【正文】 the inner timer. The sensor produces pulse and the singlechip microputer gets the frequency by accumulating the pulses, and the timer obtains the time. The system could display the frequency and time of the pulse during operation. It can also shows the total number when it stops. After testing, the system works well and meets the design requirements. Keywords： Pulse measurement。為了提高脈搏測(cè)量?jī)x的 簡(jiǎn)便性和精確度，本課題設(shè)計(jì) 了一種基于 51單片機(jī)的脈搏測(cè)量?jī)x。系統(tǒng)以 AT89C51單片機(jī)為核心，以紅外發(fā)光二極管和光敏三極管為傳感器，并利用單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部定時(shí)器來計(jì)算時(shí)間，由光敏三極管感應(yīng)產(chǎn)生脈沖，單片機(jī)通過對(duì)脈沖累加得到脈搏跳動(dòng)次數(shù)，時(shí)間由定時(shí)器定時(shí)而得。 AT89C51 singlechip microputer。脈診作為 “ 綠色無創(chuàng) ” 診斷的手段和方法，得到了中外人士的關(guān)注。為了將傳統(tǒng)的中醫(yī)藥學(xué)發(fā)揚(yáng)光大，促進(jìn)脈診的應(yīng)用和發(fā)展，必須與現(xiàn)代科技相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)更科學(xué)、客觀的診斷。 早在 1860 年 Vierordt 創(chuàng)建了第一臺(tái)杠桿式脈搏描記儀，國(guó)內(nèi) 20 世紀(jì) 50 年代初朱顏將脈搏儀引用到中醫(yī)脈診的客觀化研究方面。 脈搏測(cè)量?jī)x的發(fā)展與應(yīng)用 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，脈搏測(cè)量技術(shù)也越來越先進(jìn)，對(duì)脈搏的測(cè)量精度也越來越高，國(guó)內(nèi)外先后研制了不同類型的脈搏測(cè)量?jī)x，而其中關(guān)鍵是對(duì)脈搏傳感器的研究。 過去在醫(yī)院臨床監(jiān)護(hù)和日常中老年保健中出現(xiàn)的日常監(jiān)護(hù)儀器，如便攜式電子血壓計(jì)，可以完成脈搏的測(cè)量 ,但是這種便攜式電子血壓計(jì)利用微型氣泵加壓橡膠氣囊，每次測(cè)量都需要一個(gè)加壓和減壓的過程，存在體積龐大、加減壓過程會(huì)有不適、脈搏檢測(cè)的精確度低等缺點(diǎn)。通過光電式脈搏傳感器所研制的脈搏測(cè)量?jī)x已經(jīng)應(yīng)用到臨床醫(yī)學(xué)等各個(gè)方面并收到了理想效果。但人體的生物信號(hào)多屬于強(qiáng)噪聲背景下的低頻的弱信號(hào) , 脈搏波信號(hào)更是低頻微弱的非電生理信號(hào) ,因此必需經(jīng)過放大和后級(jí)濾波以滿足采集的要求。本系統(tǒng)的組成包括光電傳感器、信號(hào)處理、單片機(jī)電路、數(shù)碼顯示、電源等部分。 （ 4） 液晶 顯示 即把單片機(jī)計(jì)算得出的結(jié)果用 1602LCD 來顯示，便于直接準(zhǔn)確無誤的讀出數(shù)據(jù)。由于手指放在光的傳遞路徑中，血管中血液飽和程度的變化將引起光的強(qiáng)度發(fā)生變化，因此和心跳的節(jié)拍相對(duì)應(yīng)，紅外接收三極管的電流也跟著改變，這就導(dǎo)致紅外接收三極管輸出脈沖信號(hào)。 （ 2） 傳感器可重復(fù)使用且速度快，精度高。 （ 6） 測(cè)量的有效范圍為 50 次 300 次 /分鐘。如圖 所示。對(duì)端口寫 “ 1” ，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。 P3 口： ① 可以作為輸入 /輸出口，外接輸入 /輸出設(shè)備。