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1、精品名师归纳总结摘 要脉搏传感器采样脉搏信号，接受STC89C51单片机作为把握器，脉搏传感器输出方波传入单片机，单片机每接收一个脉冲波形，数码管就计数一次。脉搏次数超限时用蜂鸣器报警。三极管加大功率，驱动器件工作。单片机软件设计，设置中断向量，编程执行。关键词： STC89C51单片机、脉搏测量仪、软件设计Abstract:Pulse sensor sampling pulse signal, using STC89C51 MCU as controller, pulse sensor output square wave into single chip microcomputer chi
2、p, each receiving a pulse waveform, digital tube counting time. Pulse frequency overrun with buzzer alarm. The three transistor to increase power, driving device. MCU software design, set the interrupt vector, programming executive.Keywords:STC89C51monolithicintegratedcircuit.pulsemeasuring instrume
3、nt.Software design.目录1系统方案选择与论证 11.1任务 11.2要求 11.3系统基本方案11.3.1 各个部分电路的方案选择及论证11.3.2 系统各模块的最终方案22. 系统硬件设计 22.1 单片机处理电路22.1.1STC89C51系列单片机的主要性能特点引 言 13可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.1.2C51 系列单片机的基本组成42.2复位电路62.2.1 单片机复位电路62.2.2 测试复位电路72.3振荡电路72.4脉搏传感器部分82.4.1HK-2000A集成化脉搏传感器2.4.2 脉搏传感器接收电路 92.4.3 电源电路 102.
4、5 显示报警部分 102.5.1 数码管显示电路 102.5.2 报警电路 113软件设计 113.1程序设计 113.2程序调试134 结论 14谢辞 15参考文献 15附录 168可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结引言脉搏波所显现出来的外形、强度、速率和节律等方面的综合信息，能反映出人体心血管系统中许多生理疾病的血流特点。本系统接受STC89S51单片机为核心而制作的一种有用型脉搏测量仪。接受HK-2000A 集成化脉搏传感器作为传感器对人体的脉搏心率警醒数据采集。得到的信号送入STC89S51单片机进行处理。单片机将采集到的脉搏心率在数码管上实时显示出来，同时仍设置了脉搏测
5、量仪的上下限报警电路。本文首先描述本设计的整体思路，然后介绍各个部分设计中的细节问题，最终提出一些完善本设计的改进看法。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。几乎世界上全部的民族都用过“摸脉”作为诊断疾病的手段。脉搏波所显现出的外形 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点 , 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。1 系统方案选择与论证1.1 任务基于 C51单片机的脉搏测量仪设计1.2 要求（1） 通过脉搏传感器采样脉搏信号，设计脉搏波检测电路，通
6、过数码管来显示脉搏次数。（2） 将脉冲波送入单片机，接受单片机构成脉搏检测仪，要求实时脉搏次数对超限时用蜂鸣器报警。1.3 系统基本方案依据题目的要求系统模块可以基本划分为：脉搏传感器部分、单片机处理电路部分及显示电路部分。为实现各模块的功能，分别做了几种不同的设计方案病进行了论证1.3.1 各个部分电路的方案选择及论证（1） 脉搏传感器部分可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结传感器又称为换能器、变换器等。脉搏传感器是脉搏检测系统中重要的组成部分，其基本功能是将切脉压力和桡动脉搏动压力这样一些物理量 非电量 转换成为便于测量的电量。脉搏传感器的精度、灵敏度、抗干扰才能及安装方式准备
