基于单片机的脉搏测量仪.docx

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1、题目：基于单片机的脉搏测量仪目录摘要I11AbstractIV第一章引言-1-1.1脉搏测量仪的研究背景和意义-1-第二章课题方案及主要器件的选择-2-2.1方案介绍及器件选择-2-2.2传感器的选择与论证-2-2.3信号处理方案选择-3-2.4单片机系统选择-4-2 .5显示模块选择-4-第三章课题元件的介绍-5-3 .1单片机AT89S52-5-4 .2红外传感器-6-5 .3双运算放大器1M358N-7-3 .41CD1602显示模块-8-第四章系统的选择-9-3.1 系统设计框图-9-3.2 信号采集电路-9-4. 3信号放大电路-10-4 .4信号比较电路-10-5 .51CDI60

2、2显示电路-11-6 .6键盘电路-11-第五章计算方法及软件-11-5.1 测量计算-12-5.2 主程序流程图-12-5.3 中断程序流程图-14-5.4 测试数据与结果分析-14-致谢：-17-附录一：系统仿真图-18-附录二：系统原理图-19-附录三：系统PCB-20-I1摘要21世纪的今天，各种物质极大丰富，人们的生活得到了质的变化。但随之而来的是各种易发生的疾病，其中最常见的是心脏病。所以我想用自己的本科知识来做一个测量心率的器件。主要思路是运用AT89S52单片机作为核心控制处理单元，然后通过红外传感器做为传输的开端，测量的范围可以由人工设置，如果超过这个范围，就会响起蜂鸣声，经

3、过这几个月的实验、测量，基本可以稳定的测出人们的心率。关键字：单片机，脉搏，传感器I11AbstractTwenty-firstCenturytoday,avarietyofmateria1isveryrich,peop1e,s1iveshavebeenqua1itativechange.Butitisfo11owedbyavarietyofdiseases,whichisthemostcommonheartdisease.SoIwou1d1iketousetheirownknow1edgetodoameasurementoftheheartrateofthedevice.Themainide

4、aisusingAT89S52microcontro11erasthecoreprocessingunit,andthenthroughtheinfraredsensorsdoforthebeginningofthetransmission,measurementrangecanbesetbyhand,ifmorethanthisrangewi11besoundedthebuzzingsound,aftersevera1monthsofexperiments,measurements,andthestabi1ityofmeasureheartrate.Keyword：sing1echipmic

5、rocomputer,pu1se,sensor脉搏测量仪的设计第一章引言1.1脉搏测量仪的研究背景和意义随着快速发展，并在世界科技和经济的进步，关爱生命和健康已成为人类的共同追求。心脑血管疾病是危害人类生命和健康最重要的疾病。心脑血管现在在社会上起到了让人们很恐慌的情况。近年来，由于不合理的饮食习惯，心脑血管疾病的发病率呈逐年上升趋势.每年,如何降低心脑血管疾病的发病率和死亡率,科学有效地减少社会和家庭的负担，这已成为全社会一个非常严重的问题。就我们现在的现代化中国，人民的生活水平正在慢慢上升，所以相应的医疗手段也应该有所提升。我研究的正是关于脉搏的测量。它不仅能满足保健的当前需要，也能保持和

6、全国“家庭保健项目”做出了积极和长远的贡献实行发展国内数字化医疗服务。第二章课题方案及主要器件的选择2.1 方案介绍及器件选择实现的目标：我的目标就是实现当时的脉搏的准确再现，所用的是AT89S52单片机，接收器的话就需要一些辅助设备，我选的是红外传感器。这样就可以通过显示屏把我们的心跳显示出来。我的毕业设计的具体要求如下：(1)测试当时的测试人的心跳，并显示；(2)可用按键设置正常心率的范围，超过这个范围，进行报警提示。2.2 传感器的选择与论证通过网上查资料可知光电式的性能最适合我的课题：光电式器件是运用能量的转换来实现的，接受外部的光能量然后转变成电能量，从而达到测量的目的。光电二极管和

7、光电三极管是我找到的两个比较好用的材料。这类传感器能够检测到一些微小的位移变化，但是对外界的要求很高，条件如下：1)对红外光比较敏感2)它的介电常数小，便于获得可用的电压3)介质损耗相对小该方案的核心原理是先利用传感器检测血液流动时的透过率来反映脉搏的跳动次数，信号的传递过程是血液流动的反射率-电信号T液晶显示。仔细考虑后找出两个检测方式：对射式，反射式。其中前者是将手指放在一个需要检测的位置，在这个位置的左右边分别放上发射管和接受管，在试验时只需把手指放在这个位置上，由于血流量的变化，引起测到的光电流做出相应的反馈。后者是运用反射来完成，让发射和接受的光都向规定的地方发出，由此当人体的血液流

8、动时通过反射来得出测量结果。这个方案有其优缺点，运用传感器的话受到其他信号的干扰小，但是信号较小，需要合适的放大电路。对于变化很大的信号，回路不宜调制，可视光电管的定向角会变化，光轴也难把握。综上所述，虽然有缺点，但是这个方案是目前比较适合我的，而且器件简单便宜，可以比较容易的获得，从制作工艺、材料的选取、干扰信号的影响程度和放大电路的制作工序和操作难度上考虑，就确定好了这个方案。整个制作过程就是图示的步骤：图2.1、检测信号的流程图2.3信号处理方案选择大学时期接触过单片机，觉得单片机可以作为信号处理的选择设备，它的应用体现在社会的各个方面，主要是它有几大特性适合作为科研、生活、生产的选用。

