【文章內(nèi)容簡介】 置為32bit,4個字節(jié)。發(fā)送機地址定義為0x12345678,接收機地址定義為0x87654321.(4) C8051F020單片機與NRF2401數(shù)據(jù)傳輸采用其內(nèi)部硬件SPI模塊實現(xiàn)，C8051F020單片機作為主機，NRF2401為從機。它們之間數(shù)據(jù)傳送利用C8051F020單片機UART發(fā)送中斷和接收中斷實現(xiàn)。但是有些處理器內(nèi)部沒有SPI模塊（如C8051F020單片機），就只能使用IO口SPI通信時序模擬來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸了。通過使用RT2411模塊，我們只需要將NRF2401管腳與C8051F020單片機對應(yīng)管腳連接起來就完成了硬件連接。相關(guān)說明如下：此實驗只用到通道1，所以硬件連接時不涉及與通道2有關(guān)的管腳（CLK2和 DOUT2）。RT2411模塊與C8051F020單片機系統(tǒng)共電源（）共地后，需要連接的管腳還有PWR,CS,CE,CLK1,DATA,CS,CE為NRF2401芯片控制信號，DR1需要連接到C8051F020單片機的一個具有外部中斷的IO口上，因為NRF2401通過DR1引腳的電平跳變通知單片機它已收到數(shù)據(jù)，當(dāng)nRF2401A沒有接收到數(shù)據(jù)時，DR1腳輸出低電平，收到數(shù)據(jù)時跳變?yōu)楦唠娖?，直到單片機將其接受緩存中的數(shù)據(jù)讀走后，才會恢復(fù)為低電平。首先打開控制開關(guān)，系統(tǒng)開始工作，顯示緩沖區(qū)清零，這時候數(shù)碼管被點亮，顯示全零；判斷開關(guān)是否接高電平，如果不為高電平則繼續(xù)判斷，數(shù)碼顯示繼續(xù)為零，如果接高電平計數(shù)器/定時器開始工作初始化，開中斷啟動定時器/計數(shù)器；定時時間到顯示脈搏數(shù)；繼續(xù)判斷開關(guān)是否接低電平，如果接低電平，則關(guān)閉定時器/計數(shù)器，如果接高電平則繼續(xù)顯示脈搏數(shù)。紅外線脈搏測量單片機系統(tǒng)，采用匯編語言。匯編語言是一種與硬件緊密相關(guān)的程序語言，是機械語言的便于記憶和理解的符號化形式。但計算機的CPU不能直接識別機械語言，故交由計算機前，必須將他們翻譯成機械語言，這一編譯過程稱之為匯編。C8051F020內(nèi)部有5 個計數(shù)器/定時器：其中三個16 位計數(shù)器/定時器與標(biāo)準(zhǔn)8051 中的計數(shù)器/定時器兼容，還有兩個16 位自動重裝載定時器可用于ADC、SMBus、UART1 或作為通用定時器使用。這些計數(shù)器/定時器可以用于測量時間間隔，對外部事件計數(shù)或產(chǎn)生周期性的中斷請求。將定時器與中斷系統(tǒng)的結(jié)合將給我們編程帶來很大的幫助，程序條理性強易編寫易讀。 、處理的調(diào)試脈搏波是低頻、微弱的生理信號,必需濾波和放大,以滿足采集的要求?！?0Hz以內(nèi),為了去除高頻干擾,尤其是50Hz的工頻干擾,我們設(shè)計了一個一階RC低通濾波器,其截止頻率為45Hz。對放大器電路,要求運放具有較高的輸入阻抗,低輸入失調(diào)電壓,小的漂移。采用TL072（雙動放）,可以較好地滿足要求。A/D轉(zhuǎn)換器要求輸入信號是單極性的（0～5V）,我們將TL072的另一個放大器用作加法器,對放大后的信號作直流校正,以滿足極性要求。另外采樣頻率確定為125Hz。波峰是這樣確定的,首先設(shè)定門限。在每一數(shù)據(jù)段512個樣本數(shù)據(jù)中,尋找最大值Max,定義門限t=。如果某點滿足下面兩個條件,則認(rèn)為此點為波峰。此點及前后各5點,共11個樣本均值大于門限。