【正文】 領(lǐng)導(dǎo)，為我們創(chuàng)造的良好的學(xué)習(xí)氛圍，感謝各位老師和我的朋友，以及通信 051 班的各位同學(xué)們，你們的關(guān)心與幫助使我能夠更好地成長(zhǎng)。他們一如既往的支持，是我前進(jìn)的最大動(dòng)力，是我成功的基石，感謝你們多年來(lái)為我的付出。在這個(gè)大家庭里，我和其他的同學(xué)共同生活，共同學(xué)習(xí)。 do { for(i=5。 Display(7, DispCode[tPulsenum%10])。 TimerInitProc()。 //啟動(dòng)定時(shí)器 0 ET0 = 1。 //外部中斷 1 設(shè)置為下降沿觸發(fā) IE0 = 0。 if(starttest == 1) //處在測(cè)試狀態(tài) { if(++t1s == 60) //一分鐘時(shí)間到 { starttest = 0。 void ShowDisp(uint8 tPulsenum, uint8 tPulset, uint8 tt1s)。 //1 秒計(jì)數(shù)器 uint8 Pulset。（ 2）通過(guò)此次的設(shè)計(jì)，使我了解了脈搏測(cè)量?jī)x在國(guó)內(nèi)外發(fā)展之迅速、應(yīng)用領(lǐng)域之廣、市場(chǎng)前景之大。 本設(shè)計(jì)主要是 51單片機(jī)在 脈搏測(cè)試 系統(tǒng)中的應(yīng)用。 系統(tǒng)檢驗(yàn) 系統(tǒng)上電后等待測(cè)試狀態(tài)，如圖 ： 圖 測(cè)量中 顯示的 數(shù)據(jù) ，如圖 所示： 圖 28 測(cè)量結(jié)束后顯示的 脈搏次數(shù)，如圖 所示： 圖 誤差分析 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(tīng)診器測(cè)出的脈搏次數(shù)為參考值。 最后將各模塊組合后進(jìn)行整體測(cè)試，使系統(tǒng)的功能得以實(shí)現(xiàn)。 測(cè) 量 儀 使用方法 測(cè)量?jī)x通電后，數(shù)碼管全部顯示 0。 加上指套式外殼后的脈搏傳感器測(cè)量到的脈搏波形比較平滑。 圖 顯示程序流程圖 軟件說(shuō)明 本程序采用 C語(yǔ)言，程序的可讀性非常好。主要完成一分鐘的定時(shí)功能和保存測(cè)得的脈搏次數(shù)。 脈搏測(cè) 量?jī)x電路原理圖 圖 電路原理圖 21 第 4 章 軟件系統(tǒng) 主程序流程： 系統(tǒng)主程序控制單片機(jī)系統(tǒng)按預(yù)定的操作方式運(yùn)行 , 它是單片機(jī)系統(tǒng)程序的框架。其不足之處是占用硬件資源較多，每個(gè) LED 數(shù)碼管需要獨(dú)占8 條輸出線。共陽(yáng)極的 LED數(shù)碼管顯示器的公共端為發(fā)光二極管的陽(yáng)極，通常接 +5V電源，當(dāng)發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，發(fā)光二極管點(diǎn)亮。顯示器的種類(lèi)很多，從液晶顯示、發(fā)光二極管顯示到 CRT 顯示器， 都可以與微機(jī)配接。 15 圖 波形整形電路 經(jīng)過(guò)比較器 U2C 的輸出波形： 圖 16 經(jīng)過(guò)微分器的輸出波形： 圖 單片機(jī)接收到的信號(hào)： 圖 單片機(jī)處理電路 如圖 所示， 本部分運(yùn)用了 ATMEL公司的 89C51 單片機(jī)作為核心元件， 17 在這里運(yùn)用單片機(jī)能更快更準(zhǔn)確地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，而且可 以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行編程，所用外圍元件少，輕巧省電，故障率低。 圖 波形整形 電路 波形整形電路如圖 所示， U2C 是一個(gè)電壓 比較器， C1 R29 構(gòu)成一個(gè)微分器， U2A 和 C R32 組成單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器 ，其脈寬 由 C R32 決定。兩個(gè)信號(hào)輸入端中， Vi（ ）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)與該輸入端的相位相反； Vi+（ +）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)與該輸入端的相位相同。當(dāng)手指離開(kāi)傳感器或檢測(cè)到較強(qiáng)的干擾光線 時(shí)， 輸入端的直流電壓會(huì)出現(xiàn)很大變化，為了使它不致泄露到 U2B輸入端而造成錯(cuò)誤指示，用 C C9 串聯(lián)組成的雙極性耦合電容把它隔斷 [10]。 圖 透 射式光電傳感器 11 光電傳感器檢測(cè)原理 檢測(cè) 原理是 : 隨著心臟的搏動(dòng)，人體組織半透明度隨之改變：當(dāng)血液送到人體組織時(shí)，組織的半透明度減小，當(dāng)血液流回心臟，組織半透明度則增大；這種現(xiàn)象在人體組織較薄的手指尖、耳垂等部位最為明顯 [5]。 