【文章內(nèi)容簡介】 等； (3)目前支持的單片機類型有： 6800系列、 8051 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、HC11 系列以及各種外圍芯片； (4)支持大量的存儲器和外圍芯片。 總之，該軟件是一款集單片機和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強大，是其他任何一款軟件不能相比的。 運行 proteus 的 ISIS 程序后，進入該仿真軟件的主界面。在工作前，要設(shè)置 view 菜單下的捕捉對齊和 system 下的顏色、圖形界面大小等項目。通過工具欄中的 p(從庫中選擇元件命令 )命令，在 pick devices 窗口中選擇電路所需的元件，放置元件并調(diào)整其相對位置，元件參數(shù)設(shè)置 ，元器件間連線，編寫程序；在 source 菜單的 Define code generation tools 菜單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑、擴展名等項目；在 source 菜單的 Add/remove source files 命令下，加入單片機硬件電路的對應程序；通過 debug 菜單的相應命令仿真程序和電路的運行情況。 Proteus 軟件所提供了 30 多個元件庫，數(shù)千種元件。元件涉及到數(shù)字和模擬、交流和直流等。 第五章：復位電路模塊的設(shè)計 這種復位電路的工作原理是：單片機的復位電路在剛接通電時，剛開 始電容是沒有電的，電容內(nèi)的電阻很低，通電后， 5V 的電通過電阻給電容進行充電，電容兩端的電會由 0V慢慢的升到 4V 左右（此時間很短一般小于 秒）， RC構(gòu)成的微分電路在上電瞬間產(chǎn)生一個微分脈沖，其寬度大于兩個機器周期， 89C51將復位。正因為這樣，復位腳的電由低電位升到高電位，引起了內(nèi)部電路的復位工作， RST 端電壓慢慢下降，降到一定電壓值以后，即為低電平，單片機開始正常工作（這是單片機的上電復位，也叫初始化復位）；當按下復位鍵時，電容兩端放電，電容又回到 0V 了，于是又進行了一次復位工作（這是手動復位原理）。 第六章：晶振電路模塊的設(shè)計 AT89C51 芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。反相放大器的輸入端為 XTAL1，輸出端為 XTAL2，兩端跨接石英晶體及兩個電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。電容 C1 和 C2通常取 30pF 左右，可以穩(wěn)定頻率并對振蕩頻率有微調(diào)作用。在本設(shè)計中選用的是 12MH 的石英晶振和 33pF 的電容。 第七章：數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計 在本設(shè)計中需要采集的生理參數(shù)包括體溫、心率、所跑的步數(shù)，采集體溫用單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20，采集心率用 HK2021A 集成化脈搏傳感器，采集所跑的步數(shù)用 ND3 微振動傳感器。由于在仿真軟件 Proteus 中找不到 HK2021A集成化脈搏傳感器和 ND3 微振動傳感器，因此在仿真時采用數(shù)字脈沖源來模擬這兩個傳感器所采集數(shù)據(jù)的輸出。 第八章：顯示模塊的設(shè)計 采用 LM041L 作為顯示器件，為四行每行 16 字液晶顯示屏， D0D8 接 P0口，所以要接上拉電阻。 RS、 RW、 E 接 、 、 起控制作用?；瑒幼冏杵饔脕碚{(diào)節(jié) LCD 的背光 亮度，可以使顯示器顯示更加清楚。 第九章：報警模塊的設(shè)計 報警模塊（聲光報警） 利用凌陽單片機內(nèi)部的語音功能及軟件控制，當參數(shù)超過閾值時發(fā)出語音報警。