【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 口除了作為一般的I/O口線(xiàn)外，更重要的用途是它的第二功能。本設(shè)計(jì)正是利用T0口的定時(shí)功能實(shí)現(xiàn)對(duì)脈搏波動(dòng)頻率的測(cè)量。AT89S51單片機(jī)不僅完全可以實(shí)現(xiàn)對(duì)脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量的控制要求，而且可以在線(xiàn)編程調(diào)試，符合設(shè)計(jì)的要求。 P3口第二功能端口引腳第二功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） INTO（外中斷0） INT1（外中斷1） T0（定時(shí)/計(jì)數(shù)0外部輸入） T1（定時(shí)/計(jì)數(shù)1外部輸入） WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）本設(shè)計(jì)中對(duì)脈搏頻率的測(cè)量，采用周期測(cè)量法。將單片機(jī)內(nèi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0定為16位定時(shí)器，對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)。將A/。檢測(cè)到上升沿時(shí)開(kāi)T0計(jì)數(shù)，當(dāng)緊接著的另一個(gè)上升沿被檢測(cè)到時(shí)關(guān)T0計(jì)數(shù)。 單片機(jī)微處理系統(tǒng)硬件電路 T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出； T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）； MOSI（在系統(tǒng)編程用）； MISO（在系統(tǒng)編程用）； SCK（在系統(tǒng)編程用）。 LCD1602液晶顯示 1602液晶時(shí)序參數(shù)時(shí)序參數(shù)符號(hào)最大值典型值最小值單位測(cè)試條件E信號(hào)周期tC400ns引腳EE脈沖寬度tRW150ns引腳EE上升/下降時(shí)間tR tF25ns引腳E地址建立時(shí)間tSP130ns引腳E RS RW地址保持時(shí)間tHD110ns引腳E RS RW數(shù)據(jù)建立時(shí)間（讀操作）tD100ns引腳DBDB7數(shù)據(jù)保持時(shí)間（讀操作）tHD220ns引腳DBDB7數(shù)據(jù)建立時(shí)間（寫(xiě)操作）tSP240ns引腳DBDB7數(shù)據(jù)保持時(shí)間（寫(xiě)操作）tHD310ns引腳DBDB7 LCD顯示硬件電路的設(shè)計(jì)脈搏信號(hào)經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理，得到脈搏波動(dòng)頻率之后，需要在顯示電路中直觀地顯示出來(lái)。所以，需要選用合適的顯示設(shè)備及顯示電路，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)脈搏波動(dòng)頻率信息的顯示。本設(shè)計(jì)中，采用1602字符液晶屏[8]動(dòng)態(tài)顯示方式來(lái)顯示脈搏波動(dòng)頻率信息。 液晶驅(qū)動(dòng)程序硬件端口資源分配表硬件端口分配資源說(shuō) 明RS寄存器選擇控制線(xiàn)RWLCD讀寫(xiě)控制線(xiàn)E啟用控制線(xiàn)，高電平動(dòng)作LCDP2雙向數(shù)據(jù)總線(xiàn)POS_FLAG20H字符串顯示位置標(biāo)志，為0時(shí)顯示在第一行，為1時(shí)顯示在第二行BLANK30H清行時(shí)填入的空格個(gè)數(shù)控制變量LCD初始化液晶顯示模塊1602的控制指令：1602的控制指令共11條,其中9條針對(duì)命令寄存器IR的，另外2條是針對(duì)數(shù)據(jù)寄存器DR的。 1602指令表（注：表示可以為0或1）編號(hào)指 令RSRWD7 D6D5D4D3D2D1D01清屏顯示00000000012光標(biāo)返回0000000013置輸入模式00000001I/DS4顯示開(kāi)/關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L6置功能00001DLNF7置字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址0001字符發(fā)生存儲(chǔ)器地址(AGG)8置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址001顯示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址(ADD)9讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址(AC)10寫(xiě)數(shù)到CGRAM或DDRAM10要寫(xiě)的數(shù)據(jù)11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)： 1602指令相關(guān)設(shè)置命 令設(shè)置命 令設(shè)置I/D1—增量方式，0—減量方式S/C1—顯示器移位，0—光標(biāo)移位S1—不移動(dòng)，0—移動(dòng)R/L1—右移，0—左移D1—顯示，0—不顯示DL1—8BIT，0—6BITC1—顯示光標(biāo)，0—不顯示光標(biāo)N1—2 行，0—1 行B1—光標(biāo)閃爍，0—光標(biāo)不閃爍F1—5*10 字型，0—5*7 字型BF1—正在執(zhí)行內(nèi)部操作，0—可接收命令控制信號(hào)（RS、RW、E）： 控制使能端真值表RSRWE功能RSR/WE功能00下降沿寫(xiě)指令代碼10下降沿寫(xiě)數(shù)據(jù)01上升沿讀忙標(biāo)志和AC碼10上升沿讀數(shù)據(jù)三 數(shù)字式人體脈搏儀測(cè)量系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)從脈搏傳感器出來(lái)的脈搏信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大電路、電壓基準(zhǔn)變化電路、過(guò)零比較器，轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)之后，需要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)脈搏波動(dòng)頻率的測(cè)量、計(jì)算和顯示。