【正文】 基于單片機(jī)的電子脈搏血壓計(jì)的設(shè)計(jì)摘 要人們?cè)谌粘Ｉ罨蚴轻t(yī)學(xué)上常常是通過(guò)測(cè)量脈搏跳動(dòng)的力度和頻率來(lái)檢測(cè)身體的健康狀況，而普通的方法是用手按在人腕部的動(dòng)脈上，根據(jù)脈搏的跳動(dòng)進(jìn)行計(jì)數(shù)，這樣不僅測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)而且精度不高，為了節(jié)省測(cè)量時(shí)間，一般不采用長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量，而是幾秒鐘之內(nèi)測(cè)出脈搏數(shù)。本文介紹一種基于STC89C52單片機(jī)的電子脈搏計(jì)，通過(guò)測(cè)量腕部動(dòng)脈的壓力，把壓力轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，送入單片機(jī)，可以在3秒鐘之內(nèi)精確測(cè)量出每分鐘脈搏數(shù)，測(cè)量結(jié)果用三位LED數(shù)碼管顯示，并且脈搏波形通過(guò)串口送入PC機(jī)，實(shí)時(shí)顯示脈搏波形。脈搏計(jì)是最常用的醫(yī)療檢查設(shè)備之一，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的脈搏測(cè)量在日常生活、患者監(jiān)控、臨床治療及體育運(yùn)動(dòng)等方面都有著廣泛的應(yīng)用。脈搏測(cè)量包括瞬時(shí)脈搏測(cè)量和平均脈搏測(cè)量。瞬時(shí)脈搏可以反映心率的快慢，同時(shí)能反映心率是否勻齊；平均脈搏測(cè)量雖然只能反映心率的快慢，但記錄方便。本文設(shè)計(jì)的電子脈搏計(jì)可以把這兩個(gè)參數(shù)在測(cè)量時(shí)都記錄下來(lái)并且顯示，瞬時(shí)測(cè)量結(jié)果通過(guò)PC機(jī)實(shí)時(shí)顯示，平均脈搏測(cè)量結(jié)果通過(guò)LED七段數(shù)碼管顯示。關(guān)鍵詞：STC89C52 單片機(jī) 脈搏 串口Based on SCM electronic pulse plan designAbstractPeople in daily life or medicine is often measured by the pulse frequency and strength to detect the health status of body by hand, and ordinary people by the arteries in the wrist, according to a pulse count, thus not only beat measuring time long and accuracy is not high, in order to save the measuring time, generally does not use the long time measurement, but a few seconds pulse count. Measured This paper introduces a STC89C52 MCU based on the electronic pulse plan, by measuring the pressure, the wrist artery pressure into electrical signals, into a singlechip microputer, can accurate measurement in three seconds per minute, a pulse with measurement results number three LED digital display, and pulse tube through a serial port into PCS, realtime display pulse waveform.Pulse meter is one of the most monly used in the medical examination device, realtime accurate measurement of the pulse of daily life, patient monitoring, clinical treatment and other aspects of sports have a wide range of applications. Pulse measurements include transient pulse measurement and the average pulse measurement. Instantaneous heart rate may reflect the speed of the pulse, while heart rate can reflect whether the uniform homogeneous。 