片机原理及应用[M].北京:高等教育出版社,2010. 2、蔡美琴.MCS-51系列单片机系统及其应用[M].北京:高等教育出版社,2004. 3、朱国富,廖明涛,王博亮.袖珍式脉搏波测量仪[J].电子技术应用.1998年.第1期. 4、刘云丽,徐可欣等.微功耗光电式脉搏测量仪[J].电子测量技术.2005年.第2期. 5、程咏梅,夏雅琴,尚岚.人体脉搏波信号检测系统[J].北京生物医学工程.2006年.第 25卷 完成期限2013-7-7 指导教师 专业负责人 2013年6月28日

目录 第1章绪论 0 第2章系统结构及主要元器件 0 2.1 系统结构 0 2.2 元器件清单 0 2.3 单片机AT89S52功能介绍 0 2.4 半导体发光二极管工作原理、特性及应用 (3) 第3章硬件设计 (4) 3.1 单片机复位电路设计 (5) 3.2 单片机晶振电路设计 (5) 3.3 红外发射和接收电路的设计 (6) 3.4 7SEG-MPX4-CC与单片机接口电路 (7) 3.5 电路原理图 (8) 第4章软件设计 (9) 4.1 程序流程图 (10) 4.2 程序清单 (10) 第5章系统仿真及调试 (12) 5.1系统Proteus仿真图 (12) 结论 (14) 参考文献 (15)

基于单片机心率计程序

#include #include // 包含头文件 #define uint unsigned int #define uchar unsigned char #define ulong unsigned long //宏定义 #define LCD_DATA P0 //定义P0口为LCD_DATA sbit LCD_RS =P2^5; sbit LCD_RW =P2^6; sbit LCD_E =P2^7; //定义LCD控制引脚 sbit Xintiao =P3^2 ; //脉搏检测输入端定义 sbit speaker =P2^4; //蜂鸣器引脚定义 void delay5ms(void); //误差0us void LCD_WriteData(uchar LCD_1602_DATA); /********LCD1602数据写入***********/ void LCD_WriteCom(uchar LCD_1602_COM); /********LCD1602命令写入***********/ void lcd_1602_word(uchar Adress_Com,uchar Num_Adat,uchar *Adress_Data); /*1602字符显示函数,变量依次为字符显示首地址,显示字符长度,所显示的字符*/ void InitLcd();//液晶初始化函数 void Tim_Init(); uchar Xintiao_Change=0; // uint Xintiao_Jishu; uchar stop; uchar View_Data[3]; uchar View_L[3]; uchar View_H[3]; uchar Xintiao_H=100; //脉搏上限 uchar Xintiao_L=40; //脉搏下限 uchar Key_Change; uchar Key_Value; //按键键值 uchar View_Con; //设置的位(0正常工作,1设置上限,2设置下限) uchar View_Change; void main() //主函数 { InitLcd(); Tim_Init();

相关主题
相关文档 最新文档