本設(shè)計(jì)中，軟件設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)。根據(jù)脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)定功能，將軟件劃分為若干個(gè)功能相對(duì)獨(dú)立的模塊，主要有系統(tǒng)主程序和脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量模塊。本章給出主要模塊的程序設(shè)計(jì)思想和流程圖。 脈搏頻率測(cè)量原理脈沖信號(hào)的頻率是指在單位時(shí)間內(nèi)由信號(hào)所產(chǎn)生的交變次數(shù)或脈沖個(gè)數(shù)，即fx=N/t可以看出測(cè)量fx必須將N或t兩個(gè)量之一作為閘門(mén)或基準(zhǔn)，對(duì)另一個(gè)量進(jìn)行測(cè)量。周期測(cè)量法：適用于低頻信號(hào)。采用單片機(jī)內(nèi)的一個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以單片機(jī)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器周期作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基信號(hào)Ts。被測(cè)信號(hào)的周期作為信號(hào)閘門(mén)，由程序控制開(kāi)關(guān)對(duì)時(shí)基進(jìn)行計(jì)數(shù)得nx，因此被測(cè)信號(hào)周期為。 周期測(cè)量法原理多周期同步法：適用于中頻信號(hào)。其特點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)不是用來(lái)填充待測(cè)信號(hào)的周期，而是與待測(cè)信號(hào)分別輸入到兩個(gè)計(jì)數(shù)器進(jìn)行同步計(jì)數(shù)。首先，由單片機(jī)給出閘門(mén)開(kāi)啟信號(hào)，此時(shí)，計(jì)數(shù)器并不開(kāi)始計(jì)數(shù)，而是等到被測(cè)信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)，才真正開(kāi)始計(jì)數(shù)。然后，兩級(jí)計(jì)數(shù)器分別對(duì)被測(cè)信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)計(jì)數(shù)。當(dāng)單片機(jī)給出閘門(mén)關(guān)閉信號(hào)后，計(jì)數(shù)器并不立即停止計(jì)數(shù)而是等到被測(cè)信號(hào)上升沿來(lái)到的時(shí)刻才真正結(jié)束計(jì)數(shù)，完成一次測(cè)量過(guò)程。，可以看出，實(shí)際閘門(mén)與參考閘門(mén)并不嚴(yán)格相等，但最大差值不超過(guò)被測(cè)信號(hào)的一個(gè)周期。設(shè)對(duì)被測(cè)信號(hào)的計(jì)數(shù)值為Nx，對(duì)時(shí)基信號(hào)的計(jì)數(shù)值為N0，時(shí)基信號(hào)的頻率為f0，則被測(cè)信號(hào)的頻率為： 。 多周期測(cè)量法原理頻率測(cè)量法：適用于高頻信號(hào)。充分利用單片機(jī)內(nèi)的兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器。一個(gè)作為定時(shí)器，給出標(biāo)準(zhǔn)閘門(mén)信號(hào)Tz，另一個(gè)作為計(jì)數(shù)器，對(duì)fx的變化次數(shù)直接進(jìn)行計(jì)數(shù)得Nx。 脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量法原理人體脈搏信號(hào)從時(shí)域上看，是一個(gè)周期性較強(qiáng)的準(zhǔn)周期信號(hào)。脈搏波動(dòng)頻率為60～80次/min，其頻率一般情況下為1Hz左右，屬于低頻信號(hào)。所以，本設(shè)計(jì)中采用周期測(cè)量法。 系統(tǒng)主程序的設(shè)計(jì)系統(tǒng)主程序控制單片機(jī)系統(tǒng)按預(yù)定的操作方式運(yùn)行，是單片機(jī)系統(tǒng)程序的框架。 系統(tǒng)主程序流程圖上電后，首先進(jìn)行整機(jī)初始化處理。主程序的初始化模塊主要完成儀器硬件、軟件的初態(tài)設(shè)置，單片機(jī)內(nèi)專(zhuān)用寄存器的設(shè)定，單片機(jī)工作方式及各端口的工作狀態(tài)的規(guī)定。整機(jī)初始化結(jié)束后，如果檢測(cè)到上升沿，則進(jìn)入脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量子程序，測(cè)得脈搏波動(dòng)頻率之后，送到LCD顯示單元進(jìn)行顯示。 數(shù)字式人體脈搏儀測(cè)量子程序的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中對(duì)脈搏頻率的測(cè)量采用周期測(cè)量法?？蓪纹瑱C(jī)內(nèi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0定為16位定時(shí)器，對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)，即方式控制字為01H。，檢測(cè)到上升沿時(shí)開(kāi)T0計(jì)數(shù)，當(dāng)緊接著的另一個(gè)上升沿被檢測(cè)到時(shí)關(guān)T0計(jì)數(shù)。T0中的計(jì)數(shù)值為nx，則被測(cè)脈搏信號(hào)周期（對(duì)于12MHz晶振，Ts=1μs），每分鐘跳動(dòng)次數(shù)。 脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量子程序流程圖考慮到脈搏的頻率很低，大約為1Hz左右，而16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器的最高計(jì)數(shù)值為65535，這樣定時(shí)/計(jì)數(shù)器將發(fā)生溢出，且最后脈搏波動(dòng)頻率的計(jì)算涉及到雙字節(jié)除法，編程較復(fù)雜。為此，采用定時(shí)器中斷方式