基于51單片機(jī)人體脈搏測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目錄1 緒 論1.1 研究背景及意義脈象診斷已經(jīng)在我國(guó)存在有幾千多年歷史了，就是我國(guó)傳統(tǒng)中醫(yī)必須研究的對(duì)象，由于傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)采用的相關(guān)手段，對(duì)病人進(jìn)行的病情診斷，病情的診斷會(huì)因?yàn)椴∪嘶蛘哚t(yī)者的影響，就會(huì)導(dǎo)致測(cè)量的準(zhǔn)確度問(wèn)題。現(xiàn)代科技發(fā)展的步步提高，生命學(xué)和信息學(xué)的聯(lián)系是越來(lái)越緊密了，出現(xiàn)了許多樣式各異的脈搏測(cè)量?jī)x器，尤其是電子式的脈搏測(cè)量?jī)x現(xiàn)世，讓平時(shí)在測(cè)量脈搏時(shí)很便捷了。使診斷更加精確、治療能夠更加完善?，F(xiàn)如今已經(jīng)有很多人慢慢認(rèn)識(shí)到，在日常中綠色健康的生活方式，以及對(duì)相關(guān)疾病防治的重要性。在檢測(cè)人體脈搏信號(hào)的領(lǐng)域里，當(dāng)今世界上已有許多的先進(jìn)的知識(shí)體系，在當(dāng)今醫(yī)學(xué)技術(shù)里面

2、，人體心血管健康能進(jìn)行無(wú)創(chuàng)檢測(cè)的方法和儀器不斷涌現(xiàn)。研究一種無(wú)害的而且實(shí)用的測(cè)量?jī)x器，使愈來(lái)愈多的人關(guān)心自己的心血管健康狀態(tài)，能夠在心血管疾病的還處于輕度狀態(tài)時(shí)，進(jìn)行快一步的發(fā)現(xiàn)，而且還能夠平時(shí)的生活中進(jìn)行預(yù)防。采用光電傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)光電法提取指尖脈搏信息，送入控制芯片進(jìn)行計(jì)數(shù)并在顯示設(shè)備上顯示脈搏技術(shù)，制成的脈搏測(cè)量?jī)x器性能良好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在脈診方面具有一定的應(yīng)用和推廣實(shí)效。1.2 脈搏測(cè)量?jī)x的研究現(xiàn)狀在日新月異的醫(yī)療學(xué)中，檢測(cè)脈搏跳動(dòng)，來(lái)獲得患者的身體健康狀態(tài)的電子科技醫(yī)療器件是越來(lái)越多了。脈搏信號(hào)是顯示出身體健康狀況的渠道，檢測(cè)脈搏信號(hào)的儀器在傳統(tǒng)檢測(cè)中有它的優(yōu)勢(shì)所在。在研究脈搏系統(tǒng)期間

3、，對(duì)許多已經(jīng)出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)、市場(chǎng)上的脈搏儀器進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、市場(chǎng)上有許多較高的效率，而且比較精確的測(cè)量產(chǎn)品，在仔細(xì)調(diào)查后，發(fā)現(xiàn)其中的許多儀器都存在部分不足，所以就沒(méi)有把其設(shè)計(jì)的路線和解決其中問(wèn)題的設(shè)計(jì)方案應(yīng)用到大范圍的電子產(chǎn)品生產(chǎn)方面去，也就沒(méi)有大規(guī)模的應(yīng)用到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中去。比如有些脈搏測(cè)量?jī)x器還是比較高效且精確的，但是在物價(jià)高漲現(xiàn)代社會(huì)，產(chǎn)品的價(jià)格是非常高的，在普通消費(fèi)者比較多的情況下，是不能承受的。有的醫(yī)療測(cè)量?jī)x器需要比較嚴(yán)格的檢測(cè)環(huán)境，才能檢測(cè)出人體的脈搏信號(hào)，如此要求嚴(yán)格的測(cè)量環(huán)境，根本不能在平常的消費(fèi)者當(dāng)中所處的條件里準(zhǔn)確測(cè)量。此外有的儀器是在操作的過(guò)程當(dāng)中，因?yàn)椴僮鬟^(guò)程比較繁瑣，所

