【正文】 rds: Pulse Measurement。 37 附 錄 C 26 系統(tǒng)調(diào)試 ........................................................................................................ 26 系統(tǒng)檢驗(yàn) ........................................................................................................ 27 誤差分析 ........................................................................................................ 28 參考文獻(xiàn) 2 選題的背景和意義 .......................................................................................... 2 脈搏測(cè)量?jī)x的發(fā)展與應(yīng)用 .............................................................................. 3 第二章 脈搏測(cè)量?jī)x系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 38 I 基于單片機(jī)的脈搏測(cè)量?jī)x設(shè)計(jì) 摘要 ： 脈搏測(cè)量?jī)x在我們的日常生活中已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用。 2 第一章 概述 選題的背景和意義 論得到不斷的發(fā)展和提高。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(lèi)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)。 1．光電傳感器 即將非電量 (紅外光 )轉(zhuǎn)換成電量的轉(zhuǎn)換元件，它由紅外發(fā)射二極管和接收三極管組成，它可以將接收到的 紅外光按一定的函數(shù)關(guān)系 (通常是線性關(guān)系 )轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的物理量 (如電壓、電流或頻率等 )輸出。 外部中斷信號(hào) 光電傳感器 放大器 比較器 單片機(jī) AT89S52 液晶顯示電路 外部晶振 7 第三章 硬件系統(tǒng) 控制器 本系統(tǒng)基于 51 系列單片 機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橄到y(tǒng)沒(méi)有其它高標(biāo)準(zhǔn)的要求，我們最終選擇了 AT89S52 通用的比較普通單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。Vcc：電源電壓 當(dāng)振蕩器工作時(shí)， RST 引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。復(fù)位電路如圖 所示。因此本系統(tǒng)采用了 指套式的透射型光電傳感器 , 實(shí)現(xiàn)了光電隔離 ,減少了對(duì)后級(jí)模擬電路的干擾。 14 圖 信號(hào)采集電路 信號(hào)放大 由于人體的脈搏通常為 50~200 次 /分鐘，對(duì) 應(yīng)的頻率范圍在 ~之間，因此經(jīng)紅外檢測(cè)采集到并轉(zhuǎn)換得到的電信號(hào)頻率就非常低。 來(lái)自傳感和整形輸出電路 的脈沖電平輸入單片機(jī) AT89S52 的 /INTO 腳，單片機(jī)設(shè)為負(fù)跳變中斷觸發(fā)模式，對(duì)脈沖進(jìn)行技術(shù)，然后 P0 口控制液晶顯示 圖 單片機(jī)處理電路 顯示電路 1602 字符型液晶顯示模塊是工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示 16x02 即 32 個(gè)字符，專(zhuān)門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式 LCD。 LCD1602 液晶顯示屏如圖 。 測(cè)量環(huán)境下的背景光包含環(huán)境光和在測(cè)量過(guò)程中引起的二次反射光。試著輸入一系列脈沖（用適當(dāng)?shù)碾娮杞诱龢O，間斷性地輸入），觀察 MCU部分能是否能顯示；模擬部分用不透明的筆在紅外發(fā)射二極管和接收三級(jí)管之間搖擺，借助示波器觀察波形效果如何。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱(chēng)為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。 其實(shí)生活的道路一直不是這么平坦的，在前進(jìn)的道路上，我遇到了很多的 困難和挫折，但是憑借著自己的毅力和周?chē)蠋?、同學(xué)的幫助，我最終都努力地克服了。 TL0=0x0。 // 在一定的條件下，取出中間的值取平均值，并加以修正 } TH0=0x0。 //允許 INT1中斷 TMOD=0x1。 。 36 TimeNum[8]=39。:39。 //write data WriteData (39。)。amp。 。e39。 } /****************************************************************/ /*************************主函數(shù)***************************************/ /****************************************************************/ 35 ///////////////////////////////////////////////////////////////// void main(void) { InitLcd()。 dd[k+1]=tmp。