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE(地 址鎖存允許 )輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。 EA／ VPP： EA ＝ 0，單片機(jī)只訪問外部程序存儲(chǔ)器。 脈搏信號(hào)采集 目前脈搏波檢測(cè)系統(tǒng)有以下幾種檢測(cè)方法：光電容積脈搏波法、液體耦合腔脈搏傳感器、壓阻式脈搏傳感器以及應(yīng)變式脈搏傳感器。當(dāng)恒定波長(zhǎng)的光照射到人體組織上時(shí)，通過人體組織吸收、反射衰減后，測(cè)量到的光強(qiáng)將在一定程度上反映了被照射部位組織的結(jié)構(gòu)特征。 光電傳感器的結(jié)構(gòu) 傳感器由紅外發(fā)光二級(jí)管和紅外接收三極管組成。 從光源發(fā)出的光除被手指組織吸收以外，一部分由血 液漫反射返回，其余部分透射出來。結(jié)構(gòu)如圖 所示。故只要把此電信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖并進(jìn)行整形、計(jì)數(shù)和顯示，即可實(shí)時(shí)的測(cè)出脈搏的次數(shù)。反之， R21 過小，通過的電流偏大，紅外接收三極管也不能準(zhǔn)確地辨別有脈搏和無脈搏時(shí)的信號(hào)。二是有脈期。 圖 脈搏仿真信號(hào)正弦波 放大整形電路 11 圖 放大整形電路 圖 為正弦信號(hào)通過放大整形電路之后得到的方型波。單片機(jī)對(duì) 十秒鐘 內(nèi)的脈沖次數(shù)進(jìn)行累加 并進(jìn)行計(jì)算得出所測(cè)人一分鐘的脈搏次數(shù) ，通過 P0、 P1 口把測(cè)量過程和結(jié)果送到 液晶 顯示出來。 內(nèi)部頻率補(bǔ)償 直流電壓增益高 (約 100dB) 單位增益頻帶寬 (約 1MHz) 電源電壓范圍寬：?jiǎn)坞娫?(3— 30V) 雙電源 (177。初始化程序主要完成對(duì)單片機(jī)內(nèi)專用寄存器、定時(shí)器工作方式及各端口的工作狀態(tài)的設(shè)定。當(dāng)定時(shí)器中斷開始執(zhí)行后，對(duì) 十秒 鐘開始計(jì)時(shí)， 50ms 計(jì)時(shí)到之后繼續(xù)檢測(cè)下 50ms，直到 10s 到了再停止并保存測(cè)得的脈搏次數(shù)。 開始 初始化 外部中斷計(jì)數(shù) 顯示程序 18 圖 定時(shí)器中斷程序流程圖 INT 中斷 程序流程： 外部中斷服務(wù)程序完成對(duì)外部信號(hào)的測(cè)量和計(jì)算。從中斷程序中取得結(jié)果后，先顯示上次的脈搏次數(shù)，經(jīng)過 10ms 的延時(shí)后再顯示測(cè)試中的脈搏次數(shù)，再經(jīng)過 10ms 的延時(shí) 顯示測(cè)試中的時(shí)間。 程序在執(zhí)行過程若發(fā)現(xiàn)有干擾則忽略該干擾而不顯示，進(jìn)一步減少讀入數(shù)據(jù)的誤差。 測(cè)量環(huán)境下的背景光包含環(huán)境光和在測(cè)量過程中引起的二次反射光。 電磁干擾對(duì)脈搏傳感器的影響 通過光電轉(zhuǎn)換得到的包含 脈搏信息的電信號(hào)一般比較微弱，容易受到外界電磁信號(hào)的干擾，在傳統(tǒng)的光電式脈搏傳感器電路中，由于光敏器件和放大電路是分離的，那么在信號(hào)的傳遞過程就很容易受到外界電磁干擾，通常在一級(jí)放大電路采用電磁屏蔽的方式來消除電磁干擾。 測(cè)量過程中運(yùn)動(dòng)噪聲的影響 測(cè)量過程當(dāng)中，通常情況下手指和光電式脈搏傳感器可能產(chǎn)生相對(duì)的運(yùn)動(dòng)，這樣對(duì)脈搏測(cè)量產(chǎn)生誤差，可以通過 2 個(gè)方面減少運(yùn)動(dòng)噪聲誤差：一是改善指套式傳感器的機(jī)械抗運(yùn)動(dòng)性，比如說使指套能夠更緊的套在手指上，不易松 動(dòng)；二是從脈搏信號(hào)處理的角度，通過算法來減小誤差。如果偶爾出現(xiàn)不穩(wěn)的情況，請(qǐng)按復(fù)位鍵對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位。