电子脉搏计设计

VCCR2610k记数脉冲D1VCCVCC4148R2414.7kT39014R25470R2220k2R131MIC3ARCCX+T-TQ6145CD2D34148C200.1uFC71uFIC3B21RCCX+T-T4528Q64148ERQ7R2322kR241kB45280.01uF3R3C21D45Q7VCC 图4-5 波形整形线路图 4.6 显示器设计 经过译码器译码，输出信号为七段显示代码，输入到七段数码显示管中即可实现显示功能。采用半导体数码管BS201A显示，数码管引脚如下：

图4-6 数码管引脚图

D.P端为显示数码管的小数点位，本方案中不需用。BS201A的数码管有输出位，将其接地。这里控制1.6的接地与否可控制LED的导通与断开，即控制每一个BS201A的亮灭。在计数器中，有DS1,DS2,DS3三个控制个位十位和百位的输出端口，通过这三个输出口的输出信号控制三极管开关的导通与断开即可实现三个BS201A依次显示各位十位和百位。三极管选择A781,A781是PNP型三极管主要功用为开关，主要参数是工作电压20V,工作电流0.2A。

17

4.7 整体电路

电路由传感器电路、信号放大和整形电路、单片机电路、数码显示电路等部分组成。传感器主要由红外线发射二极管和接收二极管组成，测量的原理如下：将手指放在红外线发射二极管和接收二极管中间，随着心脏的跳动，血管中血液的流量将发生变化。由于手指放在光的传递路径中，血管中血液饱和程度的变化将引起光的强度发生变化，因此和心跳的节拍相对应，红外接收二极管的电流也跟着改变，这就导致红外接收二极管输出脉冲信号。脉冲信号由F1~F3、R3~R5、C1、C2等组成的低通放大器进行放大，再经由F4、R6、R7、C3组成的放大器进一步放大，其输出信号送给由F5、F6、RP1、R8等组成的施密特触发器进行整形后输出，输出的脉冲信号作为单片机的外部中断信号。可变电阻RP1用来调整施密特触发器的阀值电压，从而调整电路的灵敏度。

AT89C2051、X1、R10、C5等组成单片机电路。单片机电路对P3.2输入的脉冲信号进行计算处理后把结果送到数码管显示。发光二极管VD3作脉搏测量状态显示，脉搏每跳动一次发光二极管就点亮一次。

数码管DS1~DS3、VT1~VT3、R12~R21等组成数码显示电路。本机采用动态扫描显示的方式，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，用以驱动数码管的各字段。

18

5 软件分析

来自传感和整形输出电路的脉冲电平输入单片机89C2051的P3.3脚，单片机设为负跳变中断触发模式，故每次脉冲下降沿到达时触发单片机产生中断并进行计时；当下一次脉冲的下降沿到达时，单片机对两次脉冲间的时间进行运算得出心率，通过P1口把结果送到数码管显示出来。同时，对每次脉冲的到来均响铃，与脉搏同步。这样，就可以通过声光的形式形象地把脉搏的快慢显示出来。

为避免干扰的影响，单片机对两个脉冲之间的时间间距进行检测，若发现有干扰则忽略该干扰而不显示。本测试器的有效测量范围为50次－199次/分钟。本部分运用了ATMEL公司的89C2051单片机作核心元件，在这里运用了单片机能更快更准确地对数据进行运算，而且可根据实际情况进行编程，所用外围元件少，轻巧省电，故障率低。

程序用单片机语言编写，由主程序、外部中断服务程序、定时器T1中断服务程序、延时子程序等模块组成。主程序主要完成程序的初始化。外部中断1服务程序由信号判断、计算、合理近似、显示输出等部分组成。定时中断服务程序由计时、计数、无效测试信号判断等部分组成。程序中用变量NUM对脉搏脉冲信号个数计数。

5.1 主程序流程图

心率测量程序设计由两部分构成，前半段实现初始化，报考定时器/计数器的初始化、设置堆栈指针以及开中断等。程序的后半段则是启动定时器/计数器以及调用显示子程序来完成心率值得显示

开始 定时器/计数器初始显示缓冲区清零 设置堆栈指针 开中断 调入数值比较显示 结束 5.1 脉搏计测量流程图

19

5.2 T1中断服务程序

从P3.0口输入的与脉搏相对应的脉冲信号作为外部中断1的请求中断信号，外部中断采用边沿触发的方式。由于脉冲信号的频率很低，所以不适宜用计数的方法进行测量，故而采用测脉冲周期的方法进行测量，即用脉冲来控制计时信号，通过计时数计算出脉冲周期，再由脉冲周期计算出频率，从P3.0口每输入一次脉冲信号就能显示一次脉搏数。

入口 重装初值 进位标志C 将NUM送入A A加1，把结果送入NUM C=1? Y N 停止计时 重装初值 返回 图5-2 T1中断服务程序

此计时的基本单位为5ms，例如一个脉搏脉冲周期对应的NUM值为240，则对应的时间为1.2s，由此可得每分钟脉搏数为50。如果NUM的值达到256，即1.8秒钟仍没有发生定时器T1的中断时间为5ms，每中断一次计时变量NUM加1，因外部中断，则表示脉搏脉冲信号为坏值，于是NUM被清零，测量结果显示数值不变。数读采用三位数码显示。定时器T1每中断一次就刷新一次，用户可以实时了解数据。

20