【正文】 中有 7 個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD 碼形式，其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見表 32，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作。當(dāng)該位為高時(shí)選擇 12 小時(shí)模式，采用 12 小時(shí)模式時(shí)，位 5 是 AM/PM 標(biāo)志位，該位為 1 表示 PM。通過寫入正確的寄存器字節(jié)能夠設(shè)置或者初始化時(shí)鐘和日歷。但是，當(dāng)以多字節(jié)方式寫 RAM 時(shí)，為了傳送數(shù)據(jù)不必寫所有 31 字節(jié)。位 6 規(guī)定時(shí)鐘或 RAM，而位 0規(guī)定讀或?qū)憽Ｎ?5～ 1（ A4～ A0）指示操作單元的地址。在多字節(jié)存取中，當(dāng)?shù)刂分羔樀竭_(dá) 3Fh，即 RAM 空間的最后一個(gè)單元，則下一個(gè)操作地址將翻卷到 00h，即時(shí)鐘空間的開頭。事實(shí)上，寫保護(hù)帶電壓被內(nèi)部電路設(shè)置為 VBAT。當(dāng) Vcc 降到低于 VBAT，則 RAM 區(qū)和計(jì)時(shí)器將被切換到外部電源 VBAT 來供電（名義上 VBAT 為 直流電源）。 SCLK 始終是輸入端。如果在傳送過程中 RST 置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù) 據(jù)傳送， I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。 X1 和 X2 是振蕩源，外接 晶振。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。上電運(yùn)行時(shí)，在 VCC = 之前， RST 腳必須保持低電平。無論是讀周期還是寫周期，開始 8 位指定 40 個(gè)寄存器中哪個(gè)被訪問到。 DS1302 有主電源 /后備電源雙電源引腳： VCC1 在單電源與電池供電的系統(tǒng)中提供低電源，并提供低功率的電池備份； VCC2 在雙電源系統(tǒng)中提供主電源，在這種運(yùn)用方式中， VCC1 連接到備份電源 ，以便在沒有主電源的情況下能保存時(shí)間信息以及數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷提供秒、分、時(shí)、日、周、月和年等信息。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄方式是隔時(shí)采樣或定時(shí)采樣，沒有具體的時(shí)間記錄，因此只能記錄數(shù)據(jù)而無法準(zhǔn)確記錄其出現(xiàn)的時(shí)間；若采用單片機(jī)計(jì)時(shí)，一方面需要采用計(jì)數(shù)器，占用硬件資源，另一方面需要設(shè)置中斷、查詢等，同樣耗費(fèi)單片機(jī)的資源，而且某些測(cè)控系統(tǒng)可能不允許。這種記錄對(duì)長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)測(cè)控系統(tǒng)結(jié)果的分析以及對(duì)異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)的原因的查找有重要意義。 DS1302 內(nèi)部有一個(gè) 31 8 的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器。 1A11Y22A32Y43A53Y6GND74Y84A95Y105A116Y126A13VCC14U174HC14VCCD1LED01KR6VCC 圖 311 波形整形電路 時(shí)鐘模塊的設(shè)計(jì) 18 本 系統(tǒng) 還附帶有一個(gè)時(shí)鐘模塊，這里除了可以提供時(shí)間信息外，用戶還可以設(shè)定鬧鐘，到時(shí)間點(diǎn)后可以提醒用戶定時(shí)測(cè)量脈搏 ， 本處 選用串行日歷時(shí)鐘芯片DS1302。用 +5V 電源供電， R1 取 150Ω， R2 取33kΩ ,當(dāng)人把手指放在發(fā)光二極管和光電二極管之間的時(shí)候，光電二極管接收到的信號(hào)會(huì)隨人脈搏強(qiáng)度的變化 而變化。放大后的信號(hào)波形是不規(guī)則的脈沖信 號(hào)，因此必須加以濾波整形，整形電路的輸出電壓應(yīng)滿足計(jì)數(shù)器的要求。 