試著輸入一系列脈沖（用適當(dāng)?shù)碾娮杞诱龢O，間斷性地輸入），觀察 MCU 部分能是否能顯示；模擬部分用不透明的筆在紅外發(fā)射二極管和接收三級(jí)管之間搖擺，借助示波器觀察波形效果如何。 （ 2） 時(shí)鐘的調(diào)試 根據(jù)晶體振蕩頻率計(jì)算出內(nèi)部定時(shí)器的基本參數(shù)，通過運(yùn)行一段時(shí)間可通過秒表來校正后 ,看時(shí)間誤差的量 ,以這個(gè)量為依據(jù)改變程序中的內(nèi)部定時(shí)器基本參數(shù) ,就可使時(shí)鐘調(diào)準(zhǔn)確。 （ 6） 開機(jī)后顯示不正?；虬存I失靈 可查手指擺放的位置或按鍵電路，若無故障則是硬件損壞。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。利用單片機(jī)自身的定時(shí)中斷、外部中斷、計(jì)數(shù)等功能，不僅能顯示出此次脈搏測(cè)量的次數(shù)，還能自動(dòng)儲(chǔ)存這個(gè)數(shù)據(jù)。 為了更好的進(jìn)行電脈搏測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)，在近一個(gè)學(xué)期的時(shí)間里，認(rèn)真收集有關(guān)資料，并 做相關(guān)的整理和閱讀，為這次的設(shè)計(jì)做好充分的準(zhǔn)備。（ 4）通過次次的設(shè)計(jì)，使我體會(huì)到堅(jiān)持不懈的毅力對(duì)完成一件事情起著巨大的作用。 sbit P12=P1^2。 /******************************************************************/ /* 延時(shí) */ /******************************************************************/ void delay_us(unsigned int n) //?? ????????? ????? { if (n == 0) { return 。 a i。 } } } /******************************************************************/ /* 寫一字節(jié)指令 */ /******************************************************************/ void LCD_write_(unsigned char ) { RS_CLR。 EN_CLR。 delay_us(5)。} /******************************************************************/ /* 在指定位置寫字符 */ /******************************************************************/ void LCD_write_char(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char Data) { if (y == 0) { LCD_write_(0x80 + x)。 /*??????*/ delay_ms(5)。 delay_ms(5)。 /*????*/ LCD_write_(0x06)。 LCD_write_(12)。//設(shè)置外部中斷 0 31 EX0=1。 ET0=1。 LCD_write_char(4,0,39。a39。)。 LCD_write_char(8,0,39。R39。)。 LCD_write_char(12,0,39。=39。)。 LCD_write_char(13,1,39。n39。//開總中斷 while(1) 32 { if(displayOK==0)//如果顯示關(guān) { //LCD_write_char(6,1,39。 39。)。 LCD_write_char(8,1,rate%10+48)。//開定時(shí)器 } else { time[i]=timecount*50+TH0*+TL0/1000。//50ms計(jì)數(shù)清零 // LCD_write_char(0,1,time[i]/1000+48)。 i++。 } EX0=1。//每 50ms一次計(jì)數(shù) if(timecount25) //當(dāng)超過 25*50ms= { i=0。//定