//蜂鳴器端口 /****************************************************************/ /*************************外部中斷***************************************/ /****************************************************************/ external0() interrupt 0//外部中斷服務(wù)程序 { w=~w。（ 4）通過(guò)次次的設(shè)計(jì)，使我體會(huì)到堅(jiān)持不懈的毅力對(duì)完成一件事情起著巨大的作用。 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，誤差已基本達(dá)到要求。如果偶爾出現(xiàn)不穩(wěn)的情況，請(qǐng)按復(fù)位鍵對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位。 外部中斷 0 進(jìn)入 等待按鍵按下 脈搏數(shù) +1 返回 處于檢測(cè)？ Y 23 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 ,程序中對(duì)前一次測(cè)量的脈搏數(shù)據(jù)進(jìn)行了自動(dòng)保存，并且用 1602顯示 ,程序在執(zhí)行過(guò)程若發(fā)現(xiàn)有干擾則忽略該干擾而不顯示，進(jìn)一步減少讀入數(shù)據(jù)的誤差。 液晶顯示電路：液晶的 8 個(gè)數(shù)據(jù)端口和 52 單片機(jī)的 P0 口相連用于數(shù)據(jù)的 傳輸。波形如圖 所示。雖然手指遮擋了紅外發(fā)射二極管發(fā)射的紅外光，但是由于紅外接收三極管中存在暗電流，會(huì)造成輸出電壓略低。在本設(shè)計(jì)中，紅外接收三極管和紅外發(fā)射二極管相對(duì)擺放以獲得最佳的指向特性。 10 電源 電路 電源電路如圖 所示。P3口： ：①可以作為輸入 /輸出口，外接輸入 /輸出設(shè)備。可編程串行 UART 通道 3. 測(cè)試的適用電壓為 5V直流電壓。 5 第二章 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)。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)。指脈測(cè)量比較方便、簡(jiǎn)單，但因?yàn)槭种干系暮瓜佥^多，指夾常年使用，污染可能會(huì)使測(cè)量靈敏度下降：耳脈測(cè)量比較干凈，傳感器使用環(huán)境污染少，容易維護(hù)。為了節(jié)省時(shí)間，一般不會(huì)作1 分鐘的測(cè)量，通常是測(cè)量 10 秒鐘時(shí)間內(nèi)心跳的數(shù)，再把結(jié)果乘以 6 即得到每分鐘的心跳數(shù)，即使這樣做還是比較費(fèi)時(shí)，而且精度也不高。從脈搏波中提取人體的心理病理信息作為臨床診斷和治療的依據(jù)，歷來(lái)都受到中外醫(yī) 學(xué)界的重視。單片機(jī)電路對(duì)輸入的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理后把結(jié)果送到液晶顯示。32 個(gè)可編程 I／ O 口線 P2 口： P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I／ O 口， P2 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。 EA ＝ 1，單片機(jī)訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)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。反之， R6 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)。 15V) ? 低功耗電流，適合于電池供電 ? 低輸入偏流 ? 低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流 ? 共模輸入電壓范圍寬，包括接地 ? 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍 ? 輸出電壓擺幅大 (0 至 )[4] 表 LM358 引腳功能說(shuō)明 引腳序號(hào) 英文 縮寫(xiě) 集成電路 引腳功能 電阻參數(shù)（ KΩ） 直流電壓參數(shù)（ V） 正筆 接地 負(fù)筆 接地 有信號(hào) 無(wú)信號(hào) 1 AMPout1 放大信號(hào)（ 1）輸出 17 7 2 IN1 反向信號(hào)（ 1）輸入 19 3 IN1+ 同向信號(hào)（ 1）輸入 4 GND 接地 0 0 0 0 5 IN2 反向信號(hào)（ 2）輸入 6 IN2+ 同向信號(hào)（ 2）輸入 58 8 7 AMPout2 放大信號(hào)（ 2）輸出 18 8 Vcc 電源電壓 +12V 12 12 放大電路 按人體脈搏在運(yùn)動(dòng)后跳動(dòng)次數(shù)達(dá) 200 次 /分鐘的計(jì)算來(lái)設(shè)計(jì)低通放大器，如圖 所示。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。 圖 INT中斷程序流程圖 顯示程序流程： 顯示程序包括顯示上次的脈搏次數(shù)、本次測(cè)量中的時(shí)間和脈搏的次數(shù)。 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。 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。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)。 //標(biāo)志位 uchar bh。k11j。b) for(a=9。 TimeNum[0]=39。 。 // 顯示英文字符 ShowString(0,TimeNum)。)。 //write data if(ci100)spd=0。 WriteCommand (0x80+0x40+5)。 TimeNum[9]=39。 。 TR0=1。 // 計(jì)數(shù)器清零 } } /****************************************************************/ /*************************定時(shí)器中斷***************************************