安徽农业大学
毕业论文（设计）
论文题目：基于单片机的脉搏仪设计
姓名：学号：10168140
院系：信息与计算机学院专业：电子信息工程
指导教师：职称：教授
中国·合肥
二〇一五年五月
安徽农业大学学士学位论文（设计）开题报告
目录
1 引言 (1)
2 设计思想 (2)
3 系统硬件选择方案 (3)
3.1 各模块的选择与论证 (3)
3.1.1 单片机的选择 (3)
3.1.2 显示模块的选择 (3)
3.1.3 传感器的选择 (4)
3.2 概述 (5)
4 系统的硬件电路设计 (5)
4.1 设计原理 (5)
4.2 单片机主控模块 (5)
4.2.1 单片机引脚和结构 (6)
4.2.2 STC89C52的中断系统 (10)
4.2.3 STC89C52的最小系统设计 (10)
4.3 LCD液晶显示屏 (11)
4.3.1 液晶显示原理介绍 (11)
4.3.2 液晶模块简介 (12)
4.3.3 显示器与单片机的链接 (12)
4.4 信号的采集与处理 (13)
4.4.1 光电传感器 (14)
4.4.2 放大滤波整形电路 (14)
5 系统软件设计 (16)
5.1软件流程设计 (16)
5.2 软件功能设计 (17)
6 系统调试 (18)
6.1 硬件调试 (18)
6.2 软件调试 (19)
6.3 全系统测试 (19)
6.3.1 整机测试 (19)
6.3.2 误差分析 (20)
7 结束语 (21)
英文摘要 (22)
致谢 (23)
附录1 元件清单 (24)
附录2 原理图、PCB图与仿真图 (25)
附录3 程序 (28)
基于单片机的脉搏计设计
学生：丁超越指导教师：孟浩
（安徽农业大学信息与计算机学院中国合肥 233036）
摘要：本文介绍了一个基于STC89C52单片机的脉搏检测计数系统，该系统以STC89C52为核心，通过该单片机系统内部的定时器来计算时间，在使用时，光电传感器ST188感应然后产生信号，单片机STC89C52将经过放大滤波以及整形后的信号相加得到脉搏跳动次数。在该检测系统中，还接入了一个LED指示灯，可以通过观察灯的敏感闪烁可以确定测量值是否准确。经过对不同人群的分类检测，该系统工作运行正常，初步达到了在做本设计之前所预想的技术要求。整个系统首先利用红外传感器检测光电信号并将其转换成对应的脉冲信号，然后，将该信号通过整形电路，再经过一次放大电路从而达到对整形后的脉搏信号放大的目的，最后将转换完成的信号输入单片机内，经过处理后，便可以测出每分钟的脉搏跳动次数，并将结果显示在液晶显示屏上。一般来说，我们将10s测得的脉搏数乘6从而得到1min的脉搏数，从而达到减少时间，是整个测量系统方便快捷的目的。关键词：脉搏测量仪，光电传感器，STC89C52，LCD显示器
1 引言
我国是一个有着悠久历史和丰富文化的国家。在历史遗产中，中医无疑是一件绚丽的瑰宝。在中医的理论中，四诊“望闻问切”是诊治疾病的首要程序，所谓“切”就是之摸脉象。世界上几乎所有的民族都有通过“切脉”来诊断疾病的历史，脉搏波在波形、波幅、波速和周期等方面提供出的信息在很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理和病理与其相关的血流特征，随着人们生活水平的提高，我国的心脑血管疾病的发病率呈逐年上升趋势，其死亡率和致残率均居各种疾病之首，是人类死亡的主要原因之一。因此，脉搏测量工作无论在中医和现代医学上具有至关重要的地位。脉搏测量仪是一种可以快速便捷测量脉搏跳动次数的电子仪器，也是心电图仪的主要组成部分。除此之外，脉搏测量仪还在许多其他领域被广泛利用。如无创心血管功能检测、妊高症检测、脉率监测等等，在
商业方面也在不断发展，例如iWatch的上市，智能手表与智能手环越来越进入我们的日常生活。众所周知，这些商品最大的卖点就是心率与脉搏的测算。通过观测脉搏信号的改变，可以及时有效的观察人体健康的变化。此类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[1]。在本设计的测量过程中，由于脉搏跳动原因导致的血液投光新不同，既有脉搏时透光性弱，无脉搏是透光性强。传感器把得到的信号通过运放整形后输入单片机。在本系统中，单片机是核心器件，利用其内部的定时器来计算时间，光电传感器是感应器件，它将测得的信号放大整形后传输给单片机，最后累加信号得到脉搏跳动的次数。
2 设计思想
本系统设计主要实现的目标有：测量脉搏、观察脉搏、测算脉搏、显示脉搏等功能。
1)测量脉搏：通过手指来测量感应脉搏跳动。
2)观察脉搏：通过发光二级管的亮灭来显示脉搏的跳动规律。
3)测算脉搏：通过计算得到1分钟内脉搏跳动的次数。
4)显示脉搏：通过发光二极管吧脉搏跳动次数显示出来。
基于单片机STC89C52的脉搏计由电源电路、复位电路、STC89C52单片机、晶振、脉搏感应电路、信号处理电路、显示电路和观察脉搏跳动的发光二极管组成。
图2-1 本设计系统框图
3 系统硬件选择方案
本系统的总体设计由单片机、LCD1602、光电传感器ST188、运放模块等构成。
图3-1 系统运行流程图
3.1 各模块的选择与论证
本设计的主要模块主要包括主控单片机模块、显示模块、传感器模块。下面对各个模块的选型进行初步论证。
3.1.1 单片机的选择
对于单片机的选型有两种初步方案。