采用 GaAs 紅外發(fā)光二極管作為光源時(shí)，可基本抑制由呼吸運(yùn)動(dòng)造成的脈搏波曲線的漂移。近年來(lái) , 光電檢測(cè)技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用中發(fā)展很快 , 這主要是由于光能避開(kāi)強(qiáng)烈的電磁干擾 , 具有很高的絕緣性 , 且可非侵入地檢測(cè)病人各種癥狀信息 ,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)損傷、精度高、可重復(fù)好等優(yōu)點(diǎn) [6]。PSEN：程序存儲(chǔ)允許（ PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng) AT89C51由外部程序存儲(chǔ)器取指令 (或數(shù)據(jù) )時(shí)．每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。 ② 作為第二功能使用，每一位功能定義如表 所示。Pl 口： P1是 —個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I／ O口， P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng) (吸收或輸出電流 )4 個(gè) TTL邏輯門(mén)電路。低功耗空閑和掉電模式 AT89C51 的結(jié)構(gòu) 此次設(shè)計(jì)所使用的 AT89C51 的封裝形式是 DIP40。1000 次擦寫(xiě)周期 4. 穩(wěn)定性好、磨損小、壽命長(zhǎng)、維修方便。 5 工作原理 本設(shè)計(jì)采用單片機(jī) AT89C51為控制核心，實(shí)現(xiàn)脈搏測(cè)量?jī)x的基本測(cè)量功能。在硬件設(shè)計(jì)中一般的物理信號(hào)就是電壓變化， 有了這個(gè)系統(tǒng) 的 設(shè)計(jì)思路，本 課題 就此開(kāi)始實(shí)施。 其中光電式脈搏傳感器是根據(jù)光電容積法制成的脈搏傳感器，通過(guò)對(duì)手指末端透光度的監(jiān)測(cè)，間接檢測(cè)出脈搏信號(hào)。脈象探頭式樣很多，有單部、三部、單點(diǎn)、多點(diǎn)、剛性接觸式、軟性接觸式、氣壓式、硅杯式、液態(tài)汞、液態(tài)水、子母 式等組 2 成 ,脈象探頭的主要原件有應(yīng)變片、 壓電晶體、 單晶硅、光敏元件、 PVDF壓電薄膜等，其中以單部單點(diǎn)應(yīng)變片式為最廣泛，不過(guò)近年來(lái)正在向三部多點(diǎn)式方向設(shè)計(jì) [2]。首先，切脈單憑醫(yī)生手指感覺(jué)辨別脈象的特征，受到感覺(jué)、經(jīng)驗(yàn)和表述的限制，并且難免存在許多主觀臆斷因素，影響了對(duì)脈象判斷的規(guī)范化；其次，這種用手指切脈的技巧很難掌握；再則，感知的脈象無(wú)法記錄和保存影響了對(duì)脈象機(jī)理的研究。經(jīng)測(cè)試，系統(tǒng)工作正常，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 系統(tǒng)運(yùn)行中能顯示 脈搏次數(shù)和時(shí)間，系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)，能夠顯示總的脈搏 次 數(shù)和時(shí)間 。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。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。 近年來(lái)國(guó)內(nèi)外致力于開(kāi)發(fā)無(wú)創(chuàng)非接觸式的傳感器，這類(lèi)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)。 4 第 2 章 脈搏測(cè)量?jī)x系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 脈搏測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)，必須是 通過(guò) 采集人體脈搏變化引起的一些生物信號(hào) ，然后把生物信號(hào)轉(zhuǎn)化為物理信號(hào)，使得這些變化的物理信 號(hào)能夠表達(dá)人體的脈搏變化，最后要得出每分鐘的脈搏次數(shù)，就需要 通過(guò)相應(yīng)的 硬件電路及 芯片來(lái) 處理物理變化并 存儲(chǔ)脈搏次數(shù)。 5. 電源 即向 光電 傳感器 、信號(hào)處理、 單片機(jī)提供的 電源，可以是 5V9V的 交流或直流的穩(wěn)壓電源。 3. 測(cè)試的適用電壓為 5V9V的直流電壓 。4k字節(jié)可重擦寫(xiě) Flash閃速存儲(chǔ)器 可編程串行 UART 通道 P3口： ： ① 可以作為輸入 /輸出口，外接輸入 /輸出設(shè)備。 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。 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。 