4、以就無(wú)法推廣并當(dāng)作產(chǎn)品進(jìn)行廣泛銷(xiāo)售。根據(jù)走訪調(diào)查，了解到現(xiàn)如今還有許多經(jīng)濟(jì)比較落后的地方都是采取聽(tīng)診來(lái)進(jìn)行測(cè)量的，沒(méi)有相對(duì)比較便宜且準(zhǔn)確的儀器所代替。1998年01月朱國(guó)富等做的袖珍式動(dòng)脈脈搏波監(jiān)測(cè)儀是基于單片微機(jī)8098作為控制器，利用光電式傳感器采集信號(hào)1。2005年09月劉文等設(shè)計(jì)了利用51系列單片機(jī)開(kāi)發(fā)指脈采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體的脈搏數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、報(bào)警等功能2。該系統(tǒng)成本低，實(shí)用性強(qiáng)。2011年10月將為等設(shè)計(jì)了基于32位CMOS單片機(jī)的人體脈搏波形測(cè)量?jī)x，實(shí)現(xiàn)了在LCD上直接顯示出脈搏波形，該體系基本達(dá)到了儀器的測(cè)量精度，而且系統(tǒng)的響應(yīng)速度方面得到了提升了3，系統(tǒng)有良好準(zhǔn)確度，使用便

5、捷，耗材低。 2015年2月李宏恩等設(shè)計(jì)了以AT89C51單片機(jī)為核心,將光電傳感器采集到信號(hào)經(jīng)過(guò)電路處理后輸入到AT89C51內(nèi),利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器來(lái)計(jì)算時(shí)間,然后將脈沖的次數(shù)進(jìn)行累加,就可以計(jì)算出脈搏每分鐘的跳動(dòng)次數(shù)4。1.3 研究的主要內(nèi)容 用STC89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心控制和處理單元，并且用紅外傳感器ST188對(duì)人體的脈搏信號(hào)進(jìn)行采集，接下來(lái)把脈搏信號(hào)經(jīng)相關(guān)電路放大、濾波、整形，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，輸入給單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理，運(yùn)用軟件和硬件的處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)脈搏信號(hào)比較準(zhǔn)確的測(cè)量，設(shè)計(jì)出指尖放在ST188的表面上，系統(tǒng)能夠在2到5秒鐘內(nèi)測(cè)出脈搏在1分鐘的跳動(dòng)數(shù)據(jù)，并顯

6、示在1608液晶屏上，可以設(shè)置脈搏測(cè)量?jī)x測(cè)量脈搏信號(hào)的的上下限，報(bào)警模塊會(huì)根據(jù)設(shè)置進(jìn)行蜂鳴報(bào)警。2 脈搏測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)方案在脈搏測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)中，信號(hào)的采集和獲取是關(guān)鍵。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，脈搏信號(hào)可以無(wú)誤、有效、真實(shí)地采集，那么設(shè)計(jì)就可以順利的進(jìn)行。動(dòng)脈信號(hào)極弱，振幅非常有限，難于進(jìn)行采集和獲取。生物的各部分的生理信號(hào)都是相互干擾、相互影響，在這種情況下，脈搏信號(hào)就會(huì)受到噪聲的干擾。脈搏信號(hào)的頻率是很低的，正常人每分鐘的脈搏跳動(dòng)次數(shù)在60到100之間，頻率在1Hz到1.67Hz，平均在70次左右。能夠選擇合理的傳感器來(lái)對(duì)脈搏信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，才能夠獲得無(wú)誤、有效、真實(shí)地采集，才能完整而又準(zhǔn)確的反映一個(gè)人

