【正文】 號(hào)顯示在 LCD1602 上。 Pulse measuring instrument 1 引 言 脈搏測(cè)量在有脈搏時(shí)遮擋光線，無(wú)脈搏時(shí)透光強(qiáng)，所采用的傳感器是紅外接收二極管和紅外發(fā)射二極管。 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(shí)器來計(jì)算時(shí)間，由光電傳感器感應(yīng)產(chǎn)生信號(hào)，單片機(jī)通過對(duì)信號(hào)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。 2 第一章 概述 選題的背景和意義 脈搏攜帶有豐富的人體健康狀況的信息，自公元三世紀(jì)我國(guó)最早的脈學(xué)專著《脈經(jīng)》問世以來，脈學(xué)理論得到不斷的發(fā)展和提高。但由于中醫(yī)是靠手指獲取脈搏信息，雖然脈診具有簡(jiǎn)便、無(wú)創(chuàng)、無(wú)痛的特點(diǎn)易為患者接受，然而在長(zhǎng)期的醫(yī)療實(shí)踐中也暴露出一些缺陷。 醫(yī)院的護(hù)士每天都要給住院的病人把脈記錄病人每分鐘脈搏數(shù)，方法是用手按在病人腕部的動(dòng)脈上，根據(jù)脈搏的跳動(dòng)進(jìn)行計(jì)數(shù)。此后隨著機(jī)械及電子技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外在研制中醫(yī)脈象儀方面進(jìn)展很快，尤其是 70年代中期，國(guó)內(nèi)天津、上海、江西等地相繼成立了跨學(xué)科的脈象研究協(xié)作組，多學(xué)科共同合作促使中醫(yī)脈象研究工作進(jìn)入了一個(gè)新的境界。起初用于體育測(cè)量的脈搏測(cè)試集中在對(duì)接觸式傳感器的研究，利用此類傳感器所研制的指脈、耳脈等測(cè)量?jī)x各有其優(yōu)缺點(diǎn)。 近年來國(guó)內(nèi)外致力于開發(fā)無(wú)創(chuàng)非接觸式的傳感器，這類傳感器的重要特征是測(cè)量的探測(cè)部分不侵入機(jī)體，不 造成機(jī)體創(chuàng)傷，能夠自動(dòng)消除儀表自身系統(tǒng)的誤差，測(cè)量精度高，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)。 人體心室周期性的收縮和舒張導(dǎo)致主動(dòng)脈的收縮和舒張，是血流壓力以波的形式從主動(dòng)脈根部開始沿著整個(gè)動(dòng)脈系統(tǒng)傳播，這種波成為脈搏波。 5 第二章 總體方案的論證與設(shè)計(jì) 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。 因此選用方案二中的 51 系列單片機(jī)作為主控芯片。 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。通過此現(xiàn)象可以提取出人的 脈搏信號(hào)。 7 第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 主控模塊 主控模塊模塊在整個(gè)系統(tǒng)中起著統(tǒng) 籌的作用，需要檢測(cè)鍵盤等各種參數(shù)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)液晶顯示相關(guān)參數(shù)，在這里我們選用了 51 系列單片機(jī)中的 STC89C52 單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控芯片。 STC89C52 有 40 個(gè)引腳， 4 個(gè) 8 位 并行 I/O 口， 1 個(gè)全雙工異步串行口，同時(shí)內(nèi)含 5 個(gè)中斷源， 2 個(gè)優(yōu)先級(jí)， 2 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器。 2. 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM(128B)，用以存放可以讀／寫的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、 最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等， SST89 系列單片機(jī)最多提供 1K 的 RAM。 SST 公司推出的 89 系列單片機(jī)分別集成了 16K、32K、 64K Flash 存儲(chǔ)器，可供用戶根據(jù)需要選用。 6. 五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)。最高允許振蕩頻率為 12MHz。 要檢查振蕩電路是否正常工作，可用示波器查看 XTAL2 端是否有脈沖信號(hào)輸出。當(dāng)此輸入端保持備用電源的輸入端。當(dāng) 8051 上電正常工作后， ALE 引腳不斷向外輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率 fOSC 的 1/6。如 有脈沖信號(hào)輸出，則8051/8031 基本上是好的。在訪問片外程序存儲(chǔ)器時(shí)，此端定時(shí)輸出負(fù)脈沖作為讀片外存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。要檢查一個(gè) 8051/8031 小系統(tǒng)上電后 CPU 能否正常到 EPROM／ ROM 中讀取指令碼，也可用示波器看PSEN 端有無(wú)脈沖輸出。 