【文章內容簡介】 后，因C7充電電流減小而使U2A同相輸入端的電位降低到低于反相輸入端的電位（尖脈沖已過去很久）。于是U2A改變狀態(tài)并再次輸出低電平。脈沖是與脈搏同步的，并由紅色發(fā)光二極管DS3的閃亮指示出來。即發(fā)光二極管作脈搏測量狀態(tài)顯示，脈搏每跳動一次發(fā)光二極管就亮一次。同時，該脈沖電平通過R24送到單片機INTO腳，進行對心率的計算和顯示。輸出波形如圖35所示。圖35 波形整形電路 單片機處理電路本部分運用了ATMEL公司的AT89C51單片機作為核心元件，在這里運用單片機能更快更準確地對數(shù)據(jù)進行運算，而且可以根據(jù)實際情況進行編程，所用外圍元件少，輕巧省電，故障率低。來自傳感和整形輸出電路的脈沖電平輸入單片機AT89C51的INTO腳，單片機設為負跳變中斷觸發(fā)模式，故每次脈沖下降沿到達時觸發(fā)單片機產(chǎn)生中斷并進行計時，來一個脈沖脈搏次數(shù)就加一，定時器中斷主要完成一分鐘的定時功能。單片機對一分鐘內的脈沖次數(shù)進行累加。 顯示電路設計顯示電路部分采用 LM016L液晶模塊，此液晶模塊采用HD44780控制器，具有簡單而功能較強的指令集，可以實現(xiàn)字符移動，閃爍等功能，與單片機通訊可采用8位或4位并行傳輸兩種方式。，圖36即為顯示電路。圖36 顯示電路 報警電路設計報警電路由二極管與電阻相連，如需要報警則二極管發(fā)光，其中何時報警可以編寫程序進行控制，圖37即為報警電路。圖37 報警電路 單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)應包括AT89C51單片機，晶振電路，復位電路這幾部分。其中AT89C51單片機起核心控制作用，復位電路就好像電腦重啟部分，當單片機因為程序運行出現(xiàn)跑飛的情況時，按下復位鍵便可以使單片機重新啟動運行。晶振電路提供單片機運行的時鐘頻率，頻率越高單片機運行速度越快，因此晶振電路起的作用非常重要[9]。如圖38便是單機最小系統(tǒng)的電路原圖。圖38 單片機最小系統(tǒng) 電源電路設計電源由兩個AAA電池提供。電源透過L1，D1，U3形成PFM升壓電路，R33與C9作為升壓后電壓濾波作用。具體工作方式：當3V電壓從L1工流過給升壓IC后，經(jīng)升壓從第3腳輸出5V，Q4為開關管，在關機狀態(tài)下，Q4不導通，C9，C11為濾波電容。當POWER鍵按下時Q4導通，輸出一個5 V的電壓給VCC，供電給其他設備[10]。如圖39所示：圖39 電源電路原理圖 鍵盤電路設計鍵盤是實現(xiàn)人機對話的設備，借助鍵盤可向系統(tǒng)設置參數(shù)，發(fā)出控制指令等。本系統(tǒng)中設置了4個按鍵，硬件連接圖見圖310所示： 圖310 鍵盤電路接線圖其中S1鍵是體溫測量鍵，S2鍵為血壓測量鍵，S3為脈搏測量鍵，S4鍵為結束鍵。因鍵盤數(shù)目很少，所以采用按鍵與單片機的I/O口線直接連線的方法連接。 USB通信電路要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲，需要將數(shù)據(jù)上傳至上位機。下位機與上位機的傳輸方式有很多種，RS232接口是使用較早的一種通用接口電路，目前使用比較普遍。但是RS232與單片機之間需要電平轉換芯，并且MAX232C標準最高傳送速率為20kbitls。而USB接口是近年來迅速發(fā)展的接口標準，目前幾乎所有的新型計算機的外設上都使用USB接口，它有數(shù)據(jù)傳輸速度快、連接簡單、兼容性好等特點。