基于單片機(jī)的脈搏測量儀設(shè)計.doc

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1、基于單片機(jī)的脈搏測量儀設(shè)計摘要：脈搏測量儀在我們的日常生活中已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用,通過觀測脈搏信號，可以對人體的健康進(jìn)行檢查，通常被用于保健中心和醫(yī)院。為了提高脈搏測量儀的簡便性和精確度，本課題設(shè)計了一種基于51單片機(jī)的脈搏測量儀。系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為核心，以光電傳感器利用單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部定時器來計算時間，由光電傳感器感應(yīng)產(chǎn)生信號，單片機(jī)通過對信號累加得到脈搏跳動次數(shù)，時間由定時器定時而得。系統(tǒng)運(yùn)行中可以通過觀察指示燈閃爍，若均勻閃爍說明測量值準(zhǔn)確。系統(tǒng)停止運(yùn)行時，能夠顯示總的脈搏次數(shù)和時間。經(jīng)測試，系統(tǒng)工作正常，達(dá)到設(shè)計要

2、求。本設(shè)計利用紅外光電傳感器產(chǎn)生脈沖信號，經(jīng)過放大整形后，輸入單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)的控制，從而測量出一分鐘內(nèi)的脈搏跳動次數(shù)，快捷方便。系統(tǒng)可以供用戶測量當(dāng)時的脈搏次數(shù)，同時還可以設(shè)定上限次數(shù)和下限次數(shù)，當(dāng)測量的范圍超過設(shè)定的范圍則驅(qū)動蜂鳴器報警提醒，除此外用戶還可以設(shè)定每天鬧鐘提醒測量，時間可以自行設(shè)定，結(jié)果最終可以把采集到的脈搏信號顯示在LCD1602上。關(guān)鍵詞：STC89C52；脈搏測量儀；LCD顯示器；光電傳感器0前言脈搏測量在有脈搏時遮擋光線，無脈搏時透光強(qiáng)，所采用的傳感器是紅外接收二極管和紅外發(fā)射二極管。通過觀測脈搏信號，可以對人

3、體的健康進(jìn)行檢查，通常被用于保健中心和醫(yī)院。系統(tǒng)可以供用戶測量當(dāng)時的脈搏次數(shù)，同時還可以設(shè)定上限次數(shù)和下限次數(shù)，當(dāng)測量的范圍超過設(shè)定的范圍則驅(qū)動蜂鳴器報警提醒。從脈搏波中提取人體的生理病理信息作為臨床診斷和治療的依據(jù)，歷來都受到中外醫(yī)學(xué)界的重視。系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為核心，以光電傳感器利用單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部定時器來計算時間，由光電傳感器感應(yīng)產(chǎn)生信號，單片機(jī)通過對信號累加得到脈搏跳動次數(shù)，時間由定時器定時而得。系統(tǒng)運(yùn)行中可以通過觀察指示燈閃爍，若均勻閃爍說明測量值準(zhǔn)確。幾乎世界上所有的民族都用過“摸脈”作為診斷疾病的手段。脈搏波所呈現(xiàn)

4、出的形態(tài)(波形)、強(qiáng)度(波幅)、速率(波速)和節(jié)律(周期)等方面的綜合信息，在很大程度上反映出人體心血管系統(tǒng)中許多生理病理的血流特征,但人體的生物信號多屬于強(qiáng)噪聲背景下的低頻的弱信號,脈搏波信號更是低頻微弱的非電生理信號,必需經(jīng)過放大和后級濾波以滿足采集的要求。1總體方案的論證與設(shè)計1.1主控模塊的選型和論證方案一：采用MSP430系列單片機(jī)，該單片機(jī)是TI公司1996年開始推向市場的一種16位超低功耗的混合信號處理器。其內(nèi)部集成了很多模擬電路、數(shù)字電路和微處理器，提供強(qiáng)大的功能。不過該芯片昂貴不適合一般的設(shè)計開發(fā)[3]。方案二采用51

5、系列的單片機(jī)，該單片機(jī)是一個高可靠性，超低價，無法解密，高性能的8位單片機(jī)，32個IO口，且STC系列的單片機(jī)可以在線編程、調(diào)試，方便地實(shí)現(xiàn)程序的下載與整機(jī)的調(diào)試。因此選用方案二中的51系列單片機(jī)作為主控芯片。1.2顯示模塊的選型和論證方案一：采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示，點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對于顯示文字比較合適，如采用在顯示數(shù)字顯得太浪費(fèi)，且價格也相對較高，所以不用此種作為顯示。方案二：采用LED數(shù)碼管動態(tài)掃描，LED數(shù)碼管價格雖適中，對于顯示數(shù)字也最合適，而且采用動態(tài)掃描法與單片機(jī)連接時，占用單片機(jī)口線少。但是由于數(shù)碼

6、管動態(tài)掃描需要借助74LS164移位寄存器進(jìn)行移位，該芯片在電路調(diào)試時往往有很多障礙，所以不采用LED數(shù)碼管作為顯示。方案三：采用LCD液晶顯示屏，液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大，可顯示大量文字，圖形，顯示多樣，清晰可見，對于本設(shè)計而言一個LCD1602的液晶屏即可，價格也還能接受，需要的借口線較多，但會給調(diào)試帶來諸多方便。所以本設(shè)計中方案三中的LCD1602液顯示屏作為顯示模塊。1.3傳感器的選型和論證方案一：采用壓電傳感器用來提取人的脈搏信號，壓電傳感器是利用某些電介質(zhì)受力后產(chǎn)生的壓電效應(yīng)制成的傳感器。所謂壓電效應(yīng)是指某些電介質(zhì)在受到某一

7、方向的外力作用而發(fā)生形變（包括彎曲和伸縮形變）時，由于內(nèi)部電荷的極化現(xiàn)象，會在其表面產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象。通過此現(xiàn)象可以提取出人的脈搏信號。方案二：采用光電傳感器提取人體脈搏信號，授予手指組織可以分成皮膚、肌肉、骨骼等非血液組織和血液組織，其中非血液組織的光吸收量是恒定的，而在血液中，靜脈血的搏動相對動脈血是十分微弱的，可以忽略，因此可以認(rèn)為光透過手指后的變化僅由動脈血的充盈而引起，那么在恒定波長的光源的照射下，通過檢測透過手指的光強(qiáng)將可以間接測量到人體的脈搏信號[4]。由于光電傳感器較壓電傳感器容易在一般的地方可以買得到，因此這里選用光電傳

8、感器來提取人體脈搏信號。1.4系統(tǒng)整體設(shè)計概述系統(tǒng)總體設(shè)計由STC89C52、按鍵、LCD1602、光電傳感器、時鐘模塊、運(yùn)放等構(gòu)成，如圖2.1所示，系統(tǒng)設(shè)有四個按鍵，可以設(shè)置上下限脈搏數(shù)，當(dāng)超過范圍的時候