由于蜂鳴器的工作電流一般比較大，以致于單片機(jī)的 I/O 口是無法直接驅(qū)動(dòng)的，所以要利用三極管開關(guān)電路來驅(qū)動(dòng)。向 LCD 的顯示緩沖區(qū)中送字符，程序中采用 2 個(gè)字符數(shù)組，一個(gè)顯示字符，另一個(gè)顯示電壓數(shù)據(jù)，要顯示的字符或數(shù)據(jù)被送到相應(yīng)的數(shù)組中，完成后再統(tǒng)一顯示 .首先取一個(gè)要顯示的字符或數(shù)據(jù)送到 LCD的顯示緩沖區(qū)，程序延時(shí) ,判斷是否夠顯 示的個(gè)數(shù)，不夠則地址加一取下一個(gè)要顯示的字符或數(shù)據(jù)。 圖 34 LCD1602 引腳圖 液晶 寄存器選擇控制如表 31。一個(gè)字符由 68 或 88 點(diǎn)陣組成，即要找到和屏上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示 RAM 區(qū)的 8 個(gè)字節(jié)，并且要使每個(gè)字節(jié)的不同的位為 ‘1’，其它的為 ‘0’，為 ‘1’的點(diǎn)亮，為 ‘0’的點(diǎn)暗，這樣一來就組成某個(gè)字符。由于通過控制是否透光來控制亮和暗，當(dāng)色彩不變時(shí)，液晶也保持不變，這樣就無須考慮刷新率的問題。圖中 10K 排阻為 P0 口的上拉電阻，由于 P0 口跟其他 IO 結(jié)構(gòu)不一樣為漏極開路的結(jié)構(gòu)，因此要加上拉電阻才能正常使用。由片內(nèi)特殊功能寄存器中的中斷允許寄存器 IE 控制 CPU 是否響應(yīng)中斷請(qǐng)求；由中斷優(yōu)先級(jí)寄存器 IP安排各中斷源的優(yōu)先級(jí)；同一優(yōu)先級(jí)內(nèi)各中斷同時(shí)提出中斷請(qǐng)求時(shí)，由內(nèi)部的查詢邏輯確定其響應(yīng)次序。 ： (T1)定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 的外部計(jì)數(shù)輸入。 ： (RXD)串行數(shù)據(jù)發(fā)送。在訪問片外 EPROM/RAM 時(shí)，它輸出高 8 位地址。 P1 口每位能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。作輸入口使用時(shí)要先寫 1,這就是準(zhǔn)雙向口的含義。此引腳的第二功能是 Vpp 是對(duì) 8751 片內(nèi) EPROM 固化編程時(shí)，作為施加較高編程電壓 (一般 12V～ 21V)的輸入端。 EA/Vpp(31 腳 )：外部程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端 /固化編程電壓輸入端。 PSEN 端有效，即允許讀出 EPROM／ ROM 中的指令碼。 此引腳的第二功能 PROG 在對(duì)片內(nèi)帶有 4KB EPROM 的 8751 編程寫入 (固化程序 )時(shí)，作為編程脈沖輸入端。 平時(shí)不訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 端也以振蕩頻率的 1/6 固定輸出正脈沖，因而 ALE 信號(hào)可以用作對(duì)外輸出時(shí)鐘或定時(shí)信號(hào)。RST 引腳的第二功能是 VPD,即接入 RST 端，為 RAM 提供備用電源，以保證存儲(chǔ)在 RAM 中的信息不丟失，從而合復(fù)位后能繼續(xù)正常運(yùn)行。在采用外部時(shí)鐘時(shí)，該引腳必須接地。 12345678RESET91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA313233343536373839VCC40U5單片機(jī) 圖 32 STC89C52 單片機(jī)管腳圖 部分引腳說明： 鐘電路引腳 XTAL1 和 XTAL2： XTAL2(18 腳 )：接外部晶體和微調(diào)電容的一端；片內(nèi)它是振蕩電路反相放大器的輸出端，振蕩電路的頻率就是晶體固有頻率。 7. 一個(gè)全雙工 UART(通用異步接收發(fā)送器 )的串行 I／ O 口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單機(jī)與微機(jī)之間的串行通信。 5. 兩個(gè)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置成計(jì)數(shù)方式，用以對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，也可以設(shè)置成定時(shí)方式，并可以根據(jù)計(jì)數(shù)或定時(shí)的結(jié)果 11 實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。