【正文】 ng counting and display function.KEY WORDS: heart rate, sensor photoelectric, signal processing, AT89C51目 錄前 言 1第一章 系統(tǒng)設(shè)計的整體構(gòu)思 3第二章 各元器件介紹 4167。 51子系列的主要功能 7167。 74LS138主要特性 10167。 Proteus主界面 15167。 定時原理 23167。心率低于60次/分稱為竇性心動過緩，常出現(xiàn)胸悶、氣短等癥狀。例如MIO FUSE手環(huán)，它采用超級光電感應(yīng)技術(shù)持續(xù)測量心率，內(nèi)置加速傳感器監(jiān)測，可以精準(zhǔn)測量步數(shù)，它卓越的數(shù)字濾波技術(shù)和精準(zhǔn)的監(jiān)測技術(shù)，使其能夠按照真實(shí)的心率及時的反應(yīng)心率變化。經(jīng)過光電式傳感器后輸出的幅值都在幾毫伏左右。 LM324167。16V。當(dāng)為高電平時： 當(dāng),時，=0,=1，放電三極管T導(dǎo)通，輸出為低電平。 51子系列的主要功能表22 51子系列單片機(jī)序號功能18位CPU2片內(nèi)帶振蕩器及時鐘電路3256B片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器48KB的片內(nèi)程序存儲器5程序存儲器的尋址范圍64KB6片外數(shù)據(jù)存儲器的尋址范圍為64KB726B的特殊功能寄存器83個16位定時器/計數(shù)器96個中斷源1048根I/O線11111條指令，含乘法指令和除法指令12布爾處理器13使用單+5V電源167。 GND 接地引腳。第二功能為控制功能，每個引腳并不完全相同，如下表所示：表23 P3口的第二功能引腳號功能RXD(串行口輸入）TXD（串行口輸出）（外部中斷0）(外部中斷1）T0（定時器/計數(shù)器0的外部輸入）T1（定時器/計數(shù)器1的外部輸入）（片外數(shù)據(jù)存儲器寫允許）(片外數(shù)據(jù)存儲器讀允許）167。GND邏輯地20邏輯地VCC邏輯電源10電源端167。BASIC語言和PL/M語言在單片機(jī)的發(fā)展過程中，由于自身存在的劣勢并未得到廣泛的應(yīng)用，相比之下，C語言憑借其很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力、開發(fā)效率高、可移植性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。 接著會彈出一個對話框如下圖所示，選擇所需要的單片機(jī)型號，選定型號后單擊“OK”，在新彈出的對話框中點(diǎn)擊“是”即完成相關(guān)的操作。選擇Project Options for Target “Target 1”彈出的對話框如下圖所示：圖34 Target選項卡 在“Output”選項卡中選擇“Create HEX File”，在Debug選項卡中的“Use”選項中選擇“Proteus VSM Simulator”單擊“OK”。 電路圖仿真 添加元器件。圖37 加載程序文件第四章 電路原理及仿真電路167。此法外界干擾信號小，但傳感器輸出信號小，對后面的放大電路要求較高。電路圖如下：圖43 前置放大電路 電路采用同相比例放大器：,。167。如下圖所示：圖46 555定時器組成的施密特觸發(fā)器當(dāng)輸入端電壓由0V開始逐漸增加，當(dāng)時，根據(jù)555定時器功能表可知，輸出為高電平；繼續(xù)增加，如果,輸出維持高電平不變；再增加，一旦,就將由高電平跳變?yōu)榈碗娖剑恢笤僭黾?，仍是，電路輸出端保持低電平不變。為時鐘周期也稱為機(jī)器周期，為時鐘脈沖頻率（）的倒數(shù)，是計算機(jī)中最基本、最小的時間單位。 計數(shù)原理 設(shè)檢測到K個連續(xù)的脈沖所用時間為t(秒)，則在時間t內(nèi)平均值為(N次/分)，則： (53) 本設(shè)計利用單片機(jī)的定時器/計數(shù)器實(shí)現(xiàn)定時50ms記一次數(shù)，當(dāng)檢測到1個脈沖時關(guān)閉所有中斷，記錄下50ms的定時次數(shù)M計算出一個周期的所用的時間，則一分鐘內(nèi)心率值為：K=1， (54)167。其中最常用的就是軟件定時，在計算機(jī)高級語言編程中經(jīng)常應(yīng)用，這種方式是通過循環(huán)程序[19]實(shí)現(xiàn)延時，無需添加任何硬件，但該方式長期占用CPU。