【正文】 。 ③ 改善板層分割功能 ：為了 讓設(shè)計者更容易 對焊板進(jìn)行 辨別 ， Protel DXP 20xx 提供了加強(qiáng)的板層分割功能，對于板層的分割自動以不同顏色來表示 [28， 29]。 ④ 設(shè)計整合 ： Protel DXP 20xx 對 PCB 板和 Schematic 的雙向同步設(shè)計功能強(qiáng)化了。 Protel DXP20xx 是 Altium 公司于20xx 年推出的最新版本電路設(shè)計 軟件 ，該軟件能實(shí)現(xiàn)從概念設(shè)計，頂層設(shè)計直到輸出生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及這之間的所有分析驗(yàn)證和設(shè)計數(shù)據(jù)的管理。 （ 4）仿真處理器以及其外圍電路。輸入程序界面如圖 56 和 57 所示： 圖 56 程序編輯界面 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 圖 57 輸入程序之后的編輯界面 （ 4）調(diào)試并運(yùn)行程序，在確定程序無誤后，右鍵 Target1,在彈出的窗口中勾選上“生成HEX 文件”，點(diǎn)擊確定按鈕，如圖 58 所示，運(yùn)行程序，得到 hex 文件。人體脈搏正常跳動約為 60 次 /分左右 ,即跳動頻率在 1Hz 左右，本系統(tǒng)為了更好的消除 50Hz工頻干擾，系統(tǒng)以 50Hz的數(shù)據(jù)輸出率對數(shù)據(jù)進(jìn)行下抽取，抽樣比為 2048。主程序主要實(shí)現(xiàn)程序的初始化，定時中斷程序主要由計時 、動態(tài)顯示掃描、無測試信號判斷等部分組成，外部中斷服務(wù)程序主要由測量、計算、讀數(shù)等部分組成。 時間 大約持續(xù) 20ms， LM324_c 同相輸入端的電位會因 C4充電電流減小而降低，當(dāng)此電位低于反相輸入端的電位時 (尖脈沖已過去很久 )LM324_c就將改變狀態(tài)并再次輸出低電平。因此對采集到的脈搏信號進(jìn)行處理是一項(xiàng)極其重要的工作。 IC 采用集成穩(wěn)壓器 7805， C C2分別為輸入端和輸出端濾波電容， RL 為負(fù)載電阻。 LM324 簡介 LM324 系列器件 是 帶有真差動輸入的四運(yùn)算放大器。 P3 口緩沖器可吸收 20mA 的電流。光電式脈搏傳感器結(jié)構(gòu)比較簡單，制作工藝容易實(shí)現(xiàn)，所以本文自行設(shè)計的光電傳感器我來進(jìn)行脈搏的測量。 壓電式脈搏傳感器是采用壓電 陶瓷通過脈搏的跳動來實(shí)現(xiàn)對脈搏信號的采集的，隨哈爾濱工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 著人體心臟的跳動，人體手腕的脈搏和頸部的脈搏搏動比較明顯，將壓電式脈搏傳感器通過橡膠帶將其緊貼在手腕或是頸部，當(dāng)脈搏跳動時，壓電陶瓷片便會產(chǎn)生相應(yīng)信號，壓電傳感器將測得的信號轉(zhuǎn)換成脈沖信號并對該信號進(jìn)行整形、放大、濾波，最后送入顯示器件進(jìn)行計數(shù)和顯示，就能對脈搏進(jìn)行實(shí)時的檢測。 最近，日本學(xué)者又提出了以脈搏波傳導(dǎo)速度與血壓的相關(guān)性來間接測量血壓，用檢測分析脈搏波的方法估計液壓的課題，足見脈搏檢測的應(yīng)用有著良好的發(fā)展前景。 身體是革命的本錢，也是我們生存的根本，我們每個人都想對自己的身體健康狀況有更加細(xì)微的了解，如何才能更加精確的檢查我們的身體狀況？怎么樣才能更加簡單的對我們的身體進(jìn)行檢查？什么樣的檢查能讓我們花更少的錢？這都是我們應(yīng)該考慮的問題，能不能設(shè)計一種簡單的儀器，不僅操作簡單，價格便宜，還能精確檢測我們的身體狀況呢？ 人體心室周期性的收縮和舒張將導(dǎo)致人體主動脈的收縮和舒張，使血流壓力以波的形式從主動脈根部開始沿著整個動脈系統(tǒng)傳播，這種波稱為脈搏波。