7、的身體活動(dòng)的生理信息，設(shè)計(jì)的脈搏儀才能正常且高效地工作。采用紅外傳感器進(jìn)行對(duì)脈搏信號(hào)的采集，光電系統(tǒng)通常是指能夠敏感到紫外光至紅外光的光能量，并將這個(gè)光能量變換成電信號(hào)的器件。光電式傳感器測(cè)量比較微小的位移變化有非常明顯的作用，而且紅外傳感器對(duì)材料、電路模塊控制以及光電管的特性要求是相對(duì)要高的。光電式檢測(cè)信號(hào)是使用紅外傳感器測(cè)試出血脈中流動(dòng)時(shí)對(duì)光的透過(guò)率、反射率不同，就將收到的信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。選擇ST188傳感器對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集是最合適的。選擇STC89C52單片機(jī)系統(tǒng)，該設(shè)計(jì)的的可靠性可以得到提升，而且簡(jiǎn)化電路的設(shè)計(jì)，從而使系統(tǒng)耗材減少。顯示模塊選擇LCD液晶顯示屏，因?yàn)橐壕э@示屏的信息量大

8、，使用的壽命相關(guān)的長(zhǎng)，而且能夠在低壓的情況下驅(qū)動(dòng)。LCD具有的獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)特性，對(duì)信息的顯示效果也是非常好的，而且控制方面也比較簡(jiǎn)便使用等等。蜂鳴器模塊采用蜂鳴器在超過(guò)上限低于下限時(shí)報(bào)警，并添加一個(gè)蜂鳴器開(kāi)關(guān)。按鍵功能由4個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)組成，用于對(duì)單片機(jī)的復(fù)位，設(shè)置上下限，數(shù)值加，數(shù)值減。電源模塊是采用的DC電源插座，還有自鎖開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的斷電續(xù)電，并保護(hù)系統(tǒng)。硬件電路設(shè)計(jì)框圖如圖2-1所示。圖2-1 硬件電路設(shè)計(jì)框圖3 硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 硬件電路的設(shè)計(jì)也是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的重要部分，由主控制模塊進(jìn)行系統(tǒng)控制，LCD模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示，傳感器進(jìn)行脈搏的采集，運(yùn)放電路進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，按鍵電路進(jìn)行數(shù)據(jù)的

9、調(diào)節(jié)以及系統(tǒng)的復(fù)位，蜂鳴電路進(jìn)行異常報(bào)警，電源電路是為系統(tǒng)提供工作電壓。硬件電路如圖3-1所示。圖3-1 硬件電路原理圖3.1 主控制模塊STC89C52單片機(jī)可以讓開(kāi)發(fā)者通過(guò)計(jì)算機(jī)的并行端口或者串行端口直接將可執(zhí)行文件燒寫(xiě)到單片機(jī)中，這樣就可以在開(kāi)發(fā)板上進(jìn)行仿真，在電路設(shè)計(jì)中，單片機(jī)的每個(gè)引腳的功能都要充分實(shí)現(xiàn)，圖3-2為STC89C52的引腳圖。圖3-2 STC89C52RC引腳圖 電源引腳：40引腳為VCC引腳，連接5V的電源，20引腳為GND引腳，必須接地。那么第40引腳就直接接到電源的正極5。 輸入/輸出端口：如圖3-2，40引腳的下一個(gè)是第39引腳，是P0的起始引腳，直到第32腳這

10、8個(gè)腳是P0；1引腳到8引腳為P1；21到28引腳為P2；10引腳到17引腳為P3；39引腳、1引腳、21引腳、10引腳就是4個(gè)Port的開(kāi)始引腳，因此把這四個(gè)引腳稱(chēng)為輸入/輸出端口。能連接各個(gè)輔助電路實(shí)現(xiàn)硬件的連接，如顯示電路，按鍵電路，蜂鳴器電路等。P3口：可以作為輸入/輸出口，外接輸入/輸出設(shè)備；作為第二功能使用。P0作為I/O口輸出時(shí)，輸出低電平為0輸出高電平為高組態(tài)，就是說(shuō)P0不能真正的輸出高電平，如果要為所接的負(fù)載提供電流，就一定要用到上拉電阻。 復(fù)位引腳：所有的微處理都需要復(fù)位的動(dòng)作，復(fù)位引腳是9引腳，接高電平超過(guò)2個(gè)機(jī)器周期，即可產(chǎn)生復(fù)位動(dòng)作。 頻率引腳：18引腳、19引腳是時(shí)

