基于单片机的脉搏测量仪设计 - 图文

河南理工大学毕业设计（论文）说明书

第3章 硬件系统设计

本设计用到了单片机最小系统，故在本章节中将首先介绍一下单片机最小系统电路，然后再主要对脉搏测量仪的几个关键模块电路进行简单的介绍，即：信号采集电路、滤波电路、放大电路、显示电路、按键电路、报警电路等。

3.1 单片机最小系统

STC89C52最小系统是指其能工作下的最简单的电路。其中的电源电路、复位电路、时钟电路是单片机系统可以工作的最基础的电路，三者缺一不可。具体如图3-1所示：

图3-1 单片机最小系统

由图3-1可知，在单片机STC89C52芯片内共有40个管脚，其中有32个管脚可作为I/O口用，它们分别为P0口的八个管脚、P1口的八个管脚、P2口的八个管脚和P3口的八个管脚，P3口的八个引脚可以用作串行口、外部中断、定时器、读写控制等特殊用途，当不需要特殊的用途，P3端口可以作为一个I/O端口。单片机中40个引脚的具体功能如表3-1所示：

6

河南理工大学毕业设计（论文）说明书

3-1 单片机引脚功能对照表 引脚 1~8 9 10-17

引脚名称 P1.0~P1.7 RST P3.0~P3.7

对应功能与作用 准双向的8位普通I/O口，内带上拉电阻存在。 复位输入引脚，在振荡器复位是需保持两个机器周期以上的高电平。 功能有两个，第一是作为准双向的8位普通I/O口，只不过内带上拉电阻；第二种功能下面有介绍。

与晶振相连，是内部时钟电路的输入，同时也是反向振荡器的输入口。 反向振荡器的输出 单片机电接地引脚

准双向的8位普通I/O口，有上拉电阻存在。 本设计中没有用到，只是外部程序存储器的一个选通信号口。

本设计没有使用到不做解释

我们设计中直接该引脚接至VCC让其处于一直高电平的状态，先执行片内4kB ROM，再执行片外ROM。

P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，在本设计中与液晶相连的话需要接一个10k的上拉电阻。

单片机电源+5V引脚

18 19 20 21~28 29 30 31

XTAL2 XTAL1 GND P2.0~P2.7 PSEN ALE EA/VPP

32~39 P0.7~P0.0

40

VCC

其中单片机的P3口第一功能是准双向普通I/O口，内部有上拉电阻存在。各引脚的第二功能作，各引脚的定义如表3-2所示： 3-2 单片机P3口第二引脚功能对照表 引脚 引脚名称 对应的功能作用 10 RXD 该引脚的特殊功能为串行输入口。 11 TXD 该引脚的特殊功能为串行输出口。 12 INT0 该引脚作为单片机外部中断0触发引脚，触发方式可以进

行配置相对应的寄存器来实现。

13 INT1 该引脚作为单片机外部中断1触发引脚，触发方式可以进

行配置相对应的寄存器来实现。

14 T0 该引脚可作为单片机外部计数器0触发引脚。 15 T1 该引脚可作为单片机外部计数器1触发引脚。 16 WR 该引脚可作为单片机外部数据写选通口。 17 RD 该引脚可作为单片机外部数据读选通口。

3.1.1 电源电路

任何一个电子产品要想正常工作，必须提供电源。只有电源存在，器件才能

7

河南理工大学毕业设计（论文）说明书

得以运行，整个系统才能正常运行。在本次设计中，由于52单片机的工作电压在3.3V～5.5V之间都可以正常工作；所以供电方式可以选择电池盒或USB电源线。若是选择电池盒的话可以用3节5号电池即可解决，不过电池若是放的时间较久电压会不稳定，导致信号测量有误差。相比之下，选择USB电源线的话效果更好；可以采取USB电源线连接手机充电器插头或者5V的移动电源直接给给系统进行供电，误差会大大减少。电源电路图如3-2所示：当DC电源接口插上电源线时，打开自锁开关即可对单片机进行供电。

3.1.2 复位电路

图3-4 电源电路

单片机的初始化操作就是复位，只要单片机开始运行，就都应该复位。复位电路包括了上电复位和手动复位两个部分。图3-3中所示的复位电路就包括了这两种复位方式。图中复位按键的3号引脚接电源，2号引脚与单片机的9号引脚RST相连。图中所示的复位电阻为10k，复位电容一般选择10uf,这些阻值和容值的选择在教科书中堪为经典。当电路开关时，电容C1可以保持其两端电压不发生突变，引脚9的电流由电源电流提供，因此引脚9上就会产生高电平，从而使得单片机变为复位状态，伴随着电容C1的不断充电，其两端的电压不短上高，从而引脚9的电压就开始降低，使得单片机最终退出复位状态。单片机在正常运行下可以按复位键进行复位。复位电路如3-3所示：

8

河南理工大学毕业设计（论文）说明书

图3-3 复位电路

3.1.3 时钟电路

由于系统需要计算精确时间，所以时钟电路模块使用了一个12MHz的晶振。单片机工作所需要的时钟信号就是由时钟电路发出的，电路在时钟信号控制下严格依照时序工作的目的是为了保证同步工作方式的完成。 XTAL2是单片机的18 引脚，其功能不仅是内部时钟电路的输入，与此同时还是反向振荡器的输入口；XTAL1是单片的19引脚，其功能是反向振荡器的输出；一般与晶振相连的的电容选取30pF的陶瓷电容。具体的时钟电路如图3-4所示：

图3-4 时钟电路

3.2 信号变送系统

本次设计的检测原理是: 首先将手指肚放在ST188传感器上来采集信号，采集好的信号中由于按下的力度、外部环境的影响的等原因会导致干扰，必须要滤除相对来说的高频信号以及干扰信号；由于脉搏信号相对来说比较微弱，紧接着进行运放处理；处理过的信号经过导线与单片机的P3.2口相连使之传送到单片机内部；当经过单片机处理后显示在液晶屏上。

9