同時輸出一高電平，驅(qū)動發(fā)光二極管發(fā)光，更容易提醒鍛煉者。報警電路部分使用的是一個蜂鳴器，其一端接 ，另外一端接地。當 為高電平是就發(fā)出嘟的聲音，為報警提示音。在系統(tǒng)初始化完成時會 “嘟、嘟、嘟 ”連響三聲，系統(tǒng)正常運行后在出現(xiàn)生理參數(shù)超出正常閾值時，報警電路會嘟嘟嘟的報警到生理參數(shù)回到正常閾值內(nèi)或重啟監(jiān)測儀才會解除報警。 第十章：本次設(shè)計的系統(tǒng)軟件的設(shè)計 系統(tǒng)軟件設(shè)計 軟件設(shè) 計采用模塊化結(jié)構(gòu)，菜單操作。利用 C61 及匯編語言編寫軟件，在液晶顯示屏上實時顯示各種生理參數(shù)的數(shù)據(jù)，信號數(shù)據(jù)存儲采用 FLASH， 這樣在儀器更換電池時不會丟失數(shù)據(jù)。所有測量參數(shù)均可設(shè)定上、下報警限，任一參數(shù)越限時都能發(fā)出聲、光報警，需要時，能用消聲鍵停止報警聲。儀器進入工作狀態(tài)后，主程序首先完成對液晶顯示屏的初始化，然后進入檢測狀態(tài)。由于呼吸阻抗信號具有基線漂移現(xiàn)象，因此在軟件設(shè)計中采用一種變化中值檢測法對基線進行校正，具體方法是把上一次呼吸周期內(nèi)的中值點作為本次呼吸周期的檢測點，這樣即可克服在正常檢測電壓 范圍內(nèi)基線漂移現(xiàn)象所帶來的漏檢情況。程序流程圖如圖 5 所示。 圖 5 主程序流程圖 數(shù)據(jù)采集部分 對生理參數(shù)的實時數(shù)據(jù)采集無疑是最重要的，主要通過傳感器進行實時采集。由于人體的溫度在鍛煉時變化也是很緩慢的，因此，主要運用軟件定時中斷的方法進行檢測。步數(shù)和脈搏等參數(shù)，主要 記錄的是頻率，只需軟件計數(shù)就可以，根據(jù)檢測到的高電平，計數(shù)器進行自加運算，從而記錄頻率。 參數(shù)閾值設(shè)定 由于人體溫度正常情況下在 ℃左右。因此，我們設(shè)定溫度域值的初值為℃，以 ℃為步進量，可以用上下鍵增減，每按一次按鍵，就遞增或遞減 ℃，直到達到鍛煉者想要設(shè)定的閾值為止（在 35～ 42℃之間）。其他參數(shù)設(shè)定類似。 液晶驅(qū)動程序設(shè)計 系統(tǒng)顯示功能的實現(xiàn)，實際上就是對 OCM4X8C 液晶顯示模塊的驅(qū)動編程。我們按照結(jié)構(gòu)化的編程思想利用 C61 語言將上翻、下翻、返回和確 定等按鍵功能編成子函數(shù)，這樣利于主程序的調(diào)用。液晶驅(qū)動的部分程序如下： include void Delay() { int i。 i=300。 while(i)。 } void WriteBit(char B) { int D。 D=*P_IOB_Bufferamp。0xfffd。 //SDA 輸出數(shù)據(jù) if(B!=0) *P_IOB_Data=D|0x0002。 else *P_IOB_Data=Damp。0xfffd。 D=*P_IOB_Bufferamp。0xfffe。 //SCK 脈沖 *P_IOB_Data=D|0x0001。 *P_IOB_Data=Damp。0xfffe。 } void WriteByte(char B， char I) { int D， i。 D=*P_IOB_Bufferamp。0xffbf。 *P_IOB_Data=D|0x0040。 //片選有效 for(i=1。i6。i++) WriteBit(1)。 //5 個空脈沖，數(shù)據(jù)為 1 synchronizing bitstring WriteBit(0)。 //RW=0 ... ... ... D=*P_IOB_Bufferamp。0xffbf。 *P_IOB_Data=Damp。0xffbf。 //片選有效 } void LCDinit(void) { int D， i。 D=*P_IOB_Diramp。