average heart rate, pulse measurement can only reflect the speed though, but the record of convenience. This design of elec tronic pulse meter to measure these two parameters are recorded and displayed the time, instantaneous measurements in real time through the PC, shows that the average pulse measurements by seven segment LED digital display.朗讀顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音字典Keywords: STC89C52。 microcontroller。 pulse。 the serial interface目 錄1 引言 12 總體設(shè)計(jì)思路 1 方案設(shè)計(jì)與選取 1 總體流程圖 1 方案選擇 1 總體電路圖 23 硬件電路結(jié)構(gòu)模塊 4 單片機(jī)的選取 4 STC89C52引腳功能說(shuō)明 4 振蕩電路 5 復(fù)位電路 5 AD轉(zhuǎn)換電路模塊 6 ADC0809引腳功能 6 ADC0809主要特性 7 ADC0809工作過(guò)程 7 ADC0809與單片機(jī)接口電路 8 ADC0809與PC機(jī)連接 9 傳感器的選取 104 軟件程序設(shè)計(jì) 13 脈搏計(jì)數(shù)模塊的設(shè)計(jì) 13 脈搏計(jì)數(shù)程序方案的選取 13 脈搏計(jì)數(shù)代碼設(shè)計(jì) 14 LED數(shù)碼管顯示模塊設(shè)計(jì) 15 顯示模塊的選取 15 LED數(shù)碼管與單片機(jī)的接口電路 16 LED數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì) 17 AD轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計(jì) 18 串口發(fā)送程序設(shè)計(jì) 19 上位機(jī)程序及界面設(shè)計(jì) 20 上位機(jī)程序的設(shè)計(jì) 20 上位機(jī)界面的設(shè)計(jì) 21 擴(kuò)展血壓計(jì)功能 225 軟硬件調(diào)試 236 結(jié)論 27謝辭 28參考文獻(xiàn) 29附錄 301 引言隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人民生活水平的日益提高，有關(guān)心腦血管疾病的發(fā)病率與死亡率正在呈逐年上升趨勢(shì)，這就需要一種方便的方法來(lái)測(cè)量心腦血管的健康狀況，可以實(shí)時(shí)觀測(cè)和評(píng)估人體的健康狀況。從古到今中外醫(yī)學(xué)界都重視從脈搏波中提取人體的健康狀況，并作為臨床診斷和治療的依據(jù)。世界上幾乎所有的民族都用過(guò)摸脈來(lái)作為診斷疾病的手段，因?yàn)槊}搏處跳動(dòng)壓力比較明顯。脈搏波所顯示出的波形、壓力強(qiáng)度、頻率和節(jié)奏等方面的綜合信息，在很大程度上可以反映出人體心腦血管系統(tǒng)中許多生理病理的健康狀況。直接用手摸脈測(cè)量誤差較大，并且無(wú)法實(shí)時(shí)觀測(cè)。如果采用電子測(cè)量計(jì)，有利于精確測(cè)量，還可以借助PC機(jī)進(jìn)行高效、合理的判斷和分析。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，電子脈搏計(jì)必然向微型化、大眾化、智能化的方向發(fā)展。脈搏計(jì)是最常用的醫(yī)療檢查設(shè)備之一，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的脈搏測(cè)量在日常生活、患者監(jiān)控、臨床治療及體育運(yùn)動(dòng)等方面都有著廣泛的應(yīng)用。脈搏測(cè)量包括瞬時(shí)脈搏測(cè)量和平均脈搏測(cè)量。瞬時(shí)脈搏可以反映心率的快慢，同時(shí)能反映心率是否勻齊；平均脈搏測(cè)量雖然只能反映心率的快慢，但記錄方便。本設(shè)計(jì)這兩個(gè)參數(shù)在測(cè)量時(shí)都會(huì)被記錄并且顯示，瞬時(shí)測(cè)量結(jié)果通過(guò)PC機(jī)實(shí)時(shí)顯示，平均脈搏測(cè)量結(jié)果通過(guò)LED七段數(shù)碼管顯示。