【正文】 義的焊點(diǎn)堆棧以供日后再使用 ，Protel DXP 20xx 板增強(qiáng)了焊點(diǎn)堆棧的定義與管理 功能。 ② 改良焊點(diǎn)連接線 ：為了使 自動(dòng)布線后焊點(diǎn)連接更恰當(dāng) ， Protel DXP 20xx 為用戶提供 了 自動(dòng)修剪焊點(diǎn)連接線的功能。如可以 同時(shí) 輸入和輸出 DXP、 DWG 格式 的 文件，實(shí)現(xiàn)和 Auto CAD 等軟件的數(shù)據(jù)交換，也可以輸出Hyperlynx 格式 的文件，用于板級(jí)信號(hào) 的實(shí)現(xiàn)與 仿真?？蓪⒏魑募?存為一般分離文件，即 Windows 文件 而不需要 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) ， 就可以存取該文件， 也可以 存 為單一 數(shù)據(jù)庫(kù)文件 ，即 Protel 99SE 的 ddb，此外新增了 數(shù)據(jù)庫(kù)外存為獨(dú)立的 Windows 文件這種混合模式。 ③ 強(qiáng)化的變更設(shè)計(jì)功能 ： 在 Protel DXP 20xx 中， 為了讓設(shè)計(jì)完全同步，用戶 進(jìn)行變更 比較后，所產(chǎn)生的報(bào)表文件可作為變更設(shè)計(jì)的依據(jù)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 圖 59 仿真初始化電路 圖 510 仿真電路 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 PCB 板生成 Protel DXP 20xx 軟件簡(jiǎn)介 在生成 PCB 板時(shí)使用的是 Protel DXP 20xx 軟件。 （ 3）能夠提供的仿真元器件資源：仿真的數(shù)字和模擬 、 交流和直流等上千種元器件，有 30 多個(gè)元器件庫(kù)。用戶可 以實(shí)時(shí)采用例如 LED/LCD、鍵盤、 RS232 終端等動(dòng)態(tài)外設(shè)模型來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行交互的仿真。是目前世界上唯一將 PCB 設(shè)計(jì)軟件 、 虛擬模型仿真軟件 和 電路仿真軟件 合而為一 的設(shè)計(jì)平臺(tái)，模型支持805 HC1 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 ARM、 8086 和 MSP430 等， 20xx 年又添加了 Cortex 和 DSP 系列處理器，并 連續(xù) 增加 了 其他系列處理器模型。在彈出的窗口中找到新建文件夾，選中 ，點(diǎn)擊 Add 按鈕，在出現(xiàn)的界面中輸入程序。ADuC841 發(fā)送握手信號(hào)與系統(tǒng)機(jī)建立通信，當(dāng)握手成功后，系統(tǒng)開(kāi)中斷并將轉(zhuǎn)換處理后的數(shù)據(jù)送交系統(tǒng)應(yīng)用程序進(jìn)行處理 [24]。 在數(shù)據(jù)采集中 , 為了保證采集數(shù)據(jù)的不失真和適當(dāng)?shù)木_度 , 必須選擇合適的采樣哈爾濱工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 頻率。單片機(jī)內(nèi)程序主要功能為： （ 1）系統(tǒng)初始化； （ 2）改變電平狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)紅外光二極管； （ 3）管理 ADC 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集； （ 4）數(shù)字濾波處理； （ 5）與中央監(jiān)測(cè)系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸。 圖 41 主程序流程圖 整體 程序設(shè)計(jì) 整個(gè)程序是用 C 語(yǔ)言編寫的，主要由主程序、定時(shí)器 T0 中斷服務(wù)程序、外部中斷程序，延時(shí)子程序四個(gè)模塊組成。 單片機(jī)控制顯示電路如圖 310所示： 圖 310 單片機(jī)控制顯示電路 過(guò)前面脈搏信號(hào)采集電路和脈搏信號(hào)處理電路 得到的 脈搏 信號(hào)輸入到單片機(jī)中。 LM324_c 在工作時(shí)， 一旦有信號(hào)輸入 ，它會(huì)在輸入信號(hào)后沿到來(lái)時(shí)輸出 一個(gè) 高電平，從而使 C2通過(guò) R16進(jìn)行 充電。 