當(dāng) 輸入信號(hào) EA 引腳接低電平 (接地 )時(shí)， CPU 只訪問外部 EPROM/ROM 并執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器中的指令，而不管是否有片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。作為漏極開路的輸出端口，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。在此期間，P0 口內(nèi)部上拉電阻有效。 P2 口 (～ ， 21~28 腳 )： P2 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O口。 P3 口每位能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LS 型 TTL 負(fù)載。 ： (INT1)外部中斷 1 輸入。 ： (RD)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通。 STC89C52 單片機(jī)內(nèi)集成有兩個(gè)可編程的定時(shí) /計(jì)數(shù)器： T0 和 T1，它們既可以工作于定時(shí)模式，也可以工作于外部事件計(jì)數(shù)模式，此外， T1 還可以作為串行口的波特率發(fā)生器 [9]。 液晶原理介紹 液晶顯示器 (LCD)英文全稱為 Liquid Crystal Display，它一種是采用了液晶控制 透光度技術(shù)來實(shí)現(xiàn)色彩的顯示器。本系統(tǒng)顯示部分用的是 LCD 液晶模塊，采用一個(gè) 162 的字符型液晶顯示模塊。 液晶模塊簡(jiǎn)介 LCD1602 液晶模塊采用 HD44780 控制器， hd44780 具有簡(jiǎn)單而功能較強(qiáng)的指令集，可以實(shí)現(xiàn)字符移動(dòng)，閃爍等功能， LM016L 與單片機(jī) MCU 通訊可采用8 位或 4 位并行傳輸兩種方式， hd44780 控制器由兩個(gè) 8 位寄存器，指令寄存器（ IR）和數(shù)據(jù)寄存器（ DR）忙標(biāo)志（ BF），顯示數(shù) RAM（ DDRAM），字符發(fā)生器 ROMA（ CGOROM）字符發(fā)生器 RAM（ CGRAM），地址計(jì)數(shù)器 RAM(AC)。用 STC89C52 的 P0 口作為數(shù)據(jù)線，用 、 、 分別作為 LCD 的 EN、 R/W、 RS。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。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 [11]。 圖 波形整形電路 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì) 開始液晶初始化按下按鍵 ？鍵盤掃描菜單NY15 s 到 ？計(jì)算脈搏值顯示脈搏值返回YN按鍵 1 按下 ？ 按鍵 2 按下 ？上限設(shè)定下限設(shè)定返回對(duì)應(yīng)值增加按鍵 3 按下 ？YNY對(duì)應(yīng)值減小按鍵 4 按下 ？開中斷 ， 測(cè)脈搏 17 圖 系統(tǒng)流程圖 主程序流程圖如圖 所示，單片機(jī)上電后先進(jìn)行初始化，清楚一些參數(shù)的初值，然后等待用戶按下對(duì)應(yīng)的按鍵并進(jìn)入對(duì)應(yīng)的功能，當(dāng)用戶按下測(cè)量按鍵的時(shí)候流程 如圖 (c)所示，單片機(jī)通過定時(shí) 15s 測(cè)量人體的脈搏次數(shù)流程如圖(b)所示，然后再換算出對(duì)應(yīng)的真實(shí)的脈搏次數(shù)再在液晶屏幕上顯示流程如圖(a)所示，當(dāng)用戶按下設(shè)置脈搏范圍設(shè)定按鍵后，單片機(jī)根據(jù)用戶按下的按鍵進(jìn)行增加或減少范圍。從軟件的功能來看可分為兩大類：一類是執(zhí)行軟件，它能完成各種實(shí)質(zhì)性的功能，如測(cè)量，計(jì)算，顯示，打印，輸出控制和通信等，另一類是監(jiān)控軟件，它是專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系，在系統(tǒng)軟件中充當(dāng)組織調(diào)度角色的軟件。 各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以監(jiān)控程序了。 軟件任務(wù)分析的另一個(gè)內(nèi)容是如何安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊。 19 第五章 系統(tǒng)調(diào)試 軟件調(diào)試 基于單片機(jī)的脈搏計(jì)系統(tǒng)是多功能的數(shù)字型設(shè)計(jì)，所以對(duì)于它的程序也較為復(fù)雜 ,所 以在編寫程序和調(diào)試時(shí)出現(xiàn)了相對(duì)較多的問題。其次，由于本作品使作動(dòng)態(tài)掃描方式顯示的數(shù)字，動(dòng)態(tài)掃描很快，人的肉眼是無(wú)法看出 ,但是調(diào)用的顯示程序時(shí)，如果不在反回時(shí)屏蔽掉最后的附值，則會(huì)出現(xiàn)很亮的現(xiàn)象，所以在顯示的后面加了屏蔽子令，最后解決了此問題。 在本脈搏計(jì)的設(shè)計(jì)調(diào)試中遇到了很多的問題。 