脉搏计设计与制作.docx
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脉搏计设计与制作
脉搏计设计与制作
1摘要:
在医学临床监护和日常中老年保健中，脉搏是一项基本的生命指标，因而脉搏测量师最常见的生命特征的提取，近年来出现的日常监护仪器。
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,能反映出人体心血管系统中许多生理疾病的血流特征.本系统采用AT89S52单片机为核心而制作的一种实用型脉搏测量仪.采用数据采集.得到的信号经过整形和放大后送入AT89S52单片机进行处理.单片机将采集到的脉搏心率在LCD液晶显示器上实时显示出来,同时还设置了脉搏测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,最后提出一些完善本设计的改进意见.
关键字:
脉搏计单片机AT89S52人体脉搏信号实时显示
1.系统方案选择与论证
1.1任务
设计并制作一个脉搏检测器
1.2要求
（1）用压电陶瓷片对微弱的脉搏信号进行采集,设计脉搏波检测电路,通过示波器显示出来
（2）将整形后的脉冲波送入单片机,采用单片机构成脉搏检测仪,要求实时显示脉率变化,脉率超限时用蜂鸣器报警,报警范围可以通过键盘设定.
1.3系统基本方案
根据题目的要求系统模块可以基本划分为:
脉搏传感器部分,信号放大整形电路部分,单片机处理电路部分及显示电路部分.
1.3.1各部分电路的方案选择及论证
（1）脉搏传感器部分
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,抗干扰能力及安装方式决定了脉搏测量精度,因此其选型对整个设计具有决定性的作用.
目前,脉搏信号的测量方式主要有:
1,光电脉搏波传感器.血管不受压力时,血流均匀,反射光也比较均匀,故传感器无脉搏信号输出;当血管受压血液不流动时,传感器也无输出信号;只有当血管受到挤压,血管中的血液断续流动时,反射光也随之变化,这时传感器4输出脉搏信号,达到了测量脉搏的作用.
2,脉搏信号还表现为皮肤振动,因此可以用加速度传感器进行检测,其特点是结构简单,体积小,波形测量要求较高，很难排除干扰.
3,力传感器测量.其测量原理是,将测力传感器的受力端压在人体桡动脉处,模仿人的指头.这种方式通常采用压阻式传感器,这种传感器的特点是结构简单,可靠性高,抗干扰能力强,而且价格便宜。
本设计中,采用第3种脉搏传感器,即力传感器这里用的是压电陶瓷片.
（2）信号放大整形电路部分
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.有噪声干扰信号，所以,设计时设计了放大级、低通滤波器、信号比较级。
放大级即信号放大电路,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.带通滤波器作用为滤去干扰信号，比较级为将信号整成标准方波信号。
送入单片机中进行计数即可.
（3）单片机选择
本设计作为一个简单脉搏测量仪,最后需给出脉搏波动频率.以单片机作为信息处理中心,通过对单片机进行编程,完成信号输入检测,信息分析处理及信息显示.
1,AVR单片机
AVR单片机是ATMEL公司生产的单片机.高速度（50ns）,低功耗,硬件应用Harward结构,具有预取指令功能,使得指令可以在一个时钟周期内执行,而MSC-51要12个时钟周期执行一条指令.AVR单片机如LPC2131等.
51单片机
51单片机是INTEL公司生产的.它具有结构简单,价格便宜,易于开发的5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,访问外部数据有瓶颈,作电压范围窄.
本设计中,单片机只需要对脉搏信号的波动频率进行测量,计算和显示,对单片机的要求不是很高.而对51单片机,本人比较熟悉,所以,本设计中选择51单片机作为信息处理中心.
在51系列单片机中,AT89系列单片机是美国ATMEL公司推出的一种新型高性能低价位,低电压低功耗的8位CMOS微型计算机.AT89S52就是其中一款,它可以完全满足本设计的设计要求,而且,AT89S52的价格较低.
（4）键盘与显示部分
根据题目要求,设计出来的系统是可以设定报警的范围的.对键盘和显示部分采用以下方案:
采用液晶显示屏和普通小键盘.液晶显示屏（LCD）具有功耗小,轻薄短小无辐射危险,平面直角显示以及影象稳定不闪烁,可视面积大,画面效果好,抗干扰能力强,并可灵活的现实多种状态.
根据以上论述,51单片机资源丰富,根据需要,我们选用方案一.
1.3.2系统各模块的最终方案
根据以上分析,结合器件和设备等因素,确定如下方案:
1.采用AT89S52单片机作为控制器,分别对输入,显示,信号的处理控制.