11、鐘脈沖引腳，連接震蕩電路。 存儲(chǔ)器引腳：31引腳是存取外部存儲(chǔ)器使能引腳，設(shè)計(jì)中只使用內(nèi)部存儲(chǔ)器，因此就把使能引腳直接接到電源正極5。 外部存儲(chǔ)器引腳：因?yàn)橛玫降氖莾?nèi)部存儲(chǔ)器，所以29引腳、30引腳就使用懸空。3.2 信號(hào)采集與處理模塊設(shè)計(jì) 3.2.1 ST188紅外光電傳感器 信號(hào)采集用的是反射式紅外光電傳感器，由紅外發(fā)光二極管和紅外光敏三極管構(gòu)成。A_K為發(fā)射管；C_E為接收管。電路圖如圖3-3所示。 圖3-3 ST188傳感器電路圖3.2.2 雙運(yùn)算放大器LM358PLM358P內(nèi)部有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器， 1引腳、2引腳、3引腳為第一極運(yùn)算放大通道，運(yùn)放的1引

12、腳是OUT端，運(yùn)放的2引腳是反相INT端，運(yùn)放的3引腳是同相INT端；5、6、7引腳為另一運(yùn)放通道，7引腳是輸出端，6引腳是反相輸入端，5引腳是同相輸入端；8引腳接VCC；4引腳是接地或負(fù)電源6。LM358P的引腳結(jié)構(gòu)如圖3-4所示。 圖3-4 LM358的引腳結(jié)構(gòu)3.2.3 信號(hào)采集電路打開(kāi)電源后，發(fā)光二極管發(fā)射紅外光照射到血管上，其中的部分光信號(hào)經(jīng)過(guò)血管反射被光敏三極管所接收且轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送至測(cè)量處理電路，測(cè)出血管中血液流動(dòng)狀態(tài)7。血管中的血液流動(dòng)平滑時(shí)，發(fā)射出去的光經(jīng)過(guò)反射，接收管收到的發(fā)射光沒(méi)有幅度上的大變化，采集電路就沒(méi)有信號(hào)輸出；當(dāng)血管受壓血液不流動(dòng)時(shí)，傳感器也無(wú)輸出信號(hào)；只有當(dāng)血

13、管受到了壓力的作用時(shí)，血管里面的血液就會(huì)根據(jù)壓力的作用產(chǎn)生斷續(xù)，反射光也跟著之產(chǎn)生改變，就會(huì)讓接收管電流發(fā)生變化，因此傳感器就會(huì)輸出脈搏信號(hào)。激勵(lì)電阻R4選擇470歐姆是基于紅外接收管所考慮的，傳感器輸出的脈沖信號(hào)是非常微弱的低頻信號(hào)，脈搏數(shù)是50次/分為0.78Hz，200次/分為3.33Hz。脈搏采集電路如圖3-5所示。圖3-5 脈搏采集電路3.2.4 信號(hào)處理電路經(jīng)過(guò)傳感器的輸出信號(hào)是低頻信號(hào)而且還伴有干擾信號(hào)，信號(hào)經(jīng)R5和C4濾除高頻干擾，再由耦合電容C5、C6加到放大輸入端，電容的作用傳遞電流信號(hào)，進(jìn)入運(yùn)算放大器電路處理后變?yōu)殡妷盒盘?hào)既脈沖信號(hào)，信號(hào)要經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大，即濾波放大和整形放

14、大，經(jīng)過(guò)濾波放大后的信號(hào)還是不規(guī)則的脈沖信號(hào)，而且還有低頻信號(hào)的干擾，就必須利用整形電路進(jìn)行處理9。R9為反饋電阻，運(yùn)放電路中選第二級(jí)作為滯回電壓比較器，處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)，電壓增益很大，目的是進(jìn)一步提高電路的抗干擾能力，而且還在LM358P的輸出端XL連接一個(gè)作為系統(tǒng)工作狀態(tài)的發(fā)光二極管。信號(hào)處理電路如圖3-6所示。圖3-6 信號(hào)處理電路3.3 顯示模塊LCD1602是因?yàn)樵陲@示屏要顯示的數(shù)據(jù)是16X2,就是可以顯示出兩行數(shù)據(jù)，上下兩行都可以顯示16個(gè)字符和數(shù)字，LCD1602顯示模塊有標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口。接口如下：第1引腳GND是的；第2引腳為VCC是接5V電源正極；第3引腳，V0是LCD1602