此點為11個樣本點中的局部最大值。確定了波峰,就可按上面的公式計算出脈率。實際應(yīng)用表明,此算法是簡單而實用的。這部分調(diào)試過程中遇到問題就是關(guān)于中斷的理解不夠清楚什么時候中斷，程序怎么運行不清楚，導(dǎo)致調(diào)試了很長時間。中斷有關(guān)的特殊功能寄存器、中斷入口、順序查詢邏輯電路等組成，包括5個中斷請求源，4個用于中斷控制的寄存器IE、IP、ECON和SCON來控制中斷、中斷的開、關(guān)和各種中斷源的優(yōu)先級確定應(yīng)該足夠的認(rèn)識理解。五個中斷源的自然優(yōu)先級與中斷服務(wù)入口地址外中斷0:0003H定時器0:000BH外中斷1:0013H定時器1:001BH串口0:0023H它們的自然優(yōu)先級由高到低排列。中斷程序完成后，一定要執(zhí)行一條RETI指令，執(zhí)行這條指令后，CPU將會把堆棧中保存著的地址取出，送回PC，那么程序就會從主程序的中斷處繼續(xù)往下執(zhí)行了。注意：CPU所做的保護(hù)工作是很有限的，只保護(hù)了一個地址，而其它的所有東西都不保護(hù)，所以如果你在主程序中用到了如A、PSW等，在中斷程序中又要用它們，還要保證回到主程序后這里面的數(shù)據(jù)還是沒執(zhí)行中斷以前的數(shù)據(jù)，就得自己保護(hù)起來。通過對脈搏信號的采集與調(diào)試，以及對單片機系統(tǒng)數(shù)碼顯示程序的調(diào)試，實現(xiàn)了脈搏的正確的測量顯示，能正確的輸出結(jié)果。對于搭建硬件系統(tǒng)以及軟件的調(diào)試有了足夠的理解和認(rèn)識。硬件是整個系統(tǒng)的最基礎(chǔ)的部分，所以它必須保證足夠的正確。深入的了解各個元器件的性能是搭建硬件系統(tǒng)的前提。本系統(tǒng)在搭建的過程中曾犯了致命的錯誤，而本人沒有注意到就進(jìn)行了軟件的調(diào)試，以至花費了很大的精力。，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以分為三部分，分別是健康信息采集板、家庭監(jiān)測端、社區(qū)或醫(yī)院監(jiān)測端。其中健康信息采集板使用C8051F020為核心處理器，利用外圍電路進(jìn)行體溫和脈搏信號的采集，并顯示信號處理結(jié)果即體溫和脈搏值，接著采集板將采集到的數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙無線方式發(fā)送到家庭監(jiān)測端；家庭檢測段可以使用微機和手機終端查看圖表方式的體溫和脈搏的時數(shù)據(jù)值；家庭監(jiān)測者若遇見無法解決的問題可以向社區(qū)或醫(yī)院監(jiān)測中心端求助，社區(qū)或醫(yī)院監(jiān)測中心會以電子地圖的方式在谷歌地圖上顯示求助者的位置和個人信息。溫度信號采集溫度信號采集使用傳感器lm35，該器件的輸入電壓會隨著溫度值的變化，直接將lm35的輸入接到C8051F020的AD輸入引腳，利用C8051F020片內(nèi)12位的高速AD進(jìn)行溫度信號的采集和轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)實際采集的是使用者的指尖溫度。下位機數(shù)據(jù)處理與顯示下位機采用C8051F020單片機進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、處理。監(jiān)測結(jié)果在下位機上使用LCD12864進(jìn)行顯示,采集板原理圖（不包含C8051F核心板）。 監(jiān)測板電路（不含C8051F核心板） 監(jiān)測板實物下位機與上位機無線數(shù)據(jù)傳輸由于下位機與上位機同處理家庭內(nèi)部，所以考慮使用短距高速的無線傳輸方式，若使用無線模塊（如msg2401或nrf905）的話，上位機端還需增加模塊電路，即增加了成本，又不太方便、傳輸速度也太慢。