【正文】 瓷來進行采集方法簡便，但確實存在較大的問題，即能夠采集到該信號的壓電陶瓷必須要特別制作，目前的壓電陶瓷還不能檢測到該信號，或者檢測到的信號不準，受干擾程度太大，我們檢測到的信號也許就根本不是脈搏信號，那么此種方法理論上行的通但實際操作問題太多，且不易解決。該方案看似可行但是在實際操作中 ，硅杯組件如何構(gòu)造的問題就難以解決。 方案的選擇 以上 為經(jīng)過搜集相關(guān)資料好整理出來的關(guān)于脈搏信號拾取的方法，我認為在以上四種方法中，第一種基于半導(dǎo)體壓電陶瓷的脈搏信號采集方法與第四種基于紅外發(fā)射接收的脈搏信號采集接收系統(tǒng)易于實現(xiàn)，比較之下選擇了第四種方案來實現(xiàn)設(shè)計。脈搏測量儀硬件框圖如下圖 21所示： 圖 21 脈搏測量儀的工作原理 當手指放在紅外線發(fā)射二極管和接收三極管中間，隨著心臟的跳動，血管中血液的流量將發(fā)生變換。 光電脈搏測量儀是利用光電傳感器作為變換原件，把采集到的用于檢測脈搏跳動的紅外光轉(zhuǎn)換成電信號，用電子儀表進行測量和顯示的裝置。 3. 單片機電路 即利用單片機自身的定時中斷計數(shù)功能對輸入的脈沖電平進行運算得出心外部中斷信號 光電傳感器 低通放大器 比較器和振蕩器 單片機 AT89C51 液晶 顯示電路 外部晶振 穩(wěn)壓電路 率（包括 AT89C5外部晶振、外部中斷等）。 STC89 系列單片機高速 (最高時鐘頻率 90MHz)，低功耗，在系統(tǒng) /在應(yīng)用可編程 (ISP， IAP),不占用戶資源。 ALU 只能進行運算，運算的操作數(shù)可以事先存放到累加器 ACC 或寄存器 TMP 中，運算結(jié)果可以送回 ACC 或通用寄存器或存儲單元中，累加器 ACC 也可以寫為 A。有進位 /錯位時 CY=1，否則 CY=0。 RS RS0：四個通用寄存器組選擇位，該兩位的四種組合狀態(tài)用來選擇 0~3寄存器組。 P：奇偶校驗標志。 STC89C52 的控制器在單片機內(nèi)部協(xié)調(diào)各功能部件之間的數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)運算等操作，并對單片機發(fā)出若干控制信息。 STC89 單片機在物理上有四個存儲空間：片內(nèi)程序存儲器和片外程序存儲器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器和片外數(shù)據(jù)存儲器。 STC89 的存儲器組織結(jié)構(gòu)如圖 32所示。當 EA 接低電平時，CPU 只從片外 ROM 取指令。 圖 32 存儲器組織結(jié)構(gòu)圖 STC89 的 RAM 雖然字節(jié)數(shù)不很多，但卻起著十分重要的作用。 內(nèi)部 RAM 的各個單元，都可以通過直接地址來尋找，對于工作寄存器，則一般都直接用 R0~R7，對特殊功能寄存器，也是直接使用其名字較為方便。 光電式傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器。 在此次設(shè)計中我們采用的是光電傳感器中最常見普遍的光敏二極管做 紅外接收二極管和光面三極管做紅外發(fā)送三極管。光電流的大小與光照強 度成正比，于是在負載電阻上就能得到隨光照強度變化而變化的電信號。工作時集電結(jié)反偏，發(fā)射結(jié)正偏。由于手指動脈血在血液循環(huán) 過程中呈周期性的脈動變化，所以它對光的反射和衰減也是周期性脈動的 , 于是光敏接收三極管輸出信號的變化也就反映了動脈血的脈動變化。在單片機系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示 器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點： 顯示質(zhì)量高由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（ CRT）那樣需要不斷刷新新亮點。 