9、其中占用空间小、性价比高、拥有较高的可靠性、机动性强等的优点是我选择它的原因。多媒体系统、信息高速公路、火箭发射这些高精尖的行业也要采用单片机。可见其的适用方面很广。生活方面，单片机用于教学ARM,用于开发DSP,用于处理数字图像，比如数码相机，各种电子产品都用得到单片机，手机、空调、洗衣机、汽车电子。CPU、RAM、I/O口、ROM、总线甚至A/D及D/A转换电路等构成了单片机，能实现很多的功能。拥有其他电路没有的优势，在模拟、数字电路无法实现的功能、问题，通常可以由单片机来高效的完成。而且可操作性高，可以适当地改变电路或程序来完成整个系统。实物操作时也可比较方便的维护和修改。单片机能稳定的

10、分析、处理、传输、记忆相应的信号。所以根据我的设计目标，可以采用这个器件。根据上面所述，可以初步确定以传感器作为信号收入，单片机为信号处理设备来完成课题所要达到的要求。然后外部搭配一些小的电路来运行辅助功能。图2.2、硬件框图2. 4单片机系统选择AT89C2051.AT89C51单片机是目前我国常运用的几种单片机中性能较好的，都是一种效率高、损耗小、CMoS八位微处理器。可以使系统具有许多新的功能，功能强、灵活性高而且价格低廉。AT89S52能形成一些比较小的系统，可以让系统更加可靠，让系统的体积、成本等常用的指标符合我们的要求。程序的长度要求是低于4000,四个I/O口也要按照相应的规定返

11、还给用户。运行时，存放的中间变量会很少，就不用再向外面扩充RAM.采用AT89S52单片机，就是因为其有三个定时器和存储器为8000的内部可存器件。而且包括的定时器可能有三个。大概的情况就是这样，我综合考虑一下，最后选择了AT89S52。2. 5显示模块选择液晶显示是一个比较好的选择，它有以下特性：首先是容性负载，有很多的优点，比如，电阻低、无极性等等。由于液晶的特殊材质，在直流电压的作用下会发生电解，这就要求我们在实际设计时应该用交流电。而且也有一些特殊的要求，即其中的直流分量应低于几十mv0综合来说，液晶显示也有其最显著的优点：显示的信息会很大、寿命相对来说也比较长、低压驱动等优点。第三章

12、课题元件的介绍3. 1单片机AT89S52（1）主要功能：1 .8KB可改编程序F1ash存储器（能完成至少IOOO次的使用周期）2 .全静态工作：0Hz24MHz3 .三级程序存储器保密4. 128X8字节内部RAM5. 32条能编程I/O线6. 2个16位定时器/计数器7. 6个中断源8. 可编程串行通道9. 片内时钟振荡器（2）功能特性描述：AT89S52是一种实用且高效的8位比较小的控制器件，能存8K编程程序，可以是F1aSh的编程。运用的是国外公司的先进技术，功能是不易失去存储的特性，而且和工业上的产品有兼容性，可以搭配各种的功能一起使用。上面的元件支持可用的程序，所以常规的程序可以

13、写在上面，以实现我们所需要的功能。正因为有CPU的灵活性和可编程性,所以这个单片机才会被选出来,运用其灵活性、高效的特点，能完成相当多的功能。AT89S52的功能我收集了一下，就是下图所示：8k字节F1ash256字节RA132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片内晶振及时钟电路图3.1功能显TFAT89S52的引脚结构如图3-2所示。(T2)P1.0C(T2EX)P1.1EP1.2CP1.3CP1.4C(MOSI)P1.5C(MSO)P1.6C(SCK)P1.7CRSTC(RXD)P3.0CfXD)P3.1E(WTO)P32CEIFP

14、3.3匚(T0)P3.4C(T1)P3.5CP3.6CP3.7CXTA12CTA11CGNDCPDIPVCCPOO(ADO)PO1(AD1)P0.2(AD2PO3(AD3)Z)POd(AD4)P05(AD5)P0.(ADO)P07(AD7)EAJVPPZJA1PROGPERP27(A15)P26(A14)P2.5(A13)P24(A12)P23(A11)P2(AW)P21(AO)P2(A8)图3.2、引脚图3. 2红外传感器红外传感器是互联网时代以来慢慢发展的一项新型技术，在生活、生产、国防、科技等等领域都有突出贡献。特别是在科研方面有很多应用。军事上的制导导弹、红外成像、红外遥感都大量的采用

15、这项技术。在现代生活中，可以处处见到这样的技术运用。在远距离的温度检测方面和控制方面，其的优秀性能已经在很多方面都起到了很多的作用。所以它的发展前景不可估量，在越来越智能化的今天肯定会大量的使用这一技术。智能手机方面也有很多的红外技术，比如接听电话时的自动熄灯。我的课题运用的是一个对管加上一些辅助电路来组装成的传感器。其中的对管是指发射端用的是红外线发射出来，另外一端是指接收器，然后拼接到一起所组成的总称。对管中的发射端在行业中有三个常见的波段，各自都有特殊的功能。其中850的是用于监控的方面，而875是在医院的用处比较大，940则是在人类不容易达到的地方起作用，用于控制设备。这些都是波长决定的特性。然后运用的产品也有差异。其中，接收的一端是由光敏材料制成的，是一种特殊的三极管。包含的是光明的PN结。在无光时，有很小的暗电流，此时三极管不能导通。而当有光照射时，暗电流的数值会上升，形成一个变化的电流。而且它会随着光的强度的变化而变化。这就是符合我课题所需要的接收器。3. 3双运算放大器1M358N这个器件含有两个比较大的互相独立和有频率补偿的放大器，首先可以符