方案一：
采用TI公司在1996年推向市场的MSP430系列单片机，该单片机具有16位超低功率的混合信号处理器，在它的内部集成了很多电路。包括模拟电路、数字电路、和微处理器，这些集成电路提供了非常强大的功能。但是它的价格比较昂贵，在一般的开发设计中不适合使用它[2]。
方案二：
采用51单片机系列。所有兼容Intel 8031指令系统的单片机统称为51单片机，此系列的单片机具有高的可靠性、低廉的价格、高性能已经无法解密等特点的高性能8为单片机，它具有32个IO接口。其中STC系列单片机可以实现在线编程、在线调试的功能。在程序下载与调试的过程中运用非常方便。
综上所诉，结合调试方便和性价比高的特点，本设计选用了方案二中的51系列单片机作为主控单片机模块。
3.1.2 显示模块的选择
在显示模块的选择中，有三种初步方案。
方案一：
采用三位数码管作为显示器，三位数码管可以以共阴和共阳两种显示方式作为区别。但是无论是共阴还是共阳，在接入系统时都需要连接限流电阻和7段译
码74LS245的相对应驱动段。所以在调试时，存在许多障碍。
方案二：
采用由八行八列的发光二极管所组成的点阵式数码管，这种数码管对于显示文字来说，是非常合适的。但是价格相对昂贵，单纯的显示数字会显得过于浪费。方案三：
采用LED数码管动态扫描。这种数码管对于显示文字来说，也是非常合适的。而且价格也相对便宜。采用动态扫描法，在与单片机进行连接时占用的单片机口线也相对较少。但也正是由于采用的是动态扫面法，所以需要借助74LS164进行移位，而74LS164在电路的调试过程中经常会出现很多问题。
方案四：
采用LCD液晶显示屏，总所周知，在显示大量文字、图形方面，液晶显示屏具有非常强大的显示功能。在本设计中，需要显示所测脉搏的数据和单位，液晶显示屏再合适不过，而且性价比相对较高。没有其他附加电路，这会给调试过程中带来许多方便。
综上所述有，综合显示多样清晰、调试简单快捷、价格可以接受的特点，本设计选用方案四中液晶显示屏中的LCD1602作为显示模块。
3.1.3 传感器的选择
提到测量脉搏，我首先想到的是中医的切脉，通过感知脉搏的震动来检测脉搏的脉象。于是想到了压力传感器。但在实际制作过程中，发现由于每个个体的身体状况不同，手腕处的皮肤状况也不相同，这就给压力传感器提出了巨大而苛刻的条件。经过很多次的尝试，还是无法解决由于个体不同而造成的传感器检测灵敏度不同的难题。后来孟浩老师提出采用光电传感器来检测人体脉搏信号的方案。上文提到，每个体由于年龄、性别、种族已经所从事的工作轻重不同，手腕处相应的皮肤状况也就不同。但是有一点，那就是皮肤组织都是相同的，其中手指组织由非血液组织和血液组织组成。非血液组织包括皮肤骨骼等，由于它们的光吸收率都是恒定的，在这里就不做探究了。对于血液组织，相对于动脉血，静脉血的搏动是非常薄弱的，在检测过程中把它忽略，单纯的认为光透过手指后的变化仅仅是因为动脉血的充盈造成的。因此，在恒定波长的光源照射下，通过检测透过手指的光强将可以间接测量到人体的脉搏信号[3]。
加之此类传感器购买起来相对方便，也很廉价，也就不再做进一步的选型和论证了。在光电传感器的选型方面，我查阅了很多资料，最终选择了光敏三极管ST188作为本设计的光电传感器使用。它的工作原理是：当光照射到PN结上时，被吸收的光能会转换成电能，。当在此三极管上接入方向电压，内部的电流就会随着光照增大而增大[4]。
3.2 概述
经过不断的选型以及对其进行相应的论证，初步选择STC89C52作为单片机、LCD1602作为显示屏、12M晶振作为时钟标准模块、LM358作为运放模块、ST188作为传感器模块。在使用时：只需把手指指腹放在光电传感器ST188上面，在人体脉搏跳动过程中，由于血液的透光性不同，这就会导致接收器接收到的信号强弱不同。再将接受到的信号通过整形电路和放大电路对信号进行处理后，传回单片机的IO口，然后单片机通过运算和换算得到此人在规定时间内的脉搏跳动次数，最终将结果显示在LCD1602显示屏上。
4 系统的硬件电路设计
4.1 设计原理
经过上文的论证选型处理已经对元器件的选择，本设计的初步工作原理为：利用USB给整个系统供电；主控模块单片机，对整个系统进行对应的控制；ST188对脉搏进行检测；LM358对检测得到的信号进行放大的整形，之后传入单片机；LCD1602液晶显示屏用来显示最终的测量结果；晶振模块给单片机提供了标准的始终，以便它协调的控制各个模块的工作；复位电路提供复位功能，以便在使用时不需要开断电源；二极管通过自身的亮灭以便使用者更好的观测脉搏的跳动。下面分别对主要模块进行设计说明。
4.2 单片机主控模块
单片机模块在本设计中作为核心主控模块出现，在系统中，它起统筹作用，结合各个模块最终实现脉搏的测量和显示工作。在本设计中，综合使用条件和价格，我选用了STC89C52作为主控单片机使用。
随着HOMS技术的飞速发展，Intel公司在48系列单片机的基础上，设计推出了51系列单片机。后来随着核心设计被出售，市面上逐渐出现各种以51为内核而且兼容51指令的单片机。
本设计中用到的STC89C52是STC公司的一款单片机产品，该单片机有功耗低的特点；在微控制器方面，它具有高性能的CMOS8微控制器；还配备了8k在系统可编程的flash存储器。
4.2.1 单片机引脚和结构