功耗低相對而言，液晶顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動 IC上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。 第 3 腳： VL 為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時可以通過一個 10K 的電位器調(diào)整對比度。 第 6 腳： E 端為使能端，當 E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。 三端穩(wěn)壓電路 LM7805 lm78/lm79 系列三端穩(wěn)壓 IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。 圖 35 外形引腳排列 第 4 章 單元模塊設(shè)計 本節(jié)主要介紹系統(tǒng)各單元模塊的具體功能、電路結(jié)構(gòu)、工作原理、以及各個單元模塊之間的聯(lián)接關(guān)系，如圖 41 所示。 IC 采集成穩(wěn)壓器 lm7805， C1 C2 分別為輸入端和輸出端濾波電容， R2 為負載電阻 ， D2 為電源指示燈，如圖 43 所示 。紅外接收三極管和紅外發(fā)射二極管相對擺放以獲得最佳的指向特性。因此 本系統(tǒng)采用了指套式的透射型光電傳感器 , 實現(xiàn)了光電隔離 ,減少了對后級模擬電路的干擾。 R21 過大，通過紅外發(fā)射二極管的電流偏小，紅外接收三極管無法區(qū)別有脈搏和無脈搏時的信號。雖然手指遮擋了紅外發(fā)射二極管發(fā)射的紅外光，但是由于紅外接收三極管中存在暗電流，會造成輸出電壓略低。 圖 44 透射式光電傳感器圖 圖 45 脈搏信號的采集電路 信號放大電路 通過光電傳感器采集來的脈搏信號比較微弱，不能立即使用，需要先放大信號，因而需要一個信號放大電路，放大電路的核心就是放大器，這次課題采用的是 LM324 四運放放大器。 LM324 的引腳排列見圖 47。如圖 48 所示： 圖 48 低通放大電路 根據(jù)一階有源濾波電路的傳遞函數(shù)，可得： 00()() ()1icV s AAs sVs w??? 放大倍數(shù)為： 230 27 11 1 MA RK? ? ? ? ? 截止頻率為：0 23 61 92f HzRC??? 按人體的脈搏跳動為 200 次 /分鐘時的頻率是 Hz 考慮，低頻特性是令人滿意的。 該比較器的閥值電壓可用 R31 調(diào)節(jié)在正弦波的幅值范圍內(nèi)，但是對 R31 的調(diào)節(jié)要求并不嚴格，因為 U2C 的輸出信號 經(jīng) C R29 的微分后總是將正、負相間的尖脈沖 加到單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器 U2A 的反向輸入端，不會造成很大的觸發(fā)誤差。即發(fā)光二極管作脈搏測量狀態(tài)顯示，脈搏每跳動一次發(fā)光二極管就亮一次。 圖 410 顯示電路 整體硬件電路 擁有了各個功能模塊以后，組合到一起，就構(gòu)成了整個脈搏測量儀的電路圖。是目前最流行開發(fā) MCS51 系列單片機的軟件，這從近年來各仿真機廠商紛紛宣布全面支持 Keil 即可看出。用過匯編語言后再使用 C 來開發(fā)，體會更加深刻。系統(tǒng)初始化之后 , 進行定時器中斷、外部中斷、顯示等工作，不同的外部硬件控制不同的子程序 [12]。同時可以對按鍵進行檢測，只要復(fù)位測試值就可以重新開始測試。外部中斷采用邊沿觸發(fā)的方式，當處于測量狀態(tài)的時候，來一個脈沖脈搏次數(shù)就加一，由單片機內(nèi)部定時器控制一分鐘，累加得出一分鐘內(nèi)的脈搏次數(shù)。流程如圖 55 所示。試著輸入一系列脈沖（用適當?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管之間搖擺，借助示波器觀察波形效果如何。 