基于51单片机心设计率计脉搏仪 - 图文

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目 次

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1 绪论 ................................................................ 2 1.1 国内外心率计脉搏仪系统研究现状 .................................... 2 1.2 该论文的主要内容 .................................................. 2 2 总体方案的论证与设计 ................................................ 2 2.1 系统整体设计 ...................................................... 4 2.2 主控模块的选型和论证 .............................................. 5 2.3 显示模块的选型和论证 .............................................. 5 2.4 传感器的选型和论证 ................................................ 6 3 系统硬件电路设计 .................................................... 7 3.1 主控模块 .......................................................... 7 3.2 单片机最小系统设计 ................................................ 8 3.3 LCD显示电路模块设计 ............................................... 9 3.4 液晶显示电路 ..................................................... 10 3.5 光电传感器电路模块设计 ........................................... 11 3.6 传感器简介 ....................................................... 11 3.7 滤波电路 ......................................................... 12 3.8 放大整形电路 ..................................................... 13 3.9 整体电路图 ....................................................... 13 4 系统软件设计 ........................................................ 15 4.1 主程序设计 ....................................................... 15 4.2 子程序设计 ....................................................... 16 5 系统调试 ............................................................ 17 5.1 Keil软件介绍 ..................................................... 17 5.2 Keil软件调试过程及结果 ........................................... 17 5.3 硬件调试 ......................................................... 19 5.4 系统测试 ......................................................... 20 结 论 ................................................................ 22 致 谢 ................................................................ 23

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1 绪论

1.1 国内外心率计脉搏仪系统研究现状

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心率(Heart Rate)是用来描述心跳周期的专业术语，是指心脏每分钟跳动的次数, 它不仅是反映心脏功能强弱的重要标志，也是反映人体运动强度的生理指标。自公元三世纪我国最早的脉学专著《脉经》问世以来，脉学理论得到不断的发展和提高。在中医四诊（望、闻、问、切）中，脉诊占有非常重要的位置。脉诊是我国传统医学中最具特色的一项诊断方法，其历史悠久，内容丰富，是中医“整体观念”、“辨证论证”的基本精神的体现与应用。

进入21世纪以来，科技不断的发展，电子产品越来越多，系统的价格越来越便宜；产品的科技含量比例也越来越大，性能越来越可靠。人们日常的生产、生活都在慢慢走向高度自动化和智能化。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，而其中关键是对脉搏传感器的研究。国外，诸如法国研制生产的康普乐仪，日本科林公司的动脉硬化检测仪器等就是利用此方法，并在欧美国家得到广泛的应用，国内医院也有引进此类设备的研究，在2007年，有人有次类似的产品相继上市。但，这些仪器被应用在大型医疗机构中，成本高，检测费用高，功能局限于检测，不能够满足患者随时随地的检测的需要。

1.2 该论文的主要内容

该论文所做的设计是针对心率计脉搏仪的功能问题，力图解决测量方便、快捷、准确等方面的问题。脉搏测量在有脉搏时遮挡光线，无脉搏时透光强，所采用的传感器是红外接收二极管和红外发射二极管。通过观测脉搏信号，可以对人体的健康进行检查，通常被用于保健中心和医院。系统可以供用户测量当时的脉搏次数，同时还可以设定上限次数和下限次数，当测量的范围超过设定的范围则驱动蜂鸣器报警提醒，除此外用户还可以设定每天闹钟提醒测量，时间可以自行设定。

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。系统以STC89C52单片机为核心，以光电传感器利用单片机系统内部定时器来计算时间，由光电传感器感应产生信号，单片机通过对信号累加得到脉搏跳动次数，时间由定时器定时而得。系统运行中可以通过观察指示灯闪烁，若均匀闪

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烁说明测量值准确。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,但人体的生物信号多属于强噪声背景下的低频的弱信号, 脉搏波信号更是低频微弱的非电生理信号, 必需经过放大和后级滤波以满足采集的要求。

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2 总体方案的论证与设计

2.1 系统整体设计

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心率计的总体设计电路框图如图2-1所示，主要包括光电传感器、放大电路、比较电路、转换电路、单片机处理电路和显示电路，用其5V的电源。

图2.1 总体设计电路框图

光电传感器：光电感应主要是由光电指套式传感器实现的，LED发出的光线通过手指照射在三极管的感应窗上，随着微血管脉压波动的变化，其透光度也随其变化，这样光敏三极管的电流也发生波动性的变化，这样也完成了将光敏三极管转换为电压信号，完成可第一步工作过程。

放大电路：由于通过光电传感器接收到的信号极其微弱，容易被其外围电路所干扰，因此系统必须为信号处理电路提供电源。检测到的信号经过LM324放大器放大后仍存在较大的偏置电压，因此必须在信号输入端加滤波电容，将电路中的直流成份滤掉并保证不影响交流信号的传递。

比较电路：比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。比较器的两路输入为模拟信号，输出则为二进制信号，当输入电压的差值增大或减小时，其输出保持恒定。运用比较电路的原理，对两个或多个测量数据项进行比较，用来检测