本文設(shè)計通過光電法對人體指尖的脈搏進(jìn)行測量，并將測量信息送入單片機(jī)進(jìn)行處理，最后通過數(shù)碼管將測量結(jié)果顯示出來。早在 80 年代研制的液態(tài)傳感器就是利用將單位長度管段動脈內(nèi)血液體積隨時間變化量轉(zhuǎn)換成導(dǎo)電液柱體電阻的該變量來測量脈搏波形。 在本次設(shè)計中，兩種傳感器都能達(dá)到設(shè)計預(yù)期的效果，即對脈搏的測量與顯示，但選擇不同的脈搏傳感器，會影響到后置電路的設(shè)計，在軟件設(shè)計方面也有所差別，現(xiàn)就針對兩種傳感器在本次設(shè)計中可能出現(xiàn)的影響進(jìn)行方案論證。 經(jīng)醫(yī)學(xué)臨床研究發(fā)現(xiàn)，在人體 手指 指尖組織中 ，分布著大量的毛細(xì)血管， 動脈成分含量高， 而且指尖相對于人體其他組織而言的厚度相對比較薄 ，透過手指后檢測到的光強(qiáng)相對 變化比 較大， 加上手指比較靈活，檢測起來比較方便， 因此 通常選擇人體指尖作為光電式脈搏傳感器的 測量部位來測量人體的脈搏數(shù)。 ③ P1 口： P1 口是一個完整的 8位雙向 I/O 口。 ⑦ XTAL2：反相放大器 和 振蕩器 的輸出端口 。 7809 和 7805 簡介 （ 1） 7089簡介 7809系 列為 3端正穩(wěn)壓電路 元器件 ,采用 TO220封裝 技術(shù) ， 可以為不同的元器件 提供 不同的 固定輸出電壓 ，從而在電路設(shè)計方面得到了廣泛的應(yīng)用 。 光穿透了手指和被手指中的血液吸收了一部分，由于手指中的血液濃度隨心臟的跳動而改變，引起了手指的透明度的改變，因此紅外光電管接收到得光會隨血液濃度也就是手指的透明度的改變而改變，而手指中血液濃度是隨心臟的跳動而改變的，也就是光電管接收到得光信號是隨心臟跳動的改變而改變得，接收到的光信號被轉(zhuǎn)換成的電信號也隨光信號的改變而改變，因此 此信號的頻率與人體每分鐘的脈搏次數(shù)成正比， 所以 只要把 它轉(zhuǎn)換成脈沖并進(jìn)行整形、計數(shù)和顯示，就能實(shí)現(xiàn)實(shí)時檢測 人體 脈搏次數(shù)的目的。另外 ，為了防止前面對于高頻干擾 的 濾除 過程不夠徹底影響到后面的電路的實(shí)現(xiàn)， 電路中還設(shè)計連接了由 LM324_a、R1 C1 組成的截止頻率為 10Hz左右的低通濾波器電路，以便進(jìn)一步 濾除干擾，同時將前面的 檢測到得脈搏 信號放大 200 倍左右。因此，每次脈沖下降沿到達(dá) 單片機(jī) 時，單片機(jī) 就會 被觸發(fā)并產(chǎn)生中斷進(jìn)行計時 ； 而當(dāng)下一次脈沖的下降沿到達(dá)時，單片機(jī)就對兩次脈沖間的時間間隔進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算的結(jié)果就是心率。從軟件需求和單片機(jī)速度出發(fā)，將 ADC 采樣率 fs 設(shè)定為 ，為便于計算，將過采樣倍數(shù) k 設(shè)定為 64，則下抽取后采樣率為 f為： fs/k=1600Hz，是頻率為 400Hz載波的四倍，滿足奈奎斯特采樣定理。仿真達(dá)到預(yù)期的效果以后，就能根據(jù)仿真電路圖焊接實(shí)物。 Proteus 三 大功能模塊 ： （ 1）能夠 PROSPICE 混合模型的 SPICE 仿真。這些模擬的儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)， 例如有比較高的輸入阻抗、比較低的輸出阻抗。雖在先前版本的 Schematic 中就已提供定義電路板的功能，可是都沒有實(shí)際的作用。 ② 強(qiáng)化模型整合 ： 在 Protel DXP 20xx 中提供了高速整合的元件，元件包括信號分析的模型， 這種模型整合功能使 設(shè)計者不必再為元件問題 感到 煩惱了。 ④ 波形資料的輸出與輸入 ： 在 Protel DXP 20xx 中可將仿真波形上各種資料輸出為電子表格 格式，以供其他程序的使用，也可以輸入其他程序所產(chǎn)生的波形資料。 ⑤ 定義元件與參數(shù) ： Protel DXP 20xx 提供了無限制的設(shè)計者定義元件 引腳參數(shù) 及元件，所定義的參數(shù)能存入 電路圖以及元器件里。 電路仿真 通過對脈搏信號的分析和對整體電路的分析得知，通過 AT89C2051 單片機(jī) 口輸入的脈搏信號為方波信號，計數(shù)原理為當(dāng)?shù)谝粋€方波信號的下降沿被送到單片機(jī)時，單片機(jī)信號指示燈閃爍一次，到第二個方波的下降沿到達(dá)單片機(jī)時，單片機(jī)信號指示燈又閃爍一次，單片機(jī)通過客觀的計算兩次下降沿到達(dá)的時間間隔來計算一分鐘送入單片機(jī)的方波次數(shù)，也就是一分鐘人體的脈搏次數(shù)。 （ 3）比較方便應(yīng)用而又功能比較強(qiáng)大的 ISIS 原理布圖工具。 進(jìn)入 Keil后，屏幕如圖 52 所示。 過采樣和數(shù)字濾波的實(shí)現(xiàn)都是在 AD 中斷服務(wù)程序中實(shí)現(xiàn)的。 數(shù)碼管顯示的數(shù)字就是人體一分鐘的脈搏次數(shù)。 首 先是通過比較器 LM324_b 將 此 正弦波轉(zhuǎn)換成方波。由于脈搏信號的檢測是以光電檢測技術(shù)為基礎(chǔ)的，因此很容易受到周圍雜散光、暗電流等各種干擾的影響。 當(dāng) 帶 有 散熱片時，輸出電流可達(dá) 1A 左右 。它采用 ATMEL 的 高密 非易失存儲技術(shù)制造 ， 并 能 和標(biāo)準(zhǔn) MCS51指令集和引腳結(jié)構(gòu)兼 RAM 地址寄存器 PEROM RAM 程序地址寄存器 VCC GND 堆棧指示器 ACC B 寄存器 緩沖器 TM2 TM1 PC 增量器 程 序計數(shù)器 ALU 中斷、串行端口與定時器單元 PSW RST 指令寄存器 同步與控制 DPTR 端口 2儲存 端口 1儲存 振蕩器 端口 3 驅(qū)動 端口 1 驅(qū)動 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 容。 和 還可以分別作為片內(nèi)精密模擬比較器的同相輸入端 (ANI0)和反相輸入端 (AIN1)。 光電式脈搏傳感器充分利用了光的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)比較簡單，由一個光源和一個光敏器件組成，操作簡單，只需將手指放入光源和光敏器件中間，光會穿透人的手指被光 敏器件檢測到，血液是高度不透明的液體，光照在一般組織中的穿透性要比在血液中的穿透性高出幾十倍，根據(jù)這個特點(diǎn)，光電式脈搏傳感器采用的是透射式光電效應(yīng)對手指進(jìn)行脈搏信號的拾取，這里使用的光敏器件是加了反向偏壓的光敏二極管，這種光敏二極管的反向電流具有隨光照強(qiáng)度增加而增加的光電效應(yīng)特性，在一定的光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，光敏二極管的反向電流與光照強(qiáng)度呈線性關(guān)系，人體的皮膚、肌肉、骨骼對光的吸收頻率是恒定不變的，而人體血管中的血液濃度會隨著心臟的跳動而呈周期性的變化，光源和光敏二極管分別放置在手指尖端的兩側(cè)，光源發(fā)出的光照射 到指端，當(dāng)指端血管的血液容積和透光度隨心搏的改變而改變時，另一端的光敏二極管接收到的光照強(qiáng)度也會隨之發(fā)生改變，使得光敏二極管產(chǎn)生的光電流也產(chǎn)生相應(yīng)的變化，由于心臟跳動是呈周期性的，因此血管中的血液濃度也會呈周期性的變化，由此光敏二極管接收到得光照強(qiáng)度也呈周期性變化，光敏二極管將會產(chǎn)生脈沖電信號，這種脈沖電信號信號通過信號的放大、檢波、濾波最后通過傳輸設(shè)備傳入單片機(jī)進(jìn)行相應(yīng)處理和 A/D 轉(zhuǎn)換，最后通過傳輸設(shè)備傳入數(shù)碼管和播報器顯示出測量結(jié)果。 采用壓電式脈搏傳感器 1969 年 Kawai 發(fā)現(xiàn)經(jīng)過高倍率拉伸和高電場下極化真空蒸發(fā)金屬電極后的 PVDF（聚偏氟乙烯）薄膜具有明顯的壓電特性。