【正文】 必需經(jīng)過放大和后級濾波以滿足采集的要求。通過光電式脈搏傳感器所研制的脈搏測量儀已經(jīng)應(yīng)用到臨床醫(yī)學(xué)等各個方面并收到了理想效果。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，可以完成脈搏的測量 ,但是這種便攜式電子血壓計利用微型氣泵加壓橡膠氣囊，每次測量都需要一個加壓和減壓的過程，存在體積龐大、加減壓過程會有不適、脈搏 檢測的精確度低等缺點。 脈搏測量儀的發(fā)展與應(yīng)用 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，脈搏測量技術(shù)也越來越先進(jìn)，對脈搏的測量精度也越來越高，國內(nèi)外先后研制了不同類型的脈搏測量儀，而其中關(guān)鍵是對脈搏傳感器的研究。 早在 1860年 Vierordt 創(chuàng)建了第一臺杠桿式脈搏描記儀，國內(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。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，實現(xiàn)更科學(xué)、客觀的診斷 [1]。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。脈搏波所呈現(xiàn)出的形態(tài) (波形 )、 強(qiáng)度 (波幅 )、速率 (波速 )和節(jié)律(周期 )等方面的綜合信息，在很大程度上反映出人體心血管系統(tǒng)中許多生理病理的血流特征 ,但人體的生物信號多屬于強(qiáng)噪聲背景下的低頻的弱信號 , 脈搏波信號更是低頻微弱的非電生理信號 , 必需經(jīng)過放大和后級濾波以滿足采集的要求。 從脈搏波中提取人體的生理病理信息作為臨床診斷和治療的依據(jù)，歷來都受到中外醫(yī)學(xué)界的重視。 LCD display。 本設(shè)計利用紅外光電傳感器產(chǎn)生脈沖信號，經(jīng)過放大整形后，輸入單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)的控制，從而測量出一分鐘內(nèi)的脈搏跳動次數(shù)，快捷方便。系統(tǒng)以 STC89C52 單片機(jī)為核心，以光電傳感器利用單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部定時器來計算時間，由光電傳感器感應(yīng)產(chǎn)生信號，單片機(jī)通過對信號累加得到脈搏跳動次數(shù)，時間由定時器定時而得。為了提高脈搏測量儀的簡便性和精確度，本課題設(shè)計了一種基于 51 單片機(jī)的脈搏測量儀。經(jīng)測試，系統(tǒng)工作正常，達(dá)到設(shè)計要求。 photosensor。系統(tǒng)可以供用戶測量當(dāng)時的脈搏次數(shù)，同時還可以設(shè)定上限次數(shù)和下限次數(shù)， 當(dāng)測量的范圍超過設(shè)定的范圍則驅(qū)動蜂鳴器報警提醒，除此外用戶還可以設(shè)定每天鬧鐘提醒測量，時間可以自行設(shè)定 [1]。 幾乎世界上所有的民族都用過 “摸脈 ”作為診斷疾病的手段。脈診是我國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中最具特色 的一項診斷方法，其歷史悠久，內(nèi)容豐富，是中醫(yī) “整體觀念 ”、 “辨證論證 ”的基本精神的體現(xiàn)與應(yīng)用。脈診的這種定性化和主觀 性，大大影響了其精度與可行性，成為中醫(yī)脈診應(yīng)用、發(fā)展和交流中的制約因素。為了提高脈搏測量的精確與速度，多種脈搏測量儀被運用到醫(yī)學(xué)上來，從而開辟了一 條全新的醫(yī)學(xué)診斷方法。 目前脈搏測量儀在多個領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，除了應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，如無創(chuàng)心血管功能檢測、妊高癥檢測、中醫(yī)脈象、脈率檢測等等，商業(yè)應(yīng)用也不斷拓展，如運動、健身器材中的心率測試都用到了技術(shù)先進(jìn)的脈搏測量儀。但因耳脈較弱，尤其是當(dāng)季節(jié)變化時，所測信號受環(huán)境溫度影響明顯，造成測量結(jié)果不準(zhǔn)確。具有結(jié)構(gòu)簡單、無損傷、精度高、可重復(fù)使用等優(yōu)點。脈搏波所呈現(xiàn)出的形態(tài) (波形 )、強(qiáng)度 (波幅 )、速率 (波速 )和節(jié)律 (周期 )等方面的綜合信息，在很大程度上反映出人體心血管系統(tǒng)中許多生理病理的血流特征 , 4 因此對脈搏波采集和處理具有很高的醫(yī)學(xué)價值和應(yīng)用前景。