7、了脉搏测量精度，因此其选型对整个设计具有准备性的作用。本设计中，接受 HK-2000A 集成化脉搏传感器， HK-2000A 集成化脉搏传感器接受高度集成化工艺将 力敏元件 PVDF压电膜 、灵敏度温度补偿元件、感温元件、信号调理电路集成在传感器内。压电式原理采集信号，模拟信号输出，输出同步于脉搏波动的脉冲信号，脉搏波动一次输出一正脉冲。该产品可用于脉率检测，如运动、健身器材设备中的心率测试。（2） 单片机选择51 单片机是 INTEL 公司生产的。它具有结构简洁，价格廉价，易于开发的特点。通用型，有总线扩展，有较强的位处理功能，有全双工异步串行通信口。但是其功能 相对较少，拜望外部数据有瓶颈
8、，作电压范畴窄。本设计中，单片机只需要对脉搏信号的波动频率进行测量、运算和显示，对单片机的要求不是很高。而对51 单片机，本人比较熟识，所以，本设计中选择51 单片机作为信息处理中心。（3） 显示部分依据题目要求，设计出来的系统是可以设定报警的范畴的。对显示部分接受以下方案：接受数码管。数码管具有功耗小、轻薄短小无辐射危险，简洁便利等特点。1.3.2 系统各模块的最终方案依据以上分析，结合器件和设备等因素，确定如下方案：1. 接受 STC89C51单片机作为把握器，分别对输入、显示、信号的处理和把握。2. 传感器部分接受光HK-2000A 集成化脉搏传感器，该器件结构简洁、牢靠性高、抗干扰才能
9、强。3. 显示用数码管显示实时脉搏数和蜂鸣器报警上下限数值。系统的基本框图如下图1.1 所示。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结脉搏传感器电路2. 系统硬震荡件电设路计2.1 单片机复位处电理路电路单片机处理电路如图 2.1 所示图 1S.1T设C计8框9C图51单片机处理电路数码管显示电路蜂鸣器报警电路可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 2.1 单片机处理电路2.1.1 STC89C51系列单片机的主要性能特点STC89C51系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰、高速、低功耗的单片机，指令代码与传统 8051 单片机完全兼容。MCS51 的主要特点为： C
10、PU为 8 位。片内带振荡器，频率范畴为 1.212MHz。片内带 128 字节的数据储备器。（ RAM）片内带 4KB的 Flash 程序储备器。（ ROM）程序储备器的寻址空间为 64KB。（需要扩展 ROM）片外数据储备器的寻址空间为64KB。（需要扩展 RAM） 128 位（ 16 字节）用户位寻址空间。（在 128 个字节中） 18 个字节特别功能寄存器 SFR（MCS52 子系列为 21 个）。 4 个 8 位的并行 I/O 接口： P0、P1、P2、P3。 2 个 16 位定时器 / 计数器 T0、T1。（ MCS-52子系列为 3 个， T2） 2 个优先级别的 5 个中断源。
11、（高、低 2 个） 1 个全双工的串行 I/O 接口，可多机通信。片内接受单总线结构。有较强的位处理才能。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.1.2 C51 系列单片机的基本组成图 2.2 框图图 2.3 DIP管脚图AT89C51与 51 系列中各种型号芯片的引脚相互兼容。目前多接受40 只引脚双列直插，如图 2.3 所示。引脚按其功能可分为如下 3 类：【要娴熟记住】电源准时钟引脚 VCC、VSS。XTAL1、XTAL2。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结把握引脚RST / VPD 、ALE / PROG 、 PSEN 、和EA/ VPP 。可编辑资料 - -
12、 - 欢迎下载精品名师归纳总结I/O 口引脚 P0、P1、P2、P3，为 4 个 8 位 I/O 口。1. 电源引脚VSS（20 脚）：接的， 0V 参考点。VCC（40 脚）： 5V 电源。【供应掉电、闲暇、正常工作电压】图 2.4 总线分布2. 外接晶体引脚XTAL1（ 19 脚）：接外部晶体振荡器的一端。当使用芯片内部时钟时，此脚用于外接石英晶体振荡器和微调电容。当使用外部时钟时，对于HMOS单片机，此引脚接的。 对于 CMOS单片机，此引脚作为外部振荡信号的输入端。XTAL2（ 18 脚）：接外部晶体振荡器的另一端，当使用芯片内部时钟时，此脚用于外接石英晶体振荡器和微调电容。当使用外部