根據(jù)晶體振蕩頻率計算出內(nèi)部定時器的基本參數(shù)，通過運行一段時間可通過秒表來校正后 ,看時間誤差的量 ,以這個量為依據(jù)改變程序中的內(nèi)部定時器基本參數(shù) ,就可使時鐘調(diào)準確。 可查手指擺放的位置或按鍵電路，若無故障則是硬件損壞。 由均方差公式得： 2( 1)()nS sqrnnXX?????????= 誤差分析： 經(jīng)調(diào)試和分析以后 ，誤差已基本達到要求。比如 1602 的引腳，平時看課本，這次看了，下次就忘了，主要是因為沒有動手實踐過吧！認識來源于實踐，實踐是認識的動力和最終目的，實踐是檢驗真理的唯一標準。 首先，感謝指導(dǎo)老師李雪梅老師耐心的指導(dǎo)和督促， 老師 廣博的學(xué)識，嚴謹?shù)闹螌W(xué)精神，嚴肅的科學(xué)態(tài)度，靈活的思維方式以及耐心細致的言傳身教深深感染激勵著我，使我終身受益。 自己從一竅不通到入門，從入門到現(xiàn)在的能夠獨立思考 ,都是老師和一起學(xué)習(xí)探討過的同伴戰(zhàn)友的支持與幫助，在論文完成之際，再次向幫助過我的同學(xué)以及一直支持培育支持我的老師們致以真誠的謝意 ! 參考文獻 [1]、張毅剛主編 .單片機原理及應(yīng)用 [M].高等教育出版社 .2020： 57125 [2]、譚浩強著 .C程序設(shè)計 [M]第二版 .清華大學(xué)出版社 .1999: 1388 [3]、康華光主編 .電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分 [M]第四版 .高等教育出版社 . 1999: 411414 [4]、康華光主編。今天的收獲 ,是各位老師辛勤付出的結(jié)果以及學(xué)校提供的實踐的平臺，每每回憶起老師們講課講得衣衫濕透、聲音沙啞 ,就倍感知識繼承的沉重和欣慰。 在這個過程中，受到了我們老師和同學(xué)的熱切關(guān)注和耐心輔導(dǎo)，特別 李雪梅老師對我 進行了系統(tǒng)的講解和指導(dǎo)，對設(shè)計提出了很多建設(shè)性的 意見及建議，對我的設(shè)計起到了指導(dǎo)性和決定性的作用，使我深刻的體會到了良師益友給我?guī)淼膸椭诖吮硎旧钌畹母兄x！感謝這次畢業(yè)設(shè)計帶給我的豐收的碩果，感覺系統(tǒng)的總結(jié)了 3年來所學(xué)的專業(yè)知識很有用途，我將以此為起點，去更加努力的學(xué)習(xí)深造爭做專業(yè)人才，為自己爭光，為母校添彩。我覺得做畢業(yè)設(shè)計同時也是對課本知識的鞏固和加強，平時看課本時，有時問題老是弄不懂，做完設(shè)計，那些問題就迎刃而解了。 系統(tǒng)檢驗 作品完成的實物圖，如圖 61所示 圖 61 實物圖 系統(tǒng)上電后等待測試狀態(tài)，如圖 62所示： 圖 62 測量中顯示的數(shù)據(jù)，如圖 63 示： 圖 63 測量結(jié)束后顯示的脈搏次數(shù)，如圖 64所示： 圖 64 誤差分析 實驗人 實際脈搏次數(shù) 測量得出脈搏次數(shù) 1 測量得出脈搏次數(shù) 2 測量得出脈搏次數(shù) 3 測量得出脈搏次數(shù) 4 A 64 64 63 65 63 B 70 71 69 69 70 C 76 75 75 74 73 D 80 80 79 81 80 E 83 83 85 82 84 圖 65 實驗數(shù)據(jù) 實際的脈搏次數(shù)以聽診器測出的脈搏次數(shù)為參考值。 ，脈搏次數(shù)沒有增加 可能是前置放大級有問題，可采用更換的辦法判斷并排除。 最后將各模塊組合后進行整體測試，使系統(tǒng)的功能得以實現(xiàn)。由于在系統(tǒng)設(shè)計中采用模塊化設(shè)計，所以方便了對各電路功能模塊的逐級測試。 圖 54 INT中斷程序流程圖 顯示程序 顯示程序包括顯示 上次脈搏次數(shù)， 本次測量中的時間和脈搏的次數(shù)。流程如圖 53 所示。 開始初始化開中斷顯示程序 圖 52 主程序流程圖 定時器中斷程序 定時器中斷服務(wù)程序由一分鐘計時、按鍵檢測、有無測試信號判斷等部