15、的液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接VCC時(shí)對(duì)比度是最弱的，接GND時(shí)對(duì)比度是最高的，在使用時(shí)如果對(duì)比度過(guò)高10，會(huì)因?yàn)轫憫?yīng)速度原因使圖像發(fā)生模糊，所以在使用時(shí)用R2接VCC和R1接地調(diào)整對(duì)比度；第4腳RS為選擇，高電平1時(shí)選擇、低電平0時(shí)選擇；第5腳RW為讀寫(xiě)信號(hào)線，高低電平時(shí)分別進(jìn)行讀操作和寫(xiě)操作；第6腳，EN端為使能端,高電平時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令；第7腳與第14腳，D0到D7是8位雙向數(shù)據(jù)端，在LCD的7到14腳與單片機(jī)的32到39引腳之間要用到排阻103，P0口做輸出口時(shí)，只有接上拉電阻才能有高電平輸出。；第15腳與第16腳，或背燈電源，15腳背光正極就接VCC，16腳背光負(fù)極就接地。

16、 LCD1602與單片機(jī)接口電路如圖3-7所示。圖3-7 LCD顯示電路3.4 鍵盤(pán)電路模塊因?yàn)镮/O口足夠用，鍵盤(pán)設(shè)計(jì)采用線性鍵盤(pán)，三個(gè)引腳通過(guò)按鍵接地，有程序控制掃描。K2、K3、K4按鍵分別接到單片機(jī)的P10、P11、P12上；K2是設(shè)置上下限，按一次顯示設(shè)置下限，按第二次顯示設(shè)置上限，按K3進(jìn)行數(shù)值加，按K4進(jìn)行數(shù)值減，以便在超出限制時(shí)有報(bào)警提示。鍵盤(pán)電路如圖3-8所示。 圖3-8 鍵盤(pán)電路3.5 時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路如圖3-9所示，時(shí)鐘電路就是振蕩電路，在單片機(jī)系統(tǒng)的第18、19引腳上外接一個(gè)12MHz的晶振，是為了給單片機(jī)系統(tǒng)提供工作頻率11。振蕩電路是由兩個(gè)30pF的電容和一個(gè)12M

17、Hz的晶振組成，單片機(jī)系統(tǒng)的工作周期通過(guò)計(jì)算是1us。 圖3-9時(shí)鐘電路3.6 復(fù)位電路系統(tǒng)上電后單片機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)，開(kāi)始的=測(cè)量工作，如果需要復(fù)位，那么按下彈片K1開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)再次進(jìn)入穩(wěn)定的工作狀態(tài)，重新開(kāi)始測(cè)量。如果在測(cè)量時(shí)手指離開(kāi)過(guò)傳感器，那么就需要進(jìn)行復(fù)位。C1電容的作用是：上電自動(dòng)復(fù)位作用。復(fù)位電路如圖3-10所示。 圖3-10 復(fù)位電路3.7 報(bào)警電路 在單片機(jī)的24引腳連接一個(gè)蜂鳴器，在測(cè)量脈搏的過(guò)程中，根據(jù)設(shè)置的上下限，當(dāng)脈搏大于上限M次/分鐘或小于下限N次/分鐘12，蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警。有時(shí)候會(huì)因?yàn)楦蓴_導(dǎo)致蜂鳴器長(zhǎng)時(shí)間報(bào)警，加一個(gè)開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制。三極管的作用：因?yàn)閺膯纹瑱C(jī)端口輸出的信