本設(shè)計采用“同時”顯示字形碼的方法：利用發(fā)光管的余暉效應(yīng)和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時顯示，而實(shí)際上多位數(shù)碼管是一位一位輪流顯示的，只是將輪流掃描的速度設(shè)定的足夠快，這樣給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會出現(xiàn)閃爍的感覺。三、濾波電路模塊利用二階壓控有源濾波器設(shè)計一個低通濾波器實(shí)現(xiàn)對微弱低頻信號的濾波處理，去除其它高頻率的噪聲干擾，特別是50Hz的工頻市電干擾。首先要進(jìn)行元器件的布局，這個過程非常的繁瑣，需要考慮各個方面的因素，經(jīng)常是焊接了很多元器件后發(fā)現(xiàn)某個元器件的位置不適合，需要卸下調(diào)整位置重新焊接。void zhongduan0()。 for(i=0。 } /********定時程序)*****/void timeover(void) interrupt 1{/****每50ms產(chǎn)生一次中斷*****/ TH0 =(6553650000)/256。 for(i=0。 TL0 =(6553650000)%256。i++) //三位均顯示0{P2=i。delayms(5)。 //啟動定時 IT0=1。i++) //輪流顯示 {P2=i。 M++。i++) { for(j=100。 //定時函數(shù)void display(void)。 焊接完成后需要進(jìn)行硬件調(diào)試[20]以確認(rèn)硬件部分是否存在問題，這個過程花費(fèi)了大量的時間，不僅要對連接電路的焊接點(diǎn)進(jìn)行虛焊、焊接點(diǎn)連接與否等進(jìn)行逐個檢查，還要對不同的電路模塊進(jìn)行測量分析，不斷改進(jìn)，這個過程很鍛煉人的動手能力和耐心，同時，也考察了對理論知識的掌握程度，以及理論與實(shí)際應(yīng)用之間的差別等等。雖然前置放大電路已經(jīng)將信號進(jìn)行放大，但信號仍然比較微弱，因此需要進(jìn)行放大。之后便進(jìn)行電路的整體測試，在測試的過程中一面用設(shè)計的心率計進(jìn)行測量，一面用聽診器進(jìn)行測量。 LED顯示電路 LED顯示屏分為共陰極和共陽極，本設(shè)的采用的是共陰極數(shù)碼管，74HC245和74LS138作為段驅(qū)動和位驅(qū)動來驅(qū)動LED動態(tài)顯示心率計數(shù)結(jié)果。可以利用公式很容易的算出一分鐘的心率次數(shù)。此方式下16位計數(shù)器被分為兩個8位寄存器TH0和TL0；TL0為計數(shù)器，TH0作為計數(shù)器TL0的初值預(yù)置寄存器，并始終保持為初值常數(shù)。 設(shè)計原理167。后置放大電路如下圖所示：圖45 后置放大電路后置放大電路仍然采用同相比例放大器。 濾波電路 脈搏信號屬于強(qiáng)噪聲背景下微弱的低頻信號，在對信號進(jìn)行前置放大后需要對信號進(jìn)行濾波處理，濾波處理主要濾除的是基線漂移、工頻干擾等等。通過比較，最終本設(shè)計采用對射式光電傳感器。所采用的主要元器件有光電三極管[11]和光敏二極管[12]。如下圖所示：圖36 添加元器件窗口 進(jìn)行元器件的連接。167。在彈出的對話框中保存為：如果是C語言程序文件，擴(kuò)展名為“”。uVision4 IDE基于Windows系統(tǒng)，內(nèi)嵌多種符合當(dāng)前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具，可以完成工程建立、管理、軟件仿真、硬件仿真等開發(fā)流程[10]。 74LS138簡述 74LS138是3線8線譯碼器，作為位驅(qū)動器與74HC245配合使用實(shí)現(xiàn)對LED數(shù)碼管的控制。 74HC245簡述74HC245為總線收發(fā)器(bus transceiver)。常作為通用I/O口使用，用于傳送用戶的輸入/輸出數(shù)據(jù)；當(dāng)P0口帶外部存儲器時，～，然后傳送CPU對片外存儲器的讀/寫數(shù)據(jù)。用于電路的初始化操作。當(dāng),時，=1,=1，鎖存器狀態(tài)不變，放電三極管T狀態(tài)不變，輸出保持不變。 LM324主要特點(diǎn)表21 LM324的特性表序號功能1短路保護(hù)輸出2真正的差分輸入級3單電源供電:4低輸入偏置電流：最大值100nA5每個封裝有4個放大器6高增益，內(nèi)部補(bǔ)償167。AD620是一款低成本、高精度儀表放大器，僅需要一個外部電阻來設(shè)置增益，增益范圍為1至1000，功耗較低( mA)。 由于信號是在強(qiáng)噪聲背景下微弱的低頻信號，在進(jìn)行濾波處理前