2.传感器部分采用压电陶瓷片该器件结构简单,可靠性高,抗干扰能力强
3.信号的处理设计了放大级、低通滤波器、信号比较级三级处理。
4.显示用LCD液晶显示实时脉搏数系统的基本框图如下图所示
2.系统硬件设计
2.1信号采集整形部分设计
本部分由传感器部分和整形电路部分组成.如下图示原理图为，在脉搏计设计中信号的采集和整形是最为关键部分，如果这一部分没有做好整个设计将会不成功，如下图U1A及其外围构成放大级这里的放大倍数为70左右，U1B及外围构成低通滤波器，因为人脉搏一般在100HZ以内故这里设计了一100hz为临界频率的低通滤波器，U1C及外围为二次放大级，U1D及外围为比较级，这一级的作用为将采集的信号整成标准方波信号送入单片机处理。
PCB图如下
2.2矩阵键盘的设计
由于控制键位不多,方便程序设计,硬件安全可靠,我们设计如下键盘：
2.3液晶显电路
我们用单片机P0口作为1602的数据传输口,P2.0为数据命令选择端,P2.1读写,P2.2使能端.硬件电路如图所示.
控制器原理图如下：
PCB图如下
3.系统软件设计
系统软件设计流程图如下
程序设计：
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitdula=P2^6;
sbitwela=P2^7;
sbitrs=P3^5;
sbiten=P3^4;
sbitwr=P3^6;
sbits1=P3^0;
sbits2=P3^2;
sbitrd=P3^7;
ucharcodetable[]="SUDU:
";
ucharcodetable1[]="SHIJIAN:
:
";
ucharcount,s1num,fen,miao,a;
voiddelay（uintz）
{
uintx,y;
for（x=0;xfor（y=0;y<110;y++）;
}
voidwrite_com（ucharcom）
{
rs=0;
wr=0;
en=0;
P0=com;
delay（5）;
en=1;
delay（5）;
en=0;
}
voidwrite_data（uchardate）
{
rs=1;
wr=0;
en=0;
P0=date;
delay（5）;
en=1;
delay（5）;
en=0;
}
voidwrite_sfm1（ucharadd,uchardat）
{
ucharge,sh;
sh=dat/10;
ge=dat%10;
write_com（0x80+0x40+add）;
write_data（0x30+sh）;
write_data（0x30+ge）;
}
voidwrite_sfm（ucharadd,uchardat）
{
ucharge,sh;
sh=dat/10;
ge=dat%10;
write_com（0x80+add）;
write_data（0x30+sh）;
write_data（0x30+ge）;
}
voidinit（）
{
ucharnum,a=0;
count=0;
miao=0,fen=0;
s1num=0;
rd=0;
dula=0;
wela=0;
en=0;
write_com（0x38）;
write_com（0x0c）;
write_com（0x06）;
write_com（0x01）;
write_com（0x80）;
for（num=0;num<5;num++）
{
write_data（table[num]）;
delay（5）;
}
write_com（0x80+0x40）;
for（num=0;num<11;num++）
{
write_data（table1[num]）;
delay（5）;
}
TMOD=0X01;//设置定时器
TH0=（65536-50000）/256;
TL0=（65536-50000）%256;
EA=1;
ET0=1;
IT0=1;
PX0=1;
IE0=0;
//PCON=0X01;
//EX0=1;
//TR0=1;
}
voidtemp_（）interrupt1
{
TH0=（65535-50000）/256;
TL0=（65535-50000）%256;
count++;
if（count==20）
{
count=0;
miao++;
if（miao==60）
{
miao=0;
fen++;
if（fen==60）
{
miao=0;
fen=0;
}
}
//write_sfm1（8,fen）;
//write_sfm1（11,miao）;
}
}
voidex_int（）interrupt0
{delay（10）;
a++;
}
voidkeyscan（）
{
if（s1==0）
{
delay（5）;
if（s1==0）
{
s1num++;
while（!
s1）;
if（s1num==1）
{
TR0=1;
EX0=1;
}
if（s1num==2）
{
TR0=0;
EX0=0;
}
if（s1num==3）
{
s1num=0;
a=0;
fen=0;miao=0;
}
}
}
}
voidmain（）
{
init（）;
while
（1）
{
keyscan（）;
write_sfm（6,a）;
write_sfm1（8,fen）;
write_sfm1（11,miao）;
}
//while
（1）;
5.收获与体会
课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。
因此作为二十一
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