18、號(hào)較小，如果直接接上蜂鳴器，可能會(huì)由于電流能力太小，蜂鳴器并不能正常工作，且會(huì)不發(fā)出聲響，所以增加一個(gè)三極管對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行放大，增大功率來(lái)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器13。如圖3-11所示。圖3-11報(bào)警電路3.8 電源模塊 VCC接一個(gè)DC插座，和一個(gè)自鎖開(kāi)關(guān)S1，使用時(shí)用USB電源線接入U(xiǎn)SB端口，DC插頭插入DC插座進(jìn)行供電。STC89C52RC的工作電壓在5V電壓下,電源電路圖如圖3-12所示。圖3-12 電源電路4 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)4.1主程序設(shè)計(jì)主程序是程序的中心部分，能夠調(diào)用子程序，系統(tǒng)主程序控制單片機(jī)系統(tǒng)按預(yù)定的運(yùn)行，它是單片機(jī)系統(tǒng)程序的框架。系統(tǒng)上電后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，LCD顯示并打開(kāi)定時(shí)器

19、，進(jìn)入循環(huán)，開(kāi)始掃描按鍵程序，再顯示出來(lái)，再次掃描按鍵程序，結(jié)束程序。程序流程圖如圖4-1所示。 圖4-1 主程序流程圖主程序：void main() /主函數(shù)InitLcd();Tim_Init();lcd_1602_word(0x80,16,"Pulse Rate: "); /初始化顯示TR0=1;TR1=1; /打開(kāi)定時(shí)器while(1) /進(jìn)入循環(huán)if(Key_Change) /有按鍵按下并已經(jīng)得出鍵值 Key_Change=0; /將按鍵使能變量清零，等待下次按鍵按下View_Change=1;switch(Key_Value)/判斷鍵值 if(View_Chan

20、ge)/顯示變量 View_Change=0;/變量清零if(stop=0) /脈搏正常時(shí)if(View_Data0=0x30) /最高位為0時(shí)不顯示View_Data0=' 'else /脈搏不正常（計(jì)數(shù)超過(guò)5000，也就是兩次信號(hào)時(shí)間超過(guò)5s）不顯示數(shù)據(jù)View_Data0=' 'View_Data1=' 'View_Data2=' ' switch(View_Con) /顯示函數(shù)4.2 中斷程序定時(shí)器服務(wù)程序，定時(shí)器中初始化，定時(shí)10ms；有定時(shí)中斷產(chǎn)生，無(wú)信號(hào)時(shí)返回到定時(shí)中斷；有信號(hào)輸入時(shí)，Maibo_Con就+1，當(dāng)Ma

21、ibo_Con不是大于等于3時(shí)，返回到定時(shí)中斷；當(dāng)Maibo_Con是大于等于3時(shí)，信號(hào)輸入就保持了30ms，說(shuō)明是脈搏信號(hào)；如果是第一個(gè)脈搏信號(hào)那么返回到定時(shí)中斷繼續(xù)檢測(cè)第二個(gè)脈沖信號(hào)；是第二次脈沖信號(hào)是就計(jì)算兩次脈沖信號(hào)的時(shí)間差，從而得到1分鐘的脈搏數(shù)；在顯示模塊上進(jìn)行顯示出來(lái)。流程如圖4-2所示。 圖4-2 中斷程序流程圖 中斷程序：void Time1() interrupt 3/定時(shí)器1服務(wù)函數(shù)static uchar Key_Con,Maibo_Con;TH1=0xd8; /10msTL1=0xf0; /重新賦初值switch(Key_Con) /無(wú)按鍵按下時(shí)此值為0case 0:

22、 /每10ms掃描此處 .case 1: /10ms后二次進(jìn)入中斷后掃描此處（Key_Con為1）. case 2: /20ms后檢測(cè)按鍵 . switch (Maibo_Con)/此處與上面按鍵的檢測(cè)類(lèi)似case 0: /默認(rèn)Maibo_Con是為0的. .case 4:. 4.3 顯示模塊 開(kāi)始，聲明變量和函數(shù)，顯示初始化，進(jìn)行掃描鍵盤(pán)，判斷是否有按鍵按下，有5ms延遲函數(shù)，顯示內(nèi)容，LCD1602顯示模塊如圖4-3所示： 圖4-3 顯示模塊流程圖 顯示子程序：void lcd_1602_word(uchar Adress_Com,uchar Num_Adat,uchar *Adress_