然后， 考慮到在脈搏測(cè)量?jī)x的使用過(guò)程中存在發(fā)光物體，如日光、白熾燈光和其他放光物體的作用 ，因此它必然會(huì) 受 到強(qiáng)光輻射 的干擾 。首先在采集脈搏信號(hào)的過(guò)程中，由于儀器、人體活動(dòng)等因素而是采集的信號(hào)常伴有各種干擾，包括人體呼吸和手指抖動(dòng)引起的基線漂移、肌肉緊張引起的干擾以及工頻干擾等。這種現(xiàn)象在人體較薄的組織或器官中表現(xiàn)得最為明顯，比如在人體的指尖和耳垂等部位。 7089 各參數(shù)極限值： VI—— 輸入電壓 (VO=5~18V) 35V RθJC—— 熱阻（結(jié)到殼） 5℃ /W RθJA—— 熱阻（結(jié)到空氣） 65℃ /W 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 TOPR—— 工作結(jié)溫范圍 0~125℃ TSTG—— 貯存溫度范圍 65~150℃ （ 2） 7805簡(jiǎn)介 7805是一個(gè)輸出正 5V 直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。 參數(shù)描述： 運(yùn)放類型 低功率；放大器數(shù)目 4；帶寬 ；針腳數(shù) 14； 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 工作溫度范圍 0℃ 70℃ ；封裝類型 SOIC； 3dB 帶寬增益乘積 ；變化斜率；增益帶寬 ；電源電壓范圍 V32V；運(yùn)放特點(diǎn) 高增益頻率補(bǔ)償運(yùn)算。掉電方式保存 RAM 內(nèi)容但振蕩器停止工作并禁止 所 有其他部件的 工作直 到下一個(gè)硬件復(fù)位 [15， 16]。每一個(gè)機(jī)器周期需 12個(gè)時(shí)鐘周期。 作為一通用 I/O 引腳，不但可以訪問(wèn)還可以用于固定輸入片內(nèi)比較器的輸出信號(hào)。 圖 31 AT89C2051 引腳圖 ① VCC：電源端口。 考慮到以上諸多因素，本課題采用光電式脈搏傳感器。 人體 脈搏主要 是 由人體動(dòng)脈舒張和收縮產(chǎn)生的， 人體組織半透明度會(huì)隨著心臟的跳動(dòng)而隨之改變。由于基線漂移、人體活動(dòng)、工頻干擾等因素的影響，脈搏信號(hào)具有很大的噪聲，傳感器還進(jìn)行了去噪設(shè)計(jì)，使用了一個(gè)低通濾波電路吧高頻噪聲和工頻干擾濾除，是脈搏信號(hào)有效成分全部通過(guò) [11]。 脈搏測(cè)量?jī)x測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 11 所示： 圖 11 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 光電式脈搏傳感器 脈搏信號(hào)調(diào)理模塊 單片機(jī)處理模塊 數(shù)碼管顯示模塊 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第 2 章 課題方案論證 選擇什么樣的脈搏傳感器是這次設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，目前很多公司和廠商都在致力于脈搏傳感器的研究，而且都有很成熟的技術(shù)，在功能上也有很多拓展，比如在檢測(cè)脈搏的同時(shí)還能檢測(cè)人體的體溫、血液含氧量、血紅蛋白含量等參數(shù)，而且傳感器內(nèi)集成了像信號(hào)放大器、濾波器、波形整形等電路， 使得傳感器的精確度更高了，輸出的直接就是脈搏信號(hào)或者脈搏波信號(hào)，只需將傳感器界面接在示波器上，就能直接顯示出脈搏波形圖，使用極為方便，這樣的脈搏傳感器已被很多醫(yī)療器材所使用，甚至在很多健身器材上也有這樣的脈搏傳感器。 1999 年清華大學(xué)的金觀昌教授等人將 PVDF 薄膜用于多點(diǎn)脈搏波測(cè)試系統(tǒng)研制當(dāng)中 [3]；西北工業(yè)大學(xué)劉希的基于 USB 的多道生物醫(yī)學(xué)信號(hào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) [4]；武漢大學(xué)袁志勇等人嵌入式脈搏檢測(cè)分析系統(tǒng)的研制 [5]；東南大學(xué)楊序等人的脈搏數(shù)據(jù)采集器的研制 [6]；北京中醫(yī)藥大學(xué)牛欣 、楊杰等研制了壓力與 B超整合的中醫(yī)診脈裝置，認(rèn)為可以實(shí)時(shí)直觀觀察寸口橈動(dòng)脈運(yùn)動(dòng)情況 [7]；蘭州理工大學(xué)張愛(ài)華等人基于動(dòng)態(tài)圖像的多點(diǎn)脈搏信號(hào)檢測(cè)方法 [8]；目前上海中醫(yī)藥大學(xué)湯偉昌研制了壓力式三探頭傳感器，以模擬中醫(yī)寸關(guān)尺取脈，并探討三探頭傳感器與單探頭傳感器以及三探頭傳感器之間信息提取的差別 [9]；目前在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上得到認(rèn)可、應(yīng)用較普遍的主要是上海中醫(yī)藥大學(xué)費(fèi)兆馥教授為主要研究者，與復(fù)旦大學(xué)等單位聯(lián)合研制生產(chǎn)的ZM1 型單探頭中醫(yī)脈象儀， ZMIIIc 型智能脈象儀；上海醫(yī)藥大學(xué)與上海交通大學(xué)研制的 TPI 型脈 象數(shù)字化分析儀也已進(jìn)入臨床檢測(cè)應(yīng)用。 20xx 年，萬(wàn)寶龍于日內(nèi)瓦高級(jí)鐘表沙龍 SIHH 上推出全新 Collection Villeret 1858系列 Vintage Pulsographe 款腕表，即復(fù)刻版測(cè)量脈搏計(jì)時(shí)表之意，以標(biāo)志現(xiàn)代計(jì)時(shí)技術(shù)面世 190 周年紀(jì)念。于是在節(jié)假日的時(shí)候，都會(huì)有很多人去醫(yī)院檢查身體，由于人很多，需要排很長(zhǎng)的隊(duì)，有時(shí)候都不一定能排上，加上昂貴的檢查費(fèi)用，以至于不是每個(gè)人都能到醫(yī)院進(jìn) 行身體檢查。經(jīng)醫(yī)學(xué)觀察研究表明，人體手指末端含有豐富的毛細(xì)血管和小動(dòng)脈，這些動(dòng)脈和人體其他地方的動(dòng)脈一樣，含有豐富的生理信息。將對(duì)脈搏信號(hào)的檢測(cè)模塊，脈搏信息的處理模塊，單片機(jī)，數(shù)碼管顯示模塊等電路集成在一塊電路板上，形成一個(gè)簡(jiǎn)易的脈搏測(cè)量?jī)x。 人體的脈搏能準(zhǔn)確的反映人體的健康狀況，通過(guò)對(duì)脈搏的測(cè)量，我們就能對(duì)自己的身體有一個(gè)大致的了解，在中國(guó)很早就有通過(guò)把脈檢查人體健康狀況的研究，而中醫(yī)的脈相診斷技術(shù)就是脈搏測(cè)量在中醫(yī)上卓有成效的應(yīng)用，但是通過(guò)把脈對(duì)身體的檢查受人為因素影響比較大，而且精確度也不是很高。自 1969 年 Kawai發(fā)現(xiàn) PVDF 薄膜（聚偏氟乙烯）具有明顯的壓電特性后， PVDF 薄膜經(jīng)過(guò)幾十年的應(yīng)用和基礎(chǔ)研究，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械開(kāi)發(fā)和研究中。 （ 2）了解每一個(gè) 功能 模塊，并設(shè)計(jì)出 相應(yīng) 子電路。方案一是采用壓電式脈搏傳感器，方案二是采用光電式脈搏傳感器。 目前被人們使用最多的是壓電式的 HK20xx系列的傳感器，其外觀如圖 21所示，這種傳感器是典型壓電式傳 感器的代表，該種 采用高度集成化工藝將力敏元件 (PVDF壓電膜 )、靈敏度溫度補(bǔ)償元件、感溫元件、信號(hào)調(diào)理電路集成在傳感器內(nèi)。 在醫(yī)學(xué)上把 手指組織分成皮膚、肌肉、骨骼等非血液組織和血液組織 兩部分 ， 研究表明， 非血液組織 對(duì) 的光吸收 頻率 是恒定 不變 的，在血液中，靜脈血的搏動(dòng) 情況 相對(duì)于動(dòng)脈血 而言是 十分微弱 的 ， 測(cè)量時(shí) 可以忽略 不計(jì) ， 因此動(dòng)脈血的充盈被認(rèn)為是引起光透哈爾濱工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 過(guò)手指后強(qiáng)度變化的主要原因， 那么在恒定波長(zhǎng)光源的照射下，通過(guò)檢測(cè)透過(guò)手指的光強(qiáng) 變化 可以間接測(cè)量到人體的脈搏信號(hào) 。美國(guó)ATMEL 公司采用了高密度、非易失真性存儲(chǔ)技術(shù)研發(fā)生產(chǎn)而成，它兼容標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51單片機(jī)指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中 央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元。引腳 和 在接外圍元件時(shí) 必須設(shè)置外部上拉電阻，引腳 ~ 上拉電阻由單片機(jī)內(nèi)部提供。用作輸入時(shí)， P3 口被外部拉低時(shí)將被上拉電阻作用而輸出電流。