0xffbc。 //SDA 為輸出 *P_IOB_Dir=D|0x0043。 D=*P_IOB_Attribamp。0xffbc。 //SDA 為正邏輯輸出 *P_IOB_Attrib=D|0x0043。 D=*P_IOB_Bufferamp。0xffbc。 //SCK 脈沖 *P_IOB_Data=Damp。0xffbc。 i=3。while(i)。 WriteByte(0x30， 0)。 Delay()。 WriteByte(0x01， 0)。 Delay()。 WriteByte(0x06， 0)。 Delay()。 WriteByte(0x0c， 0)。 Delay()。 } 主要 技術(shù)指標 主要生理參數(shù) 便攜式多功能實時生理參數(shù)監(jiān)測儀能檢測人在跑步時的溫度、脈搏、呼吸頻率和所跑過的步數(shù)等參數(shù)。具有實時檢測及實時顯示的功能。 測試精度 可測的溫度范圍為 55～ 125℃ ，精度可以達到 ℃ 。但是人體溫度一般為 35～ 38℃ ，因此，閾值范圍可以在 35～ 39℃ ，根據(jù)實時測得的溫度與設(shè)定閾值進行比較，當超過設(shè)定參數(shù)時就聲光報警。 第十一章、 總結(jié) 此儀器可以實時檢測到人在跑步和鍛煉時的溫度、呼吸、脈搏和步數(shù)。并可以記錄顯示，當超過設(shè)定的閾值時，可以發(fā)出警報。 本儀器輕便小巧，適合室內(nèi)、室外鍛煉時使用。同時，如果能將藍牙?？旒傻皆搩x器中，可以實現(xiàn)這些生理參數(shù)的傳輸，達到對老人或病危病人的遠程看護。本設(shè)計使用的是高效單片機作為核心的測量系統(tǒng)，以及靈敏度、精度和穩(wěn)定性較高的集成化傳感器，使本便攜式多功能實時生理參數(shù)監(jiān)測儀具有精度高、靈敏度高、性能可靠、電路簡單、抗干擾能力強、成本低的特點，加上經(jīng)過優(yōu)化的程序，使其有比較高的使用價值。 單片機的應用如今已經(jīng)在工業(yè)、電子等方方面面展示出了它的優(yōu)越性，利用單片機在設(shè)計電路逐漸成了趨勢，它與外圍的簡單電路再加上優(yōu)化程序就可以 構(gòu)建任意的產(chǎn)品，使得本設(shè)計成為現(xiàn)實。隨著單片機的日益發(fā)展，它必將在未來顯示出更大的活力，為電子設(shè)計增加更多精彩。 由于個人能力與時間的限制，本設(shè)計還有著待完善之處。比如缺少音樂播放模塊、時鐘模塊以及生理參數(shù)閾值設(shè)定模塊等，還有有待進一步提高測量精度。 參考文獻 [1] 周月霞 , 孫傳 友 .DS18B20 硬 件 連接 及軟 件 編程 [J]. 傳感 器 世界 ,2021,(12). [2]金偉正 ,單線數(shù)字溫度傳感器的原理及應用 [J]儀表技術(shù)與傳感器 ,2021,(07). [3]郁翔 ,趙學增 .數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 在溫度 場測試中的應用 [J]導彈與航天運載技術(shù) ,2021,(05). [4]劉映群 . Proteus 與 Keil 整合構(gòu)建單片機虛擬實驗室 [J].中國現(xiàn)代教育裝備 ,2021,(8):2124. [5]李學禮 ,林海峰 .基于 Proteus 軟件的單片機實驗室建設(shè) [J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應用 ,2021(9):56. [6]李維，言是，郭強 .液晶顯示應用技術(shù) [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2021. [7]周立功 .單片機實驗與實踐 [M].北京：北京航空航天大學出版社 . [8]李朝青 .單片機原 理及接口技術(shù) [M].北京：北京航空航天大學出版社， [9]薛棟梁 .MCS51/151/251 單片機原理與應用 [M].北京 :中國水利水電出