早在 1969 年 10 月，世界上最先運(yùn)用光敏器件開發(fā)光電傳感器的公司日本神視株式社會正式成立，此后國外很多大公司越來越重視利用光電傳感器實(shí)現(xiàn)脈搏信息的無創(chuàng)傷檢測的研究。這種測量儀具有精確度高，體積小，價格便宜，易于操作等特點(diǎn)，特別適合于個人使用和家庭使用，給我們的生活帶來極大方便，讓我們第一時間對自己的身體狀況有進(jìn)一步的了解。 在我們的日常生活中，為事業(yè)為生活我們四處奔波，緊張的工作，勞累一段時間之后，我們都會擔(dān)心我們的身體會因?yàn)閯诶圻^度等原因造成一定的損傷，這時候，我們會選擇去醫(yī)院做一個身體檢查，到醫(yī)院以后，醫(yī)生或者護(hù)士都會通過把脈、做心電圖、胸透等方法對我們的身體進(jìn)行全面的檢查，通過分析脈象和心電圖來對我們的身體狀況作出判斷。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 下面是收集的一些資料： 1998 年國科技大學(xué)的朱國富等人研制了袖珍式脈搏測量儀，采用了光電傳感器采集脈搏數(shù)據(jù) [2]。二是將微弱電荷轉(zhuǎn)換成電壓信號并放大。 光電式脈搏傳感器是當(dāng)今世界比較先進(jìn)的脈搏傳感器，由于剛被人們使用，技術(shù)不是很成熟，是一項(xiàng)新興的光電技術(shù)，還有很多方面需要完善，目前被應(yīng)用的并不是很多，但其結(jié)構(gòu)比較簡單，只需一個光源和一個光敏器件就能實(shí)現(xiàn)，操作 簡單，只需將手指放于光源和光敏器件之間就能實(shí)現(xiàn)對脈搏的測量，可以用于個人使用和家庭使用，這種傳感器可以自己完成制作且容易實(shí)現(xiàn)，不需要花太多的錢去買，精確度高。 ④ P3 口： P3 口的引腳 ~ 和 是七個雙向 I/O 口，它們都帶有內(nèi)部上拉電阻?？臻e方 可以 停止 CPU 工作但允許定時器 /計數(shù)器、 程序存儲器 RAM、中斷系統(tǒng) 和 串行工作口繼續(xù)工作。 圖 35 7809 外形引腳圖 7809 主要特點(diǎn)：輸出電流為 1A；輸出電壓為 9V；具有過熱保護(hù)、短路保護(hù)、輸出晶體管 SOA 保護(hù)等功能。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 脈搏信號 處理電路 為了從脈搏信號中得到有關(guān)人體的生理、病理信息，需要對采集的脈搏信號進(jìn)行處理。為了 加強(qiáng)輸出脈沖的穩(wěn)定性 ，在電路的 電路設(shè)計 過程中 是將此脈沖輸入到單穩(wěn)多諧振蕩器 LM324_c 的反相輸入端，并利用 LM324_c 的輸出 脈沖來 作為后極 單片機(jī) 工作的實(shí)際使用脈沖。程序流程圖如圖 41 所示。對這四個寄存器都進(jìn)行初始化，自動裝載值為 0FFCAH。Source Group139。 （ 3）互動的電路仿真。 仿真初始化電路如圖 59 所示，仿真電路如圖 510所示。 ③ 文件管理新的模式 ： Protel DXP 20xx 提供三種文件管理模式。使設(shè)計者可以根據(jù)自己的需要設(shè)哈爾濱工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 計焊點(diǎn)。 ④ 版本控制 ：設(shè)計者 可直接由 Protel 設(shè)計管理器轉(zhuǎn)換到其他設(shè)計系統(tǒng)，這樣可 更方便更快捷 地 實(shí)現(xiàn) Protel DXP 20xx 中的設(shè)計與其他軟件共享 的目的 。 ② 強(qiáng)化設(shè)計驗(yàn)證 ： 在 Protel DXP 20xx 中強(qiáng)化了設(shè)計驗(yàn)證的功能，讓電路 板 與電路 圖 之間的轉(zhuǎn)換更 加 準(zhǔn)確，同時對交互參考的操作也更容易 更簡便 。 （ 2）能夠提供的調(diào)試手段， Proteus 提供了比較豐富的測試信號來用于對電路的測試。 無論是 從 電路 原