23、Data)uchar a=0;uchar Data_Word;LCD_WriteCom(Adress_Com); /選中地址for(a=0;a<Num_Adat;a+) /for循環(huán)決定顯示字符個(gè)數(shù)Data_Word=*Adress_Data; /讀取字符串?dāng)?shù)據(jù)LCD_WriteData(Data_Word); /顯示字符串Adress_Data+; /顯示地址加一/*1602函數(shù)*/void LCD_WriteData(uchar LCD_1602_DATA) /*LCD1602數(shù)據(jù)寫(xiě)入*/delay5ms(); /操作前短暫延時(shí)，保證信號(hào)穩(wěn)定LCD_E=0;LCD_RS=1;LCD_

24、RW=0;_nop_();LCD_E=1;LCD_DATA=LCD_1602_DATA;LCD_E=0;LCD_RS=0;/*LCD1602命令寫(xiě)入*/void LCD_WriteCom(uchar LCD_1602_COM)delay5ms();/操作前短暫延時(shí)，保證信號(hào)穩(wěn)定LCD_E=0;LCD_RS=0;LCD_RW=0;_nop_();LCD_E=1;LCD_DATA=LCD_1602_COM;LCD_E=0;LCD_RS=0;void InitLcd() /初始化液晶函數(shù)delay5ms();delay5ms();LCD_WriteCom(0x38); /display modeLC

25、D_WriteCom(0x38); /display modeLCD_WriteCom(0x38); /display modeLCD_WriteCom(0x06); /顯示光標(biāo)移動(dòng)位置LCD_WriteCom(0x0c); /顯示開(kāi)及光標(biāo)設(shè)置LCD_WriteCom(0x01); /顯示清屏delay5ms();delay5ms(); 5 脈搏儀測(cè)試與結(jié)果分析5.1 程序調(diào)試設(shè)計(jì)的程序編寫(xiě)使用的是Keil4軟件，調(diào)試過(guò)程如下：在Keil4里面的Project下新建一個(gè)項(xiàng)目；在工程文件中新建一個(gè)file文件，將程序輸入進(jìn)去后并保存為.c文件，設(shè)置時(shí)鐘脈沖頻率為12MHz,在Output下，勾選

26、產(chǎn)生16進(jìn)制數(shù)文件，即.hex文件；對(duì)程序進(jìn)行編譯零錯(cuò)誤后，就完成了程序的開(kāi)發(fā)，將生成的.hex文件燒寫(xiě)到STC89C52單片機(jī)中。程序編譯結(jié)果如圖5-1所示。圖5-1 程序編譯結(jié)果5.2 脈搏測(cè)量?jī)x原理圖調(diào)試 在Altium Designer 軟件中進(jìn)行原理圖繪制和調(diào)試，在元件庫(kù)里面找到相關(guān)器件，在工作界面進(jìn)行繪制。在完成原理圖的連線后，應(yīng)仔細(xì)檢查接線是否到位，用Compile進(jìn)行編譯，檢查出原理圖繪制的錯(cuò)誤，修改里面的錯(cuò)誤，直到整體電路都符合電氣特性。5.3 脈搏測(cè)量?jī)x在Proteus的仿真繪制完原理圖后，按照電路原理圖在Proteus Professional軟件做仿真圖。按照原理圖在P

27、roteus Professional中選擇相應(yīng)的電子元件，排布好電子元器件的位置對(duì)電路進(jìn)行連線，連接完后進(jìn)行檢查無(wú)誤后，將在Keil4中編譯生成的.hex文件導(dǎo)入Proteus Professional單片機(jī)中對(duì)電路進(jìn)行仿真。仿真圖如圖5-2所示。圖5-2 仿真圖在本次的原理仿真當(dāng)中，因?yàn)橹恍枰M(jìn)行單片機(jī)處理部分的仿真，所以輸入端選擇了波形發(fā)生器，利用波形發(fā)生器產(chǎn)生不相同的頻率的方波來(lái)取代脈搏波信號(hào)。為了測(cè)試其性能，將給單片機(jī)不同大小頻率的方波信號(hào)。5.4 PCB排版布線及硬件焊接完成調(diào)試仿真后按照原理圖來(lái)完成PCB板的繪制，在Altium Designer軟件中繪制的PCB圖，將PCB文件