13、时钟时，对于HMOS单片机，此引脚接外部振荡源。对于 CMOS单片机，此引脚悬空不接。89C51 晶体振荡器频率可在6MHZ 40MHZ之间选择，常选 6MHz或 12MHz的石英晶体。电容的值没有严格要求，但其取值对振荡器的频率输出的稳固性、大小、振荡电路起振速度稍有影响， C1、C2 可在 20pF100pF之间选择。当外接晶体振荡器时，电容可选 30pF10pF。外接陶瓷振荡器时，电容可选40pF10pF。3. 把握信号或与其它电源复用引脚可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结（1） RST / VPD （9 脚）：复位端。当输入的复位信号连续2 个以上机器周期（ 12个晶体振
14、荡周期）高电平即为有效，用于完成单片机的复位初始化操作。正常工作时，此脚电平应 0.5V。在 VCC 发生故障、降低到电平规定值掉电期间，此引脚可接备用电源VPD（电源范畴 5V 0.5V），由 VPD 向内部 RAM 供电，以保持内部 RAM 中的数据。（2） ALE / PROG（ 30 脚）：的址锁存使能。ALE （ Address Latch Enable）。 PROG（ Program）ALE / PROG 为 CPU 拜望外部程序储备器或外部数据储备器供应的址锁存信号，将低 8 位的址锁存在片外的的址锁存器中。ALE / PROG 引脚其次功能，对片内 Flash编程，为编程脉冲输
15、入端。（3） PSEN（29 脚）：（ Programmer Saving ENable），外部程序储备器读选通信号。在读外部程序储备器时有效（低电平），以实现外部程序储备器单元的读操作。在拜望外部数据储备器、拜望内部程序储备器时PSEN无效。（4） EA/ VPP （31 脚）：（ Enable Address/Voltage Pulse of Programming） 拜望程序储备把握信号。当EA/ VPP “0”时，表示读外部程序储备器。只读 取 外 部 的程 序存 储器 中的 内 容 ， 读取 的的 址范 围为 0000H FFFFH（ 64KB ），片内的 4KB Flash 程序储
16、备器不起作用。当EA/ VPP “1”时，表示对程序储备器的读操作是从内部程序储备器开头，并可延至外部程序储备器。在 PC值不超出 0FFFH（即不超出片内 4KB Flash储备器的的址范畴）时，单片机读片内程序储备器（ 4KB ）中的程序，但当 PC 值超出 0FFFH （即超出片内 4KB Flash 的址范畴）时，将自动转向读取片外60KB （1000H-FFFFH）程序储备器空间中的程序。对于 EPROM（或 FLASH ）型单片机，在 EPROM 编程期间，此引脚需加 12.75V或 21V 的编程电压。2.2 复位电路2.2.1 单片机复位电路可编辑资料 - - - 欢迎下载精品
17、名师归纳总结图 2.5 单片机复位电路图时钟电路工作后，在 REST管脚上加两个机器周期的高电平，芯片内部开头进行初始复位（如图 2.5 ）。2.2.2 测试复位电路200R电阻图 2.6测试复位电路图单片机程序里通过检测该口，判定是否有按键按下，如按下开头计数工作，如始终未按就始终在此等待如图 2.6 。2.3 振荡电路可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 2.7 振荡电路图本设计晶振选择频率为 11.0592MHz，电容选择 30pF 如图 2.7 。经运算得单片机工作机器周期为：11.0592 （ 111.0592M） =1us。2.4 脉搏传感器部分2.4.1 HK-20
18、00A集成化脉搏传感器HK-2000A 集成化脉搏传感器接受高度集成化工艺将力敏元件PVDF 压电膜 、灵敏度温度补偿元件、感温元件、信号调理电路集成在传感器内。压电式原理采集信号，模拟信号输出，输出同步于脉搏波动的脉冲信号，脉搏波动一次输出一正脉冲。该产品可用于脉率检测，如运动、健身器材设备中的心率测试。图 2.8HK-2000A 集成化脉搏传感器图 2.9 波形图主要特点：.模拟脉冲信号输出.灵敏度高可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结.抗干扰性才能强.过载才能大.一样性好.性能稳固牢靠，使用寿命长技术指标：.电源电压： 3 12V DC.压力气程： -50 +300mmHg.