解決：經(jīng)過查找相關(guān)資料，確定脈搏信號(hào)的幅值范圍后，增加放大器的放大 20 倍數(shù)就解決問題。 ，脈搏次數(shù)沒有增加 可能是前置放大級(jí)有問題，可采用更換的辦法判斷并排除。 誤差分析 表 誤差分析表 實(shí)際的脈搏次數(shù) 測(cè)量得出脈搏次數(shù) 1 測(cè)量得出脈搏次數(shù) 2 測(cè)量得出脈搏次數(shù) 3 測(cè)量得出脈搏次數(shù) 4 測(cè)量得出脈搏次數(shù) 5 65 64 64 63 65 63 72 70 71 69 69 70 76 76 75 75 74 73 81 80 80 79 81 80 85 83 83 85 82 84 注：實(shí)際的脈搏次數(shù)以聽診器測(cè)出的脈搏次數(shù)為參考值。經(jīng)過我長(zhǎng)時(shí)間的設(shè)計(jì)及調(diào)試，本系統(tǒng)基本能實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的脈搏計(jì)的所有功能?；菊莆樟?Protel99SE 原理圖的方法，并設(shè)計(jì)了一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)。 23 致 謝 在這次課程設(shè)計(jì)的過程中，我的指導(dǎo)老師 11111 老師給予了我很大的幫助，提供了相關(guān)的資料，對(duì)我的課程設(shè)計(jì)作品給予了指導(dǎo)和支持。祖先曾經(jīng)教導(dǎo)我們：一年之計(jì)在于春，一日之計(jì)在于晨。因此我們要針對(duì)社會(huì)需要，結(jié)合自身的情況及早做好相應(yīng)準(zhǔn)備，為我們走向社會(huì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 //18b20 IO 口的定義 sbit beep = P1^4。 //寄存器選擇信號(hào) H:數(shù)據(jù)寄存器 L:指令寄存器 sbit rw=P1^1。 /***********************1ms 延時(shí)函數(shù) *****************************/ void delay_1ms(uint q) { uint i,j。j110。 } /******************************************************************** * 名稱 : write_(uchar ) * 功能 : 1602 命令函數(shù) * 輸入 : 輸入的命令值 * 輸出 : 無(wú) ***********************************************************************/ void write_(uchar ) { 29 e=0。 delay_uint(25)。 } /******************************************************************** * 名稱 : write_data(uchar dat) * 功能 : 1602 寫數(shù)據(jù)函數(shù) * 輸入 : 需要寫入 1602 的數(shù)據(jù) * 輸出 : 無(wú) ***********************************************************************/ void write_data(uchar dat) 30 { e=0。 delay_uint(25)。 } /******************************************************************** * 名稱 : write_string(uchar hang,uchar add,uchar *p) * 功能 : 改變液晶中某位的值，如果要讓第一行，第五個(gè)字符開始顯示 ab cd ef ，調(diào)用該函數(shù)如下 write_string(1,5,ab cd ef。\039。 } } /***********************lcd1602 上顯示特定的字符************************/ void write_zifu(uchar hang,uchar add,uchar date) 32 { if(hang==1) write_(0x80+add)。 else write_(0x80+0x40+add)。 } /***********************lcd1602 初始化設(shè)置 ************************/ void init_1602() { write_(0x38)。 write_string(1,0, Heart Rate )。 //定時(shí)器 0、定時(shí)器 1 工作方式 1 ET0 = 1。 //開總中斷 IT0 = 1。 //外部中斷 0 初始化程序 while(1) { if(displayOK==0)//如果顯示關(guān) { rate = 0。 } } 36 void int0() interrupt 0 { EX0=0。 TL0 = 0xb0。//計(jì)數(shù)從 1 開始 37 displayOK=1。//每 50ms 一次計(jì)數(shù) if(timecount25) //當(dāng)超過 25*50ms= 沒有檢測(cè)到信 號(hào)停止顯示 { i=0。//定時(shí)器關(guān) TH0 = 0x3c。s digitized society, will also be attached on the report.Myopia is not only a disease