不過該芯片昂貴不適合一般的設(shè)計開發(fā) [3]。 方案二： 采用 LED 數(shù)碼管動態(tài)掃描， LED 數(shù)碼管價格雖適中，對于顯示數(shù)字也最合適，而且采用動態(tài)掃描法與單片機(jī)連接時，占用單片機(jī)口線少。 傳感器的選型和論證 6 方案一： 采用壓電傳感器用來提取人的脈搏信號，壓電傳感器是利用某些電介質(zhì)受力后產(chǎn)生的 壓電效應(yīng) 制成的傳感器。 由于光電傳感器較壓電傳感器容易在一般的地方 可以買得到，因此這里選用光電傳感器來提取人體脈搏信號。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) [6]。 STC89C52 單片機(jī)的基本組成框圖見圖 所示。但也 8 有一些單片機(jī)內(nèi)部不帶 ROM/EPROM，如 8031， 8032， 80C31 等。 5. 兩個定時器／計數(shù)器，每個定時器／計數(shù)器都可以設(shè)置成計數(shù)方式，用以對外部事件進(jìn)行計數(shù)，也可以設(shè)置成定時方式，并可以根據(jù)計數(shù)或定時的結(jié)果實現(xiàn)計算機(jī)控制。 7. 一個全雙工 UART(通用異步接收發(fā)送器 )的串行 I／ O 口，用于實現(xiàn)單片機(jī)之間或單機(jī)與微機(jī)之間的串行通信。 12345678RESET91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA313233343536373839VCC40U5單片機(jī) 圖 STC89C52 單片機(jī)管腳圖 STC89C52 單片機(jī)管腳如圖 所示，部分引腳說明： 9 1．時鐘電路引腳 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。在采用外部時鐘時，該引腳必須接地 [7]。RST 引腳的第二功能是 VPD,即接入 RST 端，為 RAM 提供備用電源，以保證存儲在 RAM 中的信息不丟失，從而合復(fù)位后能繼續(xù)正常運行。 平時不訪問片外存儲器時， ALE 端也以振蕩頻率的 1/6 固定輸出正脈沖，因而 ALE 信號 可以用作對外輸出時鐘或定時信號。 此引腳的第二功能 PROG 在對片內(nèi)帶有 4KB EPROM 的 8751 編程寫入 (固化程序 )時，作為編程脈沖輸入端。 PSEN 端有效，即允許讀出 EPROM／ ROM 中的指令碼。 10 EA/Vpp(31 腳 )：外部程序存儲器地址允許輸入端 /固化編程電壓輸入端。此引腳的第二功能是 Vpp 是對 8751 片內(nèi) EPROM 固化編程時，作為施加較高編程電壓 (一般 12V～ 21V)的輸入端 [8]。作輸入口使用時要先寫 1,這就是準(zhǔn)雙向口的含義。P1 口每位能驅(qū)動 4 個 LS 型 TTL 負(fù)載。在訪問片外 EPROM/RAM 時，它輸出高 8 位地址。 ： (RXD)串行數(shù)據(jù)發(fā)送。 ： (T1)定時 /計數(shù)器 1 的外部計數(shù)輸入。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)中斷請求；由中斷優(yōu)先級寄存器 IP 安排各中斷源的優(yōu)先級；同一優(yōu)先級內(nèi)各中斷同時提出中斷請求時，由內(nèi)部的查詢邏輯確定其響應(yīng)次序。圖中 10K 排阻 12 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。由于通過控制是否透光來控制亮和暗，當(dāng)色彩不變時，液晶也保持不變，這樣就無須考慮刷新率的問題。一個字符由 68 或 88 點陣組成，即要找到和屏上某幾個位置對應(yīng)的顯示 RAM 區(qū)的 8 個字節(jié)，并且要使每個字節(jié)的不同的位為 ?1?，其它的為 ?0?，為 ?1?的點亮，為 ?0?的點暗，這樣一來就組成某個字符。 圖 LCD1602 引腳圖 液晶寄存器選擇控制如表 。向 LCD 的顯示緩沖區(qū)中送字符，程序中采用 2 個字符數(shù)組，一個顯示字符，另一個顯示電壓數(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 14 個要顯示的字符或數(shù)據(jù)送到 LCD 的顯示緩沖區(qū)，程序延時 ,判斷是否夠顯示的個數(shù)，不夠則地址加一取下一個要顯示的字符或數(shù)據(jù)。 光電傳感器 放大電路 有源濾波電路 整形電路 圖 放大整形電路框圖 傳感器簡介 傳感器采用了紅外光電轉(zhuǎn)換器，作用是通過紅外光照射人的手指的血脈流動情況，把脈搏跳動轉(zhuǎn)換為電信號，其原理電路如圖 所示。 