19、过载： 100 倍2.4.2 脉搏传感器接收电路红色线黄色线黑色线图 2.10 脉搏传感器接收电路HK-2000A 型脉搏传感器输出方波传入单片机，单片机每接收一个脉冲波形，数码管就计数一次，当一分钟终止后，单片机停止接收信号，数码管也停止计数，假如需 要重新计数，再次按下测试按键开关。脉搏传感器输出波形清晰，较完整，不需要进行信号波形放大与调整。需要留意脉搏传感器3 个接口位置。如图 2.10 所示：黑线 1号接的，红线 3 号电源，黄线 2 号接单片机。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.4.3 电源电路USB电源接口图 2.11 电源电路接受 USB电源接口，电容的作用是
20、滤波，从外界进来的电流，电压可能不稳固， 接上电容是为了保证后面的电路电压相对稳固，为便利指示电源工作状态，电源接通时 LED灯亮，表示器件开头工作。2.5 显示报警部分2.5.1 数码管显示电路8550 PNP 三极管可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结数码管 DS1DS、3图 2.12 数码管电路VT1VT3、R12R21 等组成数码显示电路。本机接受动态扫描显可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结示的方式，使用共阳数码管，P3.3-P3.5口作三个数码管的动态扫描位驱动码输出， 通过三极管驱动数码管。 P1.0-P1.6 口作数码显示七段笔划字形码的输出，用以驱动数
21、可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结码管的各字段。由于单片机的端口输出电流才能低，无法直接驱动那些器件，故增加三极管加大功率 ，驱动数码管工作。如图 2.12 所示。2.5.2 报警电路绿色 LED 灯红色 LED 灯红色 LED 灯1K 电阻8550 PNP 三极管蜂鸣器图 2.13LED 灯与蜂鸣器电路 依据医学数据，人体脉搏正常在60 到 120 之间，当数码管所显示的示数大于120 时 LED红灯亮，蜂鸣器响应报警。示数小于60 时 LED黄灯亮，蜂鸣器响应报警。示数 大于 120 时小于 60 时， LED 绿灯亮，蜂鸣器不响。由于单片机的端口输出电流才能低，无法直接驱动
22、那些器件，故增加三极管加大功率，驱动蜂鸣器工作。3 软件设计3.1 程序设计在软件设计中，一般接受模块化的程序设计方法，它具有明显的优点。把一个多功能的复杂的程序划分为如干个简洁的、功能单一的程序模块，有利于程序的设计和调试，有利于程序的优化和分工，提高了程序的阅读性和牢靠性，使程序的结构层次一目了然。应用系统的程序由包含多个模块的主程序和各种子程序组成。各程序模块都要完成一个明确的任务，实现某个具体的功能，在具体需要时调用相应的模块即 可。这里接受次序结构，通过对按键的扫描，判定要实现什么功能。（如图3.1 ）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 3.1程序流程图可编辑资料 -
23、 - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.2 程序调试源程序的编写有多种语言，经过对原理的分析和自身的实际情形本课程设接受C语言编写，其主要程序代码如下：/*初始化函数/void init可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结t=0 。TMOD=0x1。1/定时器 0，1 的定时方式 1 都打开可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结TH1=-5000/256 。/ 定时器 1 定时 5ms TL1=-5000%256。TH0=0x3c。/ 定时器 0 定时 50ms TL0=0xb0。EA=1。/开总中断ET1=1。/ 开定时器 1 中断TR1=1。/ 开定时器 1TR0=1。
