基于51單片機(jī)人體脈搏測(cè)量儀的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)分析范文-文庫吧
2025-04-28 23:21 本頁面
【正文】 的脈搏儀才能正常且高效地工作。采用紅外傳感器進(jìn)行對(duì)脈搏信號(hào)的采集，光電系統(tǒng)通常是指能夠敏感到紫外光至紅外光的光能量，并將這個(gè)光能量變換成電信號(hào)的器件。光電式傳感器測(cè)量比較微小的位移變化有非常明顯的作用，而且紅外傳感器對(duì)材料、電路模塊控制以及光電管的特性要求是相對(duì)要高的。光電式檢測(cè)信號(hào)是使用紅外傳感器測(cè)試出血脈中流動(dòng)時(shí)對(duì)光的透過率、反射率不同，就將收到的信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。選擇ST188傳感器對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集是最合適的。選擇STC89C52單片機(jī)系統(tǒng)，該設(shè)計(jì)的的可靠性可以得到提升，而且簡化電路的設(shè)計(jì)，從而使系統(tǒng)耗材減少。顯示模塊選擇LCD液晶顯示屏，因?yàn)橐壕э@示屏的信息量大，使用的壽命相關(guān)的長，而且能夠在低壓的情況下驅(qū)動(dòng)。LCD具有的獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)特性，對(duì)信息的顯示效果也是非常好的，而且控制方面也比較簡便使用等等。蜂鳴器模塊采用蜂鳴器在超過上限低于下限時(shí)報(bào)警，并添加一個(gè)蜂鳴器開關(guān)。按鍵功能由4個(gè)按鍵開關(guān)組成，用于對(duì)單片機(jī)的復(fù)位，設(shè)置上下限，數(shù)值加，數(shù)值減。電源模塊是采用的DC電源插座，還有自鎖開關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的斷電續(xù)電，并保護(hù)系統(tǒng)。硬件電路設(shè)計(jì)框圖如圖21所示。圖21 硬件電路設(shè)計(jì)框圖 3 硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 硬件電路的設(shè)計(jì)也是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的重要部分，由主控制模塊進(jìn)行系統(tǒng)控制，LCD模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示，傳感器進(jìn)行脈搏的采集，運(yùn)放電路進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，按鍵電路進(jìn)行數(shù)據(jù)的調(diào)節(jié)以及系統(tǒng)的復(fù)位，蜂鳴電路進(jìn)行異常報(bào)警，電源電路是為系統(tǒng)提供工作電壓。硬件電路如圖31所示。圖31 硬件電路原理圖 主控制模塊STC89C52單片機(jī)可以讓開發(fā)者通過計(jì)算機(jī)的并行端口或者串行端口直接將可執(zhí)行文件燒寫到單片機(jī)中，這樣就可以在開發(fā)板上進(jìn)行仿真，在電路設(shè)計(jì)中，單片機(jī)的每個(gè)引腳的功能都要充分實(shí)現(xiàn)，圖32為STC89C52的引腳圖。圖32 STC89C52RC引腳圖 電源引腳：40引腳為VCC引腳，連接5V的電源，20引腳為GND引腳，必須接地。那么第40引腳就直接接到電源的正極[5]。 輸入/輸出端口：如圖32，40引腳的下一個(gè)是第39引腳，是P0的起始引腳，直到第32腳這8個(gè)腳是P0；1引腳到8引腳為P1；21到28引腳為P2；10引腳到17引腳為P3；39引腳、1引腳、21引腳、10引腳就是4個(gè)Port的開始引腳，因此把這四個(gè)引腳稱為輸入/輸出端口。