但也有一些單片機(jī)內(nèi)部不帶 ROM/EPROM，如 8031， 8032， 80C31 等。 STC89C52 單片機(jī) 的基本組成框圖見圖 31。因此 市面上出現(xiàn)了各式各樣的均以 51 為內(nèi)核的單片機(jī) 。 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)概述 主 控 模 塊單 片 機(jī)蜂 鳴 器 模 塊液 晶 顯 示 模 塊L C D 1 6 0 2時(shí) 鐘 模 塊D S 1 3 0 2光 電 傳 感 器 放 大 整 形 濾 波 電 路 按 鍵 模 塊 圖 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 STC89C5按鍵、 LCD160光電傳感器、 時(shí)鐘模塊、 運(yùn)放等構(gòu)成，系統(tǒng)設(shè)有四個(gè)按鍵，可以設(shè)置上下限脈搏數(shù)，當(dāng)超過范圍的時(shí)候單片機(jī)會(huì)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)響，脈搏測(cè)量的時(shí)候需要人把手輕輕的按在光電傳感器上面，由于人脈搏跳動(dòng)的時(shí)候，血液的透光性不一樣會(huì)導(dǎo)致接收器那邊接收的信號(hào)強(qiáng)弱不一 樣，間接的把人脈搏信號(hào)傳回，通過運(yùn)放對(duì)其進(jìn)行放大、整形后連接到單片機(jī)的 IO 口，單片機(jī)利用外部中斷對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù)，最終換算成人一分鐘脈搏的跳動(dòng)次數(shù)，最終顯示在液晶屏上。 DS1302 是 DS1202 的升級(jí)產(chǎn)品，與 DS1202 兼容，但增加了主電源 /后備電源雙電源引腳，同時(shí)提供了對(duì)后備電源進(jìn)行涓流充電的能力。采用此種方案雖然可以減少時(shí)鐘芯片的使用，節(jié)約成本，但是，實(shí)現(xiàn)的時(shí)間誤差較大。 通過此現(xiàn)象可以提取出人的脈搏信號(hào)。 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(duì)于本設(shè)計(jì)而言一個(gè) LCD1602 的液晶屏即可，價(jià)格也還能接受，需要的借口線較多，但會(huì)給調(diào)試帶來諸多方便。 因此選用方案二中的 51 系列單片機(jī)作為主控芯片。 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(chǎng)的一種16 位超低功耗的混合信號(hào)處理器。 （ 2） 通過 紅外傳感器把信號(hào)提取并通過濾波放大把信號(hào)整形成方波給單片機(jī)計(jì)算一分鐘內(nèi)的脈搏次數(shù)。小波變換這種獨(dú)特的能力使其成為分析脈搏這種非平穩(wěn)信號(hào)的有力工具。 短時(shí)傅立葉變換 (STFT)方法：是一種廣義情形 ,是一種線性時(shí)頻表示方法 ,它依賴于被分析信號(hào)的線性特性 ,即信號(hào)的頻譜與在數(shù)據(jù)中提供正弦成分的幅度成線性比例。這種從頻域和能量的角度來分析脈搏信號(hào)的思想是十分正確的。時(shí)域分析法包括直觀形態(tài)法、多因素識(shí)脈法、脈象速率圖法、脈圖面積法。從測(cè)量原理上講，脈象傳感器可分為機(jī)械式、壓電式、光電容式等多種。 1860 年法國(guó)人研制了杠桿脈搏描記器，成為現(xiàn)代脈象描記的基礎(chǔ)。 研究概況及發(fā)展趨勢(shì)綜述 脈搏系統(tǒng)和脈搏信息的研究包括兩大方面 : 一是理論分析與計(jì)算 (即建模方面 )；二是信號(hào)檢測(cè)與分析。無創(chuàng)測(cè)量（ NoninvasiveMeas2urements）又稱非侵入式測(cè)量或間接測(cè)量 ,其重要特征是測(cè)量的探測(cè)部分不侵入機(jī)體 ,不造成機(jī)體創(chuàng)傷 ,通常在體外 ,尤其是在體表間接測(cè)量人體的生理和生化參數(shù)。對(duì)某些陣發(fā)性心率過速或過緩，往往在就醫(yī)時(shí)測(cè)試出心率正常，以至使醫(yī)生無法確診，所以我們?cè)O(shè)計(jì)出這種可以隨時(shí)進(jìn)行心率測(cè)量的心率計(jì)，不僅可以隨時(shí)地監(jiān)測(cè)一個(gè)人的健康狀況，而且為醫(yī)生對(duì)這種病癥的確診提供證據(jù)。