24、/ 开定时器 0ET0=1。/ 开定时器 0 中断IT0=1 。/下降沿促发EX0=1。/开中断 0图 3.2 程序图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 3.3 调试图4 结 论脉搏检测中关键技术是单片机设置与传感器输出的信号提取问题,本文设计系统模拟电路简洁，由STC89C51芯片实现脉搏信号采集，信号处理，脉搏计数等功能，因 此体积小，功耗低，系统稳固性高。本系统可实现脉搏次数的实时储备并可实现与脉搏次数报警 ,因此可作为简洁医院脉搏测量仪。为了实现脉搏测量重复性，特别设置单片机复位按键和测试复位按键。同时便利观看脉搏次数变化，接受动态扫描显示的方式，使用共阳极数码管，可以
25、随时便利观察脉搏跳动变化。当测试终止时，增加的报警功能，起到对病人进行预警作用，当3种灯任何一种灯亮起时，即表示测试终止。当然本次脉搏测量仪仍有许多改进的方， 比如 HK-2000A 集成化脉搏传感器对脆弱跳动特别敏捷，在测量时，手腕手指手掌等身体移动都会影响测量，因此在测量时需要防止其他部位移动。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结通过这次课程设计，加强了我动手、摸索和解决问题的才能。我觉得做课程设计同时也是对课本学问的巩固和加强，平常看课本时，有时问题老是弄不懂，做完设 计，那些问题就迎刃而解了。而且仍可以记住许多东西。比如单片机管脚用途，平常看课本，这次看了，下次就忘了，主要
26、是由于没有动手实践过吧！熟识来源于实践， 实践是熟识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯独标准。在内容设计方面，比较深化的学习了单片机方面的学问，补充了自己学问上的不足，更重要的是给自己找到了一个新的进展方向。谢辞在这次课程设计的过程中，我的指导老师丁勇老师赐予了我很大的帮忙，供应了相关的资料，对我的课程设计作品赐予了指导和支持。使我顺当圆满的完成了此次课称设计设计。在此，向丁勇老师表示诚意的感谢！同时，也要感谢学院供应制板等设施，使我的设计得以顺当完成。古人云：预就立，不预就废。祖先曾经教导我们：一年之计在于春，一日之计在于晨。作为即将走向社会的我们又何尝不是如此？一个没有规划的人生，就像一
27、场没有球门的足球赛，满场乱踢。一个没有规划的人生，就像一叶在茫茫大海上漫无目标的小舟，随波漂浮。在我们即将走向社会的时候，我们必需对自己的职业生涯进行规划。罗素曾说：选择职业就是选择你自己的将来。因此我们要针对社会需要，结合自身的情形及早做好相应预备，为我们走向社会打下坚实的基础。俗语说：磨刀不误砍柴功。为适应社会需要，促进自我进展，我们除了学好本专业外，仍应辅修相关专业学问，积极参加社会实践活动，培养工作才能，努力提高综合素养，同时努力培养特长，形成自身竞争优势。最终，再次感谢学院给了我们机会，以及信息与通信学院的各位老师和许多的伴侣、同学在各个方面赐予了我许多的帮忙和支持，让我坚持到了最终
28、，感谢你们！参考文献1. 刘云丽 , 徐可欣等 . 微功耗光电式脉搏测量仪. 电子测量技术 .2005. 其次期2. 李世馨 . 模拟电子技术基础. 高等训练出版社 .2001.12 33. 朱国富，廖明涛，王博亮. 袖珍式脉搏波测量仪 . 电子技术应用 .1998. 第 1 期4. 欧阳俊 . 基于 BL-410的指端脉搏波采集系统应用争论.2004. 第 11 卷第 2 期5. 程咏梅，夏雅琴，尚岚 . 人体脉搏波信号检测系统. 北京生物医学工程.2006. 第 25 卷6. 任为民 . 电子技术基础课程设计 .中心广播电视高校出版社.1997 年 5 月第 1 版7. 张毅坤 . 单片微
29、型运算机原理及应用.西安电子科技高校出版社. 1998.9第 1 版可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结8. 刘文，杨欣，张铠麟. 基于 AT89C2051单片机的指脉检测系统的争论. 医疗装备 .20059. 朱月秀 . 单片机原理与应用. 科学出版社 .2004.210. 韩文波 . 光电式脉搏波监测系统 . 长春光学精密机械学院学报.1999. 第 22 卷第 4 期附录原理图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结PCB图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结程序代码： #include #include#define uchar unsigned cha