為了適應(yīng)人們生活中的需要，本文設(shè)計(jì)一款基于壓電傳感器的電子脈搏計(jì)，實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)脈搏測(cè)量和平均脈搏測(cè)量，并將測(cè)量結(jié)果用數(shù)字顯示。該電子脈搏計(jì)具有誤差小，體積小易于攜帶的特點(diǎn)。家中備有這樣的一款脈搏計(jì)，就可以在日常生活中監(jiān)控自己和家人的心率變化，可以有效防止和控制多種疾病的發(fā)生和變化，達(dá)到日常保健的目的。測(cè)量范圍廣，測(cè)量精度高，顯示采用三位十進(jìn)制數(shù)顯示。其設(shè)計(jì)思路是用壓電傳感器把待檢測(cè)對(duì)象的脈搏跳動(dòng)轉(zhuǎn)變成電信號(hào),但是由于信號(hào)比較微弱，需要經(jīng)過(guò)傳感器內(nèi)部放大整形濾波后才可以得到規(guī)則的脈沖波形。處理后的信號(hào)經(jīng)過(guò)單片機(jī)定時(shí)計(jì)數(shù)后通過(guò)譯碼電路就可以從數(shù)碼管直接讀出被測(cè)對(duì)象的脈搏數(shù)了。同時(shí)記錄每一次脈搏跳動(dòng)的間隔和力度，實(shí)時(shí)記錄繪制曲線，分析數(shù)據(jù)。定時(shí)由基準(zhǔn)時(shí)間產(chǎn)生電路完成。STC89C52 單片機(jī)構(gòu)成的控制電路在硬件的作用下控制脈搏信號(hào)放大、整形和倍頻后再通過(guò)軟件進(jìn)入定時(shí)計(jì)數(shù)器的時(shí)間。該基于單片機(jī)的電子脈搏計(jì)優(yōu)點(diǎn)是制作簡(jiǎn)單，使用元器件少，工作穩(wěn)定可靠，顯示直觀，誤差不大于1%，成本低廉且能節(jié)電。2 總體設(shè)計(jì)思路 方案設(shè)計(jì)與選取 總體流程圖設(shè)計(jì)的總體流程圖如圖21所示：信號(hào)采集放大整形單片機(jī)模數(shù)變換數(shù)碼管顯示上位機(jī)顯示圖21 總體流程圖 方案選擇方案1： 脈搏傳感器將脈搏跳動(dòng)的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為與此相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。 將傳感器所采集到的微弱電流電壓放大，可采用高輸入阻抗的非門進(jìn)行放大。 空氣中存在的高頻信號(hào)對(duì)信號(hào)采集有影響，需要進(jìn)行濾除，只讓低頻脈沖信號(hào)通過(guò)。對(duì)脈搏信號(hào)進(jìn)行采集的時(shí)候，空氣中交流工頻干擾最大，根據(jù)有源濾波的原理，在接至非門的輸入與輸出之間作為直流偏置電阻上并聯(lián)一個(gè)電容。 可用兩個(gè)非門組成的施密特觸發(fā)器對(duì)放大后的信號(hào)進(jìn)行整形。、譯碼、顯示 用來(lái)讀出脈搏數(shù)，并以十進(jìn)制數(shù)的形式由數(shù)碼管顯示。方案2： 脈搏傳感器將脈搏跳動(dòng)的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為與此相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。 用普通運(yùn)放進(jìn)行發(fā)大，為達(dá)到高輸入阻抗的要求，采用同相比例放大。 在運(yùn)放的反饋電阻上并聯(lián)一個(gè)電容，達(dá)到濾波的效果。 通過(guò)集成運(yùn)算放大電路運(yùn)放組成的單限比較器進(jìn)行脈沖整形。方案3： 與方案1和方案2中不同的是信號(hào)的采集和放大用一個(gè)MB4型傳感器實(shí)現(xiàn)，傳感器不僅能把壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，而且還能通過(guò)傳感器內(nèi)部電路把信號(hào)放大輸出。 由于單片機(jī)中斷不識(shí)別脈搏波，所以放大后的信號(hào)通過(guò)555芯片構(gòu)建的施密特觸發(fā)器，將放大后的脈搏波轉(zhuǎn)變?yōu)閱纹瑱C(jī)實(shí)現(xiàn)的方波信號(hào)。 將信號(hào)送入模數(shù)變換后將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)送入單片機(jī)，為上位機(jī)波形顯示部分做準(zhǔn)備。 用來(lái)讀出脈搏數(shù)，并以十進(jìn)制數(shù)的形式由數(shù)碼管顯示。通過(guò)以上方案對(duì)比觀察可以得出，方案3中傳感器的選取簡(jiǎn)單易行，節(jié)約了許多外圍電路的空間，縮小了整體電路的體積，更加便于攜帶，如果價(jià)格合適的話，是最優(yōu)的方案選擇。