STC89C52一共有40个引脚，其中包括：4个8位并行共32位的I/O口线；五个中断源，其中包括四个外部中断，一个7向量4级中断结构（可兼容51的传统5向量级2级中断结构）；全双工异步串行口；16位定时器2个等等。具体的引脚图如图4-1所示，基本的组成框图如图4-2所示。
图4-1 STC89C52引脚图
图4-2 STC89C52基本组成框图
该单片机的每个引脚功能如下：
1．时钟电路引脚XTAL1 和XTAL2：
XTAL2(18 脚)：接外部晶体和微调电容的一端；片内它是振荡电路反相放大器的输出端，振荡电路的频率就是晶体固有频率。若需采用外部时钟电路时，该引脚输入外部时钟脉冲。
要检查振荡电路是否正常工作，可用示波器查看XTAL2 端是否有脉冲信号输出。
XTAL1(19 脚)：接外部晶体和微调电容的另一端；在片内它是振荡电路反相放大器的输入端。在采用外部时钟时，该引脚必须接地[7]。
2．控制信号引脚RST,ALE,PSEN 和EA：
RST/VPD(9 脚)：RST 是复位信号输入端，高电平有效。当此输入端保持备用电源的输入端。当主电源Vcc发生故障，降低到低电平规定值时，将＋5V 电源自动两个机器周期(24个时钟振荡周期)的高电平时，就可以完成复位操作。RST 引脚的第二功能是VPD,即接入RST 端，为RAM 提供备用电源，以保证存储在RAM 中的信息不丢失，从而合复位后能继续正常运行。
ALE/PROG(30 脚)：地址锁存允许信号端。当8051 上电正常工作后，ALE 引脚不断向外输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率fOSC 的1/6。CPU 访问片外存储器时，ALE 输出信号作为锁存低8 位地址的控制信号。
平时不访问片外存储器时，ALE 端也以振荡频率的1/6 固定输出正脉冲，因而ALE 信号可以用作对外输出时钟或定时信号。如果想确定8051/8031 芯片的好坏，可用示波器查看ALE端是否有脉冲信号输出。如有脉冲信号输出，则8051/8031 基本上是好的。
ALE 端的负载驱动能力为8 个LS 型TTL(低功耗甚高速TTL)负载。
此引脚的第二功能PROG 在对片内带有4KB EPROM 的8751 编程写入(固化程序)时，作为编程脉冲输入端。
PSEN(29 脚)：程序存储允许输出信号端。在访问片外程序存储器时，此端定时输出负脉冲作为读片外存储器的选通信号。此引肢接EPROM 的OE 端(见后面几章任何一个小系统硬件图)。PSEN 端有效，即允许读出EPROM／ROM 中的指令码。PSEN 端同样可驱动8 个LS 型TTL 负载。要检查一个8051/8031 小系统上电后CPU 能否正常到EPROM／ROM 中读取指令码，也可用示波器看PSEN 端有无脉冲输出。如有则说明基本上工作正常。
EA/Vpp(31 脚)：外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电压输入端。当EA 引脚接高电平时，CPU只访问片内EPROM/ROM并执行内部程序存储器中的指令，但当PC(程序计数器)的值超过0FFFH(对8751/8051 为4K)时，将自动转去执行片外程序存储器内的程序。当输入信号EA 引脚接低电平(接地)时，CPU 只访问外部EPROM/ROM 并执行外部程序存储器中的指令，而不管是否有片内程序存储器。对于无片内ROM 的8031 或8032,需外扩EPROM，此时必须将EA 引脚接地。此引脚的第二功能是Vpp 是对8751 片内EPROM固化编程时，作为施加较高编程电压(一般12V～21V)的输入端[8]。
3．输入/输出端口P0/P1/P2/P3：
P0口(P0.0～P0.7，39~32 脚)：P0口是一个漏极开路的8 位准双向I/O口。作为漏极开路的输出端口，每位能驱动8 个LS 型TTL 负载。当P0 口作为输入口使用时，应先向口锁存器(地址80H)写入全1,此时P0 口的全部引脚浮空，可作为高阻抗输入。作输入口使用时要先写1,这就是准双向口的含义。在CPU 访问片外存储器时，P0口分时提供低8 位地址和8 位数据的复用总线。在此期间，P0口内部上拉电阻有效。
P1口(P1.0～P1.7，1~8 脚)：P1口是一个带内部上拉电阻的8 位准双向I/O 口。P1口每位能驱动4 个LS 型TTL 负载。在P1口作为输入口使用时，应先向P1口锁存地址(90H)写入全1,此时P1口引脚由内部上拉电阻拉成高电平。
P2口(P2.0～P2.7，21~28 脚)：P2口是一个带内部上拉电阻的8 位准双向I/O 口。P口每位能驱动4个LS 型TTL 负载。在访问片外EPROM/RAM 时，它输出高8 位地址。
P3口(P3.0～P3.7，10~17 脚)：P3口是一个带内部上拉电阻的8 位准双向I/O 口。P3口每位能驱动4个LS型TTL负载。P3口与其它I/O 端口有很大的区别，它的每个引脚都有第二功能，如下：
P3.0：(RXD)串行数据接收。
P3.1：(RXD)串行数据发送。
P3.2：(INT0#)外部中断0输入。
P3.3：(INT1#)外部中断1输入。
P3.4：(T0)定时/计数器0的外部计数输入。
P3.5：(T1)定时/计数器1的外部计数输入。
P3.6：(WR#)外部数据存储器写选通。
P3.7：(RD#)外部数据存储器读选通。