結(jié)構(gòu)如圖 示。反之， R21 過(guò)小，通過(guò)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(wú)脈搏時(shí)的信號(hào)。 每一組運(yùn)算放大器可用圖 ，它有 5個(gè)引出腳，其中 “+”、“”為兩個(gè)信號(hào)輸入端， “V+”、 “V”為正、負(fù)電源端， “Vo”為輸出端。波形如圖 所示。 輸出 波 形 如圖 所示 。 18 圖 顯示電路 LED 的綜述 在單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中，為了便于人們觀察和監(jiān)視單片機(jī)的運(yùn)行情況，常常 需要用顯示器顯示運(yùn)行的中間結(jié)果、狀態(tài)等信息，因此顯示器也是不可缺少的外 部設(shè)備之一。共陰極 LED 數(shù)碼管顯示器的公共端為發(fā)光二極管陰極，通常接地，當(dāng)發(fā)光二極管的陽(yáng)極為高電平時(shí) ，發(fā)光二極管點(diǎn)亮。靜態(tài)顯示主要的優(yōu)點(diǎn)是顯示穩(wěn)定，在發(fā)光二極管導(dǎo)通電流一定的情況下顯示器的亮度大，系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，在需要更新顯示內(nèi)容時(shí)， CPU才去執(zhí)行顯示更新子程序，這樣既節(jié)約了 CPU的時(shí)間，又提高了CPU的工作效率。 通過(guò)比較，我們可以發(fā)現(xiàn) LED 動(dòng) 態(tài)顯示更加適合本設(shè)計(jì)，所以就采用此方法。同時(shí)可以對(duì)按鍵進(jìn)行檢測(cè)，只要復(fù)位測(cè)試值就可以重新開(kāi)始測(cè)試。 流程如圖 。為了減少環(huán)境光對(duì)脈搏信號(hào)測(cè)量的影響，同時(shí)考慮到傳感器使用的方便性，采用密封的指套式包裝方式，整個(gè)外殼采用不透光的介質(zhì)和顏色，盡量減小外界環(huán)境光的影響，為了避免測(cè)量過(guò)程中的二次反射光的影響，在指套式傳感器的內(nèi)層表面涂上一層吸光材料，這樣能有效減少二次反射光的干擾。對(duì)于傳感器的設(shè)計(jì)，現(xiàn)在采用的主要是第一個(gè)途徑。單片機(jī)軟件先在最小系統(tǒng)板上調(diào)試，確保工作正常之后，再與硬件系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。 7. 電源的改變 27 理論上模擬部分有三處電壓應(yīng)為 9V，但經(jīng)過(guò)測(cè)試 ，全部使用 5V電壓也是可行的。而 51單片機(jī)作為單片機(jī)的主流，隨著集成技術(shù)的發(fā)展， 51系列單片機(jī)繼承和發(fā)展了 MCS51系列的技術(shù)特色，有逐漸取而代之之勢(shì)。 經(jīng)過(guò)這次畢設(shè)，我收獲了很多， 具體總結(jié)如下： （ 1） 通過(guò)此次的設(shè)計(jì)，使我知道了無(wú)論做什么事都應(yīng)該事先做好充分的準(zhǔn)備，不應(yīng)該盲目的只為了完成任務(wù)而被動(dòng)的學(xué)習(xí)。 //10ms 計(jì)數(shù)器 uint8 t1s。 void Display(uint8 chose_dat, uint8 dat)。 //設(shè)置定時(shí)器 0 低字節(jié)初值 if(++t10ms == 100) //1s 計(jì)時(shí)到 { t10ms = 0。 } } } /////////////////////////End of Timer0IntProc//////////////////////// void Init_Extint(void) 36 { IT0 = 1。 //設(shè)置定時(shí)器 0 低字節(jié)初值 TR0 = 1。 } 37 void Init_System(void) { Init_Extint()。 //顯示上次測(cè)量的脈搏 tPulsenum = tPulsenum/10。 } /******************************************************************** 函數(shù)功能：延時(shí) ms 入口參數(shù)： MS 返 回： null 備 注： null ********************************************************************/ void DelayMs(uint8 Ms) { unsigned char i,j。感謝學(xué)校為我提供了自我發(fā)揮的舞臺(tái)，我在這里盡情展現(xiàn)自己的才能。 父母是我生命中最重要的人，我今天取得的成績(jī)與他們?yōu)槲业母冻鍪欠植婚_(kāi)的。 感謝我的各位專(zhuān)業(yè)授課老師，正是你們的辛勤工作，使我對(duì)本專(zhuān)業(yè)產(chǎn)生了濃厚的興趣，而且學(xué)到了很多的知識(shí)，掌握了很多的方法。j0。 Display(4, DispCode[tPulset%10])。 //送顯示字型 P2 = ~(0x01chose_dat)。 t10ms = 0。= 0xF