30、r #define uint unsigned intuchar i=0xfe。/ 显示位选初值uchar ge,shi,bai。uint count =887。/ 脉搏次数uint t。uchar disp=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90。/ 共阳数码管编码sbit P0_0=P00 。 / 黄灯可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结sbit P0_1=P01 。 / 红灯sbit P0_2=P02 。 / 绿灯sbit P2_4=P24 。 / 按键/sbit P3_2=P32。sbit P3_6=P23 。 /
31、 蜂鸣器bit BELL=0 。/ 响铃标志/*/*/*软件延时函数/*/*/void delay10msvoiduchar i,j。fori=20。i0 。i-forj=248。j0 。j-。/*/*/*显示函数/*/*/void displayuchar i,uchar numberP2=i 。P1=dispnumber。/*/*/*/*定时器 0 中断处理函数用于定时一分钟/*/ void timer0void interrupt 1TH0=0x3c。TL0=0xb0。t+ 。ift=1200EA=0 。t=0 。bai=count/100。shi=count%100/10。ge= co
32、unt%100%10 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结ifcount120 /设置最高值P0_1=0。P3_6=0。BELL=1。elseP0_2=0 。EA=1 。TR0=0 。/开定时器 0ET0=0 。EX0=0 。/开定时器 0 中断开外部中断/*/*/*定时器 1 中断处理函数/*/*/void timer1_intvoid interrupt 3TH1=-5000/256 。TL1=-5000%256。bai=count/100。 /提取三位数字shi=count%100/10。ge= count%100%10 。switchi/选择数码管位case 0xfe:
33、displayi,ge。break 。case 0xfd: displayi,shi。break 。case 0xfb: displayi,bai。break 。i=i1。/流水成效i=i|0x01。ifi=0xf7/右移三位后置初值i=0xfe。ifBELL/蜂鸣器响可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结P3_6=0。/*/*/*初始化函数/*/*/ void init可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结t=0 。TMOD=0x1。1/定时器 0，1 的定时方式 1 都打开可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结TH1=-5000/256 。/ 定时器 1 定时
34、 5ms TL1=-5000%256。TH0=0x3c。/ 定时器 0 定时 50msTL0=0xb0。EA=1。/开总中断ET1=1。/ 开定时器 1 中断TR1=1。/ 开定时器 1TR0=1。/ 开定时器 0ET0=1。/ 开定时器 0 中断IT0=1 。EX0=1。/*/下降沿促发开中断 0/*/*按键软件处理函数/*/*/void keyifP2_4=0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结断BELL=0。delay10ms 。delay10ms 。ifP2_4=0/TR0=1。/ 开定时器 0/ET0=1。/ 开定时器 0 中/EX0=1。/ 开外部中断init。count=0 。/ 显示清零可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结P0=0xff 。whileP2_4=0 。/ 等待按键释放，假如键未释放就始终在此等待。不过此处开中断非计数可不写void main/P3_2=0 。init。TR0=0。/关定时器 0ET0=0。/关定时器 0 中断EX0=0。/P3_6=0while1。key。void int0void interrupt 0count+ 。可编辑资料 - - - 欢迎下载