该单片机的主要性能如下：
1.一个8 位的微处理器(CPU)。
2.片内数据存储器RAM(128B)，用以存放可以读／写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据等，SST89 系列单片机最多提供1K 的RAM。
3.片内程序存储器ROM(4KB)，用以存放程序、一些原始数据和表格。但也有一些单片机内部不带ROM/EPROM，如8031，8032，80C31 等。目前单片机的发展趋势是将RAM 和ROM 都集成在单片机里面，这样既方便了用户进行设计又提高了系统的抗干扰性。SST 公司推出的89 系列单片机分别集成了16K、32K、64K Flash 存储器，可供用户根据需要选用。
4.四个8 位并行I／O 接口P0~P3，每个口既可以用作输入，也可以用作输
出。
5.两个定时器／计数器，每个定时器／计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制。为方便设计串行通信，目前的52 系列单片机都会提供3 个16 位定时器/计数器。
6.五个中断源的中断控制系统。现在新推出的单片机都不只5 个中断源，例如SST89E58RD 就有9 个中断源。
7.一个全双工UART(通用异步接收发送器)的串行I／O 口，用于实现单片机之间或单机与微机之间的串行通信。
8.片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接。最高允许振荡频率为12MHz。SST89V58RD 最高允许振荡频率达40MHz，因而大大的提高了指令的执行速度。
4.2.2 STC89C52的中断系统
TC89C52系列单片机的中断系统有5个中断源，2个优先级，可以实现二级中断服务嵌套。由片内特殊功能寄存器中的中断允许寄存器IE控制CPU是否响应中断请求；由中断优先级寄存器IP安排各中断源的优先级；同一优先级内各中断同时提出中断请求时，由内部的查询逻辑确定其响应次序。
在单片机应用系统中，常常会有定时控制需求，如定时输出、定时检测、定时扫描等；也经常要对外部事件进行计数。STC89C52单片机内集成有两个可编程的定时/计数器：T0和T1，它们既可以工作于定时模式，也可以工作于外部事件计数模式，此外，T1还可以作为串行口的波特率发生器
4.2.3 STC89C52的最小系统设计
单片机最小系统有单片机、时钟电路、复位电路组成，时钟电路选用了12MHZ 的晶振提供时钟，作用为给单片机提供一个时间基准，其中执行一条基本指令需要的时间为一个机器周期，单片机的复位电路，按下复位按键之后可以使单片机进入刚上电的起始状态。图中10K排阻为P0口的上拉电阻，由于P0口跟其他IO
结构不一样为漏极开路的结构，因此要加上拉电阻才能正常使用。图4-3是单片机最小系统的电路图。
图 4-3 单片机最小系统
4.3 LCD液晶显示屏
上文已经介绍了LCD显示屏的优缺点，本设计中也选择了该显示屏作为最终显示结果的元件。
4.3.1 液晶显示原理介绍
本设计选用的LCD液晶显示屏是一种液晶显示器，所谓液晶显示器，是一种由于透光度被液晶控制，从而显示色彩。此类显示器的优点是非常出众的，它的明暗是通过有无透光而实现的，所以明暗不变时，就不用考虑刷新率的问题。
本系统的LCD显示模块，采用的是点阵式液晶显示屏LCD1602，顾名思义是一个16*2的字符型液晶显示模块。所谓点阵式，就是该液晶是由M*N个显示单元组成。在使用时，屏幕上各个显示单元对应着显示RAM区的各个字节，因此没一
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)
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
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
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
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
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
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。
#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
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 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
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：
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)
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/b218097253.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