如果心率在 160～ 220次 /分，常稱為陣發(fā)性心動(dòng)過速。初生兒的心率很快，可達(dá) 130 次 /分以上。本論文的研究主要是基于這方面來進(jìn)行的，從客觀、物理的角度來詮釋人體脈搏系統(tǒng)。中醫(yī)一直是靠手指獲取脈搏信息 , 這難免存在許多主觀臆斷因素 , 況且這種用手指切脈的技巧很難掌握 ,因此人們迫切期望盡早實(shí)現(xiàn)脈診的科學(xué)化和現(xiàn)代化。 關(guān)鍵詞： STC89C52， 獨(dú)立 鍵盤， LCD 顯示管， 紅外傳感器 。同時(shí)脈搏測(cè)量還為血壓測(cè)量，血流測(cè)量及其他某些生理檢測(cè)技術(shù)提供了一種生理參考信號(hào)。 課題類型指：理論研究、實(shí)驗(yàn)研究、計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)（實(shí)踐）等。 2 學(xué)術(shù)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義 傳統(tǒng)的脈搏測(cè)量采用脈診方式 ,中醫(yī)脈象診斷技術(shù)就是脈搏測(cè)量在中醫(yī)上卓有成效的應(yīng)用 ,但是受人為的影響因素較大 ,測(cè)量精度不高。 (2）脈搏信號(hào)處理與特征提取 目標(biāo)信號(hào)檢測(cè)的關(guān)鍵是提取信號(hào)的特征。 1860 年法國(guó)人研制了杠桿脈搏描記器，成為現(xiàn)代脈象描記的基礎(chǔ)。 1 嘉應(yīng)學(xué)院 20xx 屆 電子信息工程 學(xué)院 本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) )開題報(bào)告表 課題名稱 基于單片機(jī)的脈搏儀設(shè)計(jì) 課題類型 工程設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 學(xué)生姓名 *** 學(xué) 號(hào) 111100057 專 業(yè) 電子信息工程 本課題研究的現(xiàn)狀 脈搏系統(tǒng)和脈搏信息的研究包括兩大方面 : 一是理論分析與計(jì)算 (即建模方面 )；二是信號(hào)檢測(cè)與分析。對(duì)脈搏信號(hào)的分析主要包括以下方面 : (1）脈 搏信號(hào)檢測(cè)與提取 用脈搏記錄儀器描繪脈搏波圖像已有百余年的歷史。從測(cè)量原理上講，脈象傳感器可分為機(jī)械式、壓電式、光電容式等多種。時(shí)域分析法包括直觀形態(tài)法、多因素識(shí)脈法、脈象速率圖法、脈圖面積法、直觀形態(tài)法。光電式脈搏傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無 損傷、可重復(fù)好等優(yōu)點(diǎn) ,本文討論的就是基于光電式脈搏傳感器的設(shè)計(jì)和具體實(shí)現(xiàn)。而脈搏的病理生理性改變常引發(fā)各種心血管事件，脈搏生理性能的改變可以先于疾病臨床癥狀出現(xiàn)，通過對(duì)脈搏的檢測(cè)可以對(duì)如高血壓和糖尿病等引起的血管病變進(jìn)行評(píng)估。 系統(tǒng)可以供用戶測(cè)量當(dāng)時(shí)的脈搏次數(shù)，同時(shí)還可以設(shè)定上限次數(shù)和下限次數(shù)，當(dāng)測(cè)量的范圍超過設(shè)定的范圍則驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警提醒，除此外用戶還可以設(shè)定每天鬧鐘提醒測(cè)量，時(shí)間可以自行設(shè)定 . 系統(tǒng)主控芯片采用 STC89C52,可以把采集到的脈搏信號(hào)顯示在 LCD1602 上。但自古以來中醫(yī)獨(dú)特的診斷方法及治病的療效總是籠罩著一層神秘的面紗。因此 ,對(duì)脈搏信號(hào)進(jìn)行無失真的檢測(cè)、采集和處理是一項(xiàng)重要而很有意義的基礎(chǔ)工作 ,它是對(duì)脈搏信號(hào)進(jìn)一步分析并依此對(duì)心臟及動(dòng)脈血管系統(tǒng)疾病進(jìn)行預(yù)報(bào)和診斷的前提。正常成年人安靜時(shí)的心率 有顯著的個(gè)體差異，平均在 75 次 /分左右 (60— 100 次 /分之間 )。成人每分鐘心率超過 100 次（一般不超過 160次 /分）或嬰幼兒超過 150 次 /分者，稱為竇性心動(dòng)過速。心率過快超過 160 次 /分，或低于 40 次 /分，大多見于心臟病病人，病人常有心悸、胸悶、心 6 前區(qū)不適，應(yīng)及早進(jìn)行詳細(xì)檢查，以便