考慮到USB接口的先進性以及目前使用的廣泛性，本系統(tǒng)使用USB接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信就完全可以滿足系統(tǒng)的要求[11]。CP2141是一種單芯片USB轉UART的橋接器解決方案。，緩沖器和帶有調制解調器接口信號的異步串行數(shù)據(jù)總線。CP2101的UART接口包括TX(發(fā)送)和RX(接收)數(shù)據(jù)信號以及RTS， CTS，DSR，DTR，DCD和RI控制信號UART支持RTS/CTS，DSR/TR和XOn/XOff握手。本系統(tǒng)采用RS232轉接口芯片CP2101實現(xiàn)與PC機的通訊，編程使用CYGNAL免費提供的器件驅動程序可以很容易地將CP2101用于實現(xiàn)一個有效的COM口。這樣就大大簡化了系統(tǒng)開發(fā)的時間以及成本，更重要的是這還是一款低壓供電的芯片，可以實現(xiàn)低功耗。在程序中主要是對控制器進行參數(shù)設定，波特率設定，工作狀態(tài)選定等[12]。AT89C51有兩個串行口，此處使用串行口1與CP2101連接，CP2101有一個集成的內部振蕩器和USB收發(fā)器，所以無需其它外部電路組件。如圖311所示： 圖311 CP2101電路圖第四章 系統(tǒng)軟件設計主程序的設計由圖41可以看出，首先對系統(tǒng)和外接芯片進行初始化，然后程序反復對鍵盤進行讀取，如果有鍵按下，則轉入相應的處理程序。按下S1鍵時，轉入對體溫的檢測并顯示；按下S2鍵時，轉入對人體血壓的檢測并顯示；按下S3鍵時，轉入對脈搏的檢測并將其值顯示出來；按下S4鍵時，所有程序結束。當體溫，血壓，脈搏檢測完了之后，重新返回讀鍵盤程序，讀取鍵盤并執(zhí)行相應的程序，直到有結束鍵按下，則主程序結束。重新運行時，要等到下次開機。圖41 主程序流程圖 子程序流程圖體溫檢測圖如圖42所示，由于單片機與DS18B20采用單總線模式，所以編程時嚴格按照DS18B20的讀寫時序。首先是將數(shù)據(jù)線拉高500微秒左右時間，然后釋放數(shù)據(jù)線，然后單片機等待DS18B20發(fā)出60~240微秒的脈沖，一旦DS18B20發(fā)出該脈沖，單片機接收到了該脈沖，則對DS18B20進行初始化，先發(fā)出ROM指令，再發(fā)出RAM指令，再發(fā)體溫轉化指令，再延時750微秒，單片機這時讀取體溫值，如果超限進行報警提醒，如果沒有超限則將體溫值用數(shù)碼管顯示出來。最后判斷是否有S4鍵按下如果有該鍵按下，則退出該子程序，返回主程序，如果該鍵沒有按下則繼續(xù)檢測體溫[13]。圖42 體溫檢測流程圖 血壓檢測流程圖 如圖43所示，即血壓檢測流程圖圖43 血壓檢測流程圖 脈搏檢測流程圖 脈搏程序流程圖如圖44所示，檢測脈搏采用中斷完成，每次中斷對脈搏數(shù)進行加1，完成對脈搏數(shù)的計數(shù)。脈搏檢測子程序，利用單片機中的兩個定時計數(shù)器進行1分鐘延時，檢查脈搏數(shù)為多少，如果超限則報警，提醒使用者注意脈搏數(shù)。沒有超限的話，通過單片機內部的處理程序將脈搏數(shù)轉換成BCD碼，再通過液晶顯示模塊進行脈搏數(shù)的顯示，并將脈搏數(shù)清0。這時判斷有沒有S4鍵按下，如果有，則結束子程序，返回子程序，如果沒有，則繼續(xù)對脈搏測量[14]。中斷程序圖44 脈搏檢測流程圖 鍵盤電路流程圖 本系統(tǒng)采用按鍵組成的獨立鍵盤來記錄，清除各個檢測指標的信息。鍵盤程序的編寫有查詢方式和中斷方式。采用查詢方式時MCU一直在查詢有沒有鍵被按下，不能做其他的事情，MCU采用此方法效率很低[15]。為提高MCU的效率，本系統(tǒng)采用外部中斷的方式（擴展的外部中