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 （ 2） AT89C2051內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 32 AT89C205 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 AT89C2051是帶有 2K 字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ EEPROM）微處理器。該四 運(yùn)算 放大器 工作電壓跨度較大， 可以在低到 伏或者高到 32 伏的電源 電壓 下 正常工作 ，靜態(tài)電流為 MC1741 的靜態(tài)電流的五分之一。 芯片內(nèi)部 內(nèi)含 有 過(guò) 熱 、超載 和 過(guò)流 保護(hù)電路。 7805外形引腳圖如圖 36所示，其引腳從左到右依次為輸入引腳 （ INPUT） 、接地引腳 （ GND） 、輸出引腳 （ OUTPUT） [22， 23]。 這里之所以使用紅外發(fā)光二極管，是因?yàn)橥ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)得到 ,當(dāng)采用紅外發(fā)光二極管用作照射光源時(shí)，基本上可以抑制由于人在呼吸運(yùn)動(dòng)過(guò)程中造成的脈搏波曲線的漂移。 該部分電路主要由信號(hào)抗干擾電路模塊、信號(hào)整形電路模塊 兩 個(gè)主要的電路模塊組成。 經(jīng)前面處理 后 得到的信號(hào)為疊加有噪聲的脈沖正弦波 信號(hào) ，接下來(lái) 的工作就是要 對(duì)這個(gè)信號(hào) 進(jìn)行 整形 處理，以便于后面的顯示 。 經(jīng) 過(guò) LM324_c 之后的脈沖就是后面單片機(jī)控制電路所需的實(shí)際脈沖，通過(guò) R27送到單片機(jī) ，就可實(shí)現(xiàn)后面的計(jì)數(shù)和顯示了。這個(gè)結(jié)果值，將通過(guò) P1口 傳哈爾濱工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 送到 7段 4位數(shù)碼管 顯示芯片的數(shù)據(jù)端口， 最后 被顯示出來(lái)。 從 口輸入的與脈搏信號(hào)所對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)來(lái)作為外部中斷 0 的中斷請(qǐng)求信號(hào)，外部中斷采用邊沿觸發(fā)的方式。由于過(guò)采樣倍數(shù) k 為 64，按每提高 4 倍采樣率就能提高一位分辨率來(lái)計(jì)算，獲得的 ADC 有效分辨率能提高 3 位，最后能達(dá)到約 15 位精度，其分辨率可達(dá)到。經(jīng)過(guò)上述對(duì)信號(hào)的解調(diào)，有效去除背景光、雜散光的干擾。 圖 51 Protues 整體電路圖 Keil 編譯軟件 Keil 軟件是 眾多單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的優(yōu)秀軟件之一，它集編輯、編譯、仿真于一體，支持匯編、 PLM 語(yǔ)言和 C 語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)，界面友好，易學(xué)易用。 Protues 軟件 簡(jiǎn)介 Proteus 仿真 軟件 是英國(guó) Labcenter Electronics 公司出版的 EDA 仿真 軟件 。 （ 2）對(duì) ARES PCB 模型的設(shè)計(jì) 。還可以直接在所畫的原理圖的模擬原型上編程，再加上顯示及輸出，能看到運(yùn)行后的輸入以及輸出的效果。這些功能都盡可能減少了模擬儀器對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，使誤差降到最小 [25~27]。 Protel DXP 20xx 已不是單純的 PCB 印制電路板設(shè)計(jì)工具，而是由多個(gè)模塊組成的系統(tǒng)工具，分別是原理圖設(shè)計(jì)、原理圖仿真、印制電路板設(shè)計(jì)、自動(dòng)布線器和 FPGA 設(shè)計(jì)等，覆蓋了以 PCB 為核心的整個(gè)物理設(shè)計(jì)。而在 Protel DXP 中落實(shí)了這項(xiàng)功能，讓用戶能在畫電路圖時(shí)就定義設(shè)計(jì)規(guī)則。這項(xiàng)功能也支持電路板設(shè)計(jì)，包括由電路板反標(biāo)注到電路 圖。 ③ 不同波形的重疊 ： 設(shè)計(jì) 者 可以同時(shí)使用不同的多個(gè) Y 軸坐標(biāo)，也可以將多個(gè)不同的波形放置在一起。剛生成的 PCB 板中，所有的封裝并不在工作