28、發(fā)給PCB制作廠家，制作好的PCB如5-3所示。接下來(lái)按照原理圖將元器件焊接到制作好的電路板上，并完成實(shí)物的制作，實(shí)物如圖5-4所示。 圖5-3 PCB布線 圖5-4 脈搏測(cè)量?jī)x5.5 測(cè)試數(shù)據(jù)與結(jié)果分析將焊接好的實(shí)物，進(jìn)行實(shí)際的檢測(cè)，測(cè)試方案是：對(duì)同一個(gè)人同一時(shí)間進(jìn)行不同的方式進(jìn)行測(cè)量。脈搏測(cè)量?jī)x是在2s內(nèi)計(jì)算出人體的脈搏數(shù)值，如果數(shù)值在接下來(lái)的幾秒內(nèi)一直變化，那么就要等變化不大時(shí)出現(xiàn)的數(shù)值時(shí)，就是人體1分鐘的脈搏次數(shù)了；而聽(tīng)診器測(cè)量脈搏的次數(shù)則是要用到1分鐘，所以在檢測(cè)中安排了多次檢測(cè)，部分測(cè)試結(jié)果如表5-1所示。表5-1 部分測(cè)試結(jié)果測(cè)試次序聽(tīng)診器測(cè)到的數(shù)據(jù)（次/分）脈搏測(cè)量?jī)x示值（次/

29、分）兩者之間相差173774276793372742477781570691680800 從表5-5中結(jié)果分析，在實(shí)際測(cè)量中，用聽(tīng)診器測(cè)量的數(shù)據(jù)與脈搏測(cè)量?jī)x檢測(cè)到的的數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)誤差，這個(gè)是在檢測(cè)同一個(gè)人的脈搏的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，出現(xiàn)的誤差最大為4，最小為0，因?yàn)槊}搏儀在短時(shí)間內(nèi)就得到了數(shù)據(jù)，聽(tīng)診器還要測(cè)滿(mǎn)1分鐘，在這段時(shí)間內(nèi)，會(huì)出現(xiàn)人體的生理變化，脈搏會(huì)忽慢忽快，導(dǎo)致了誤差的產(chǎn)生?？梢栽诒?-5中看出，誤差保持在0到4之間，這個(gè)誤差范圍是可以允許的，因此本系統(tǒng)基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 6 總結(jié)與分析 基于單片機(jī)的脈搏測(cè)量?jī)x系統(tǒng)容易進(jìn)行操作使用，其響應(yīng)速度和精度相對(duì)較好，應(yīng)用廣泛，具有實(shí)際意義。脈搏測(cè)量的極為特殊性，比如血脈的振動(dòng)幅度小，大多數(shù)會(huì)受到其他信號(hào)的干預(yù)，造成需要的信號(hào)難以采集和獲取，或者無(wú)法保證采集獲取到的脈搏信號(hào)的準(zhǔn)確可靠性，而且脈搏信號(hào)的處理過(guò)程是比較麻煩和復(fù)雜的，所以在每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)中，都應(yīng)該小心仔細(xì)，全面考慮，確保每一部分電路的正確性。系統(tǒng)可工作在直流電壓為5V伏左右，工作電流為100mA左右；系統(tǒng)在通電后，將手指放在紅外傳感器上，等待測(cè)試2s到5s可檢測(cè)到人體的信號(hào)，并在液晶屏上顯示出來(lái)。這次設(shè)計(jì)因?yàn)闀r(shí)間比較緊，還有就是本人掌握的知識(shí)有限，在本次設(shè)計(jì)中存在很多不足，而且系統(tǒng)的