能連接各個(gè)輔助電路實(shí)現(xiàn)硬件的連接，如顯示電路，按鍵電路，蜂鳴器電路等。P3口：①可以作為輸入/輸出口，外接輸入/輸出設(shè)備；②作為第二功能使用。P0作為I/O口輸出時(shí)，輸出低電平為0輸出高電平為高組態(tài)，就是說P0不能真正的輸出高電平，如果要為所接的負(fù)載提供電流，就一定要用到上拉電阻。 復(fù)位引腳：所有的微處理都需要復(fù)位的動(dòng)作，復(fù)位引腳是9引腳，接高電平超過2個(gè)機(jī)器周期，即可產(chǎn)生復(fù)位動(dòng)作。 頻率引腳：18引腳、19引腳是時(shí)鐘脈沖引腳，連接震蕩電路。 存儲(chǔ)器引腳：31引腳是存取外部存儲(chǔ)器使能引腳，設(shè)計(jì)中只使用內(nèi)部存儲(chǔ)器，因此就把使能引腳直接接到電源正極[5]。 外部存儲(chǔ)器引腳：因?yàn)橛玫降氖莾?nèi)部存儲(chǔ)器，所以29引腳、30引腳就使用懸空。 信號(hào)采集與處理模塊設(shè)計(jì) ST188紅外光電傳感器 信號(hào)采集用的是反射式紅外光電傳感器，由紅外發(fā)光二極管和紅外光敏三極管構(gòu)成。A_K為發(fā)射管；C_E為接收管。電路圖如圖33所示。 圖33 ST188傳感器電路圖 雙運(yùn)算放大器LM358PLM358P內(nèi)部有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器， 1引腳、2引腳、3引腳為第一極運(yùn)算放大通道，運(yùn)放的1引腳是OUT端，運(yùn)放的2引腳是反相INT端，運(yùn)放的3引腳是同相INT端；7引腳為另一運(yùn)放通道，7引腳是輸出端，6引腳是反相輸入端，5引腳是同相輸入端；8引腳接VCC；4引腳是接地或負(fù)電源[6]。LM358P的引腳結(jié)構(gòu)如圖34所示。 圖34 LM358的引腳結(jié)構(gòu) 信號(hào)采集電路打開電源后，發(fā)光二極管發(fā)射紅外光照射到血管上，其中的部分光信號(hào)經(jīng)過血管反射被光敏三極管所接收且轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送至測(cè)量處理電路，測(cè)出血管中血液流動(dòng)狀態(tài)[7]。血管中的血液流動(dòng)平滑時(shí)，發(fā)射出去的光經(jīng)過反射，接收管收到的發(fā)射光沒有幅度上的大變化，采集電路就沒有信號(hào)輸出；當(dāng)血管受壓血液不流動(dòng)時(shí)，傳感器也無輸出信號(hào)；只有當(dāng)血管受到了壓力的作用時(shí)，血管里面的血液就會(huì)根據(jù)壓力的作用產(chǎn)生斷續(xù)，反射光也跟著之產(chǎn)生改變，就會(huì)讓接收管電流發(fā)生變化，因此傳感器就會(huì)輸出脈搏信號(hào)。激勵(lì)電阻R4選擇470歐姆是基于紅外接收管所考慮的，傳感器輸出的脈沖信號(hào)是非常微弱的低頻信號(hào)，脈搏數(shù)是50次/，200次/。脈搏采集電路如圖35所示。圖35 脈搏采集電路 信號(hào)處理電路經(jīng)過傳感器的輸出信號(hào)是低頻信號(hào)而且還伴有干擾信號(hào)，信號(hào)經(jīng)R5和C4濾除高頻干擾，再由耦合電容CC6加到放大輸入端，電容的作用傳遞電流信號(hào)，進(jìn)入運(yùn)算放大器電路處理后變?yōu)殡妷盒盘?hào)既脈沖信號(hào)，信號(hào)要經(jīng)過兩級(jí)放大，即濾波放大和整形放大，經(jīng)過濾波放大后的信號(hào)還是不規(guī)則的脈沖信號(hào)，而且還有低頻信號(hào)的干擾，就必須利用整形電路進(jìn)行處理 [9]。R9為反饋電阻，
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