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请在此处放置学校LOGO！！！ 基于单片机的心率计设计 学院：_______________ 专业：_______________ 姓名：_______________ 学号：_______________ 2013年月日
目录 摘要 (3) 第一章引言 (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) 第二章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 LCD1602 (12) 第三章硬件系统设计 (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) 3.4 信号比较电路 (17) 3.5 LCD显示电路 (18) 3.7 键盘电路 (19) 第四章软件系统设计 (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) 第五章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：系统仿真图
摘要 本文介绍的是一种基于单片机的脉搏测量仪设计，作为该系统中重要的电路模块，如心率采集电路、显示电路和STC89C52单片机之间通过串口实现连接。本次设计运用单片机STC89C52作为中心控制处理单元，通过ST188作为红外光电传感器来采集脉搏信号，经过LM358进行运放；再通过前后级滤波、放大、整形，从而得到稳定信号；实现了快速检测心率的功能。还可以通过按键来设置脉搏值的上下限范围；蜂鸣器驱动模块可以在超出所设置的范围时进行报警提示，测量结果在液晶上显示。 实验表明，该设计的测试结果与实际的要求基本一致，STC89C52单片机超强的抗干扰能力和LCD1602显示屏控制比较方便的优点使这些功能能够顺利地完成。该系统的制作成本在百元以内，具有价格低廉、便于操纵、功耗小、可靠性高等优点，十分适用于家庭和个人使用。 关键词：心率；红外光电传感器；STC89C52；LM358；软件
Abstract Presented in this paper is a design of pulse measuring instrument based on MCU, as the circuit module plays an important role in the system, such as heart rate acquisition circuit, display circuit and STC89C52 microcontroller through the serial port to realize the connection. This design with STC89C52 microcontroller as the central control unit, through ST188 as infrared photoelectric sensor to collect the pulse signal, after the lm358 for op amp; again through before and after filtering, magnifying, shaping, and get stable signal; functions to achieve the rapid detection of heart. You can also through the button to set the pulse value scope; buzzer driver module In the range beyond the scope of the alarm prompt, the measurement results in the liquid crystal display. Experimental results show that the test results of the design and practical requirements are basically the same, STC89C52 MCU strong anti-interference ability and LCD1602 display control the advantages of more convenient so that these features can be successfully completed. The production cost less than 100 yuan, with low price, easy manipulation, low power consumption, high reliability, very applicable to families and individuals. Key words: heart rate; infrared photoelectric sensor; STC89C52; LM358; software