波形整形部分，方案3中的由555定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器，電路搭構(gòu)簡(jiǎn)單易行，與前兩個(gè)方案相比減少了電路器件的繁瑣度。采用數(shù)碼管顯示，節(jié)約設(shè)計(jì)成本，而且可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示的功能。綜合考慮，設(shè)計(jì)選擇方案3的整體設(shè)計(jì)思路進(jìn)行設(shè)計(jì)。 總體電路圖總體電路圖如圖22所示：圖22 總體電路圖單片機(jī)的P1口八個(gè)引腳分別與LED數(shù)碼管的八段段碼顯示控制端相連接，構(gòu)成了片選控制端，～，當(dāng)程序控制單片機(jī)發(fā)送相應(yīng)的字符時(shí)，數(shù)碼管便會(huì)相應(yīng)的點(diǎn)亮，從而實(shí)現(xiàn)每分鐘脈搏數(shù)目的顯示，這就是顯示模塊的設(shè)計(jì)。ADDA、ADDB、ADDC3位地址輸入線接地，即選用IN0通道，模擬信號(hào)通過(guò)IN0通道輸入；時(shí)鐘控制信號(hào)通過(guò)CLOCK端口輸入，時(shí)鐘頻率選擇為500kHz；A/；。當(dāng)轉(zhuǎn)換完成后數(shù)據(jù)通過(guò)ADC0809的OUT1～～?？傮w電路框圖用信號(hào)發(fā)生器代替?zhèn)鞲衅髂M采集到的信號(hào)，一路送入單片機(jī)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)的處理后送LED數(shù)碼管顯示每分鐘的脈搏數(shù)。一路送到ADC0809芯片進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)送入單片機(jī)，信號(hào)經(jīng)過(guò)單片機(jī)的處理后送到上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示脈搏波波形。3 硬件電路結(jié)構(gòu)模塊 單片機(jī)的選取考慮到單片機(jī)作為整體電路設(shè)計(jì)的核心工作單元，選取STC89C52型號(hào)的單片機(jī)作為總處理器。STC89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFlash Programable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8的微處理器，俗稱單片機(jī)。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。其芯片引腳圖如下圖31所示：圖31 STC89C52芯片引腳圖STC89C52主要功能：兼容MCS51指令系統(tǒng)、32個(gè)雙向I/O口、3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷、2個(gè)串行中斷、2個(gè)外部中斷源、2個(gè)讀寫中斷口線、低功耗空閑和掉電模式、8K可反復(fù)擦寫Flash ROM、256x8bit內(nèi)部RAM、時(shí)鐘頻率0到24MHz、可編程UART串行通道、共6個(gè)中斷源、3級(jí)加密位、軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能。 STC89C52引腳功能說(shuō)明1．可編程輸入/輸出引腳：STC89C52單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、PPP3口，每個(gè)口有8根引腳，共32根。P0口：8位雙向I/O口線，～。P1口：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，～。P2口：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，～。P3口：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，～。2．控制引腳：RST/VPP：復(fù)位引腳，引腳上出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位、ALE/PROG：地址鎖存允許信號(hào)、PSEN：外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)、EA/VPP：程序存儲(chǔ)器的內(nèi)外部選通，接低電平從外部程序存儲(chǔ)器讀指令，如果接高電平則從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。3．外接晶振引腳：XTAL1：片內(nèi)振蕩電路的輸入端、XTAL2：片內(nèi)振蕩電路的輸出端。4．電源引腳：VCC：電源輸入，