放大 整形電路 經(jīng)過放大濾波后的脈搏信號仍是不規(guī)則的脈沖信號，且有低頻干擾，仍不滿足計數(shù)器的要求，必須采用整形電路，這里選用了滯回電壓比較器，如圖 所示，其目的是為了提高抗干擾能力。 調(diào) 用 自 定 義字 庫設(shè) 置 D D R A M 地址 ， 在 第 一行 顯 示設(shè) 置 顯 示 數(shù)據(jù) 首 地 址循 環(huán) 量 設(shè) 置取 字 符 代 碼循 環(huán) 完 ？設(shè) 置 D D R A M 地址 ， 在 第 一行 顯 示設(shè) 置 顯 示 數(shù)據(jù) 首 地 址循 環(huán) 量 設(shè) 置取 字 符 代 碼循 環(huán) 完 ？結(jié) 束 圖 LCD1602 初始化子函數(shù)流程圖 程序設(shè)計原理 軟件任務(wù)分析和硬件電路設(shè)計結(jié)合進(jìn)行，哪些功能由硬件完成，哪些任務(wù)由軟件完成，在硬件電路設(shè)計基本定型后，也就基本上決定下來了。 軟件任務(wù)分析時，應(yīng)將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個執(zhí)行模塊進(jìn)行功能定義和接口定義（輸入輸出定義）。相對來講，執(zhí)行模塊任務(wù)明確單純，比較容易編程，而監(jiān)控程序較易出問題。后臺程序指主程序及其調(diào)用的子程序，這類程序?qū)崟r性要求不是太高，延誤幾十 ms 甚至幾百 ms 也沒關(guān)系，故通常將監(jiān)控程序（鍵盤解釋程序），顯示程序和打印程序等與操作者打交道的程序放在后臺程序中執(zhí)行；而前臺程序安排一些實時性要求較高的內(nèi)容，如定時系統(tǒng)和外部中斷（如掉電中斷）。在軟件的調(diào)試過程中主要遇到的問題如下： 問題 1：燒入程序后， LCD 液晶顯示閃動 ,而且亮度不均勻。 解決：重新檢查矩陣鍵盤電路的連接，重新建立一個新的對應(yīng)關(guān)系。 解決：經(jīng)過查找相關(guān)資料，知道揚(yáng)聲器需要三極管來驅(qū)動，后來把三極管放大器加上系統(tǒng)便可以正常工作。 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(zhǔn)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 sq rnnXX?????????= 誤差分析：經(jīng)校準(zhǔn)，非線性補(bǔ)償后，誤差以基本達(dá)到要求。 我的綜合設(shè)計主要涉及硬件和軟件兩方面的內(nèi)容，通過這些我的硬件和軟件開發(fā)能力都獲得了提高。 并且我學(xué)會了分析問題解決問題的能力，加深了對所學(xué)理論知識的理解和運用。在此，向 1111 老師表示衷心的感謝！同時，也要感謝學(xué)院提供制板等設(shè)施，使我的設(shè)計得以順利完成。在我們即將走向社會的時候，我們必須對自己的職業(yè)生涯進(jìn)行規(guī)劃。為適應(yīng)社會需要，促進(jìn)自我發(fā)展，我們除了學(xué)好本專業(yè)外，還應(yīng)輔修相關(guān)專業(yè)知識，積極參加社會實踐活動，培養(yǎng)工作能力，努力提高綜合素質(zhì)，同時努力培養(yǎng)特長，形成自身競爭優(yōu)勢。 uchar code table_num[]=0123456789abcdefg。 //片選信號 下降沿觸發(fā) 27 unsigned char i=0,timecount=0,displayOK=0,rate=0,aa=0。iq。 } /******************************************************************** * 名稱 : delay_uint() * 功能 : 小延時。 rw=0。 delay_uint(100)。 rw=1。 delay_uint(100)。 else write_(0x80+0x40+add)。 write_data(*p)。 write_data(date)。 write_data(0x30+date/10%10)。 write_(0x06)。 } /*************定時器 0 初始化程序 ***************/ void time_init() { EA = 1。 //允許定時器 0 定時 } /***********外部中斷 0 初始化程序 ****************/ void init_int0() //外部中斷 0 初始化程序 { EX0=1。 //1602 初始化 35 time_init()。 } write_sfm3(2,5,rate)。//開定時器 } else { time[i]=timecount*50+TH0*+TL0/1000。//50ms 計數(shù)清零 i++。 TL0 = 0xb0。//50ms 計數(shù)清零 displayOK=0。 // 50ms 12M } }