鑒于上述考慮，最后選擇藍(lán)牙這一高速短距的無線方式，采用這種方式上位機需支持藍(lán)牙。藍(lán)牙方式非常容易擴展，將來我們考慮將下位機數(shù)據(jù)直接通過藍(lán)牙發(fā)送到Android系統(tǒng)的手機，這樣可以省去上位機端，使系統(tǒng)更加精簡和方便。為使下位機端支持藍(lán)牙功能，C8051F020需外接藍(lán)牙模塊，系統(tǒng)采用CSR的BTM400_6B藍(lán)牙模塊，最大能夠?qū)崿F(xiàn)2Mbps的數(shù)據(jù)速率，特別方便的是該模塊能夠使用串行方式進(jìn)行控制，十分便于C8051F單片機進(jìn)行控制。 BTM400_6B藍(lán)牙模塊上位機（家庭端）采集數(shù)據(jù)實時展示在上位機端，藍(lán)牙串口接收到下位機發(fā)來的數(shù)據(jù)后，立即利用Web組態(tài)軟件實時展示體溫、脈搏值和變化曲線。 家庭電腦監(jiān)測界面 家庭手機監(jiān)測界面（）為了實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)的實時顯示，系統(tǒng)采用DLL+RTMP+Flex技術(shù)進(jìn)行實現(xiàn)。DLL動態(tài)鏈接庫偵聽藍(lán)牙串口信息，一旦串口有數(shù)據(jù)，就利用RTMP協(xié)議將數(shù)據(jù)推送到Web客戶端，RTMP是Adobe System公司為Flash播放器與服務(wù)器之間音頻、視頻和數(shù)據(jù)傳輸開發(fā)的協(xié)議，RTMP能夠?qū)崿F(xiàn)真正的實時數(shù)據(jù)推送，省去了客戶端Request請求的時間。采用RTMP方式，一旦客戶端使用瀏覽器開始訪問服務(wù)器端，就在客戶端和服務(wù)器之間建立一個通道（RTMP隧道），以后當(dāng)上位機端有數(shù)據(jù)需要推送時，直接推送即可，不再需要客戶端的請求。 Web服務(wù)器端與下位機通訊思路系統(tǒng)使用Flex中間件WebORB實現(xiàn)Remoting（Web向下位機發(fā)送數(shù)據(jù)）和RTMP（下位機向Web實時推送）這兩個方向上的通訊，執(zhí)行過程中，WebORB根據(jù)情況調(diào)用DLL動態(tài)連接口，實現(xiàn)串口的偵聽和向外發(fā)送數(shù)據(jù)，該動態(tài)連接庫的使用C開發(fā)。遠(yuǎn)端監(jiān)測中心（社區(qū)或醫(yī)院）數(shù)據(jù)傳輸顯示家庭監(jiān)測者若遇見無法解決的問題可以向社區(qū)或醫(yī)院監(jiān)測中心端求助，社區(qū)或醫(yī)院監(jiān)測中心會以電子地圖的方式在谷歌地圖上顯示求助者的位置和個人信息，使用者在手機或上位機上點擊“向衛(wèi)生機構(gòu)求助”按鈕后，請求信息會通過IP網(wǎng)絡(luò)傳給遠(yuǎn)端監(jiān)測中心（社區(qū)或醫(yī)院），遠(yuǎn)端監(jiān)測中心能夠在電子地圖上觀測到病人的地理信息和個人信息，并用紅色的標(biāo)注提示。，該子模塊基于Google公司的Google Maps API接口進(jìn)行設(shè)計，通過調(diào)用谷歌地圖配合存儲在監(jiān)測中心服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息顯示，服務(wù)器端還設(shè)計了用戶數(shù)據(jù)維護(hù)表單。 監(jiān)測中心電子地圖界面結(jié) 論本實驗?zāi)軌驅(qū)崿F(xiàn)脈搏的自動測量和實時顯示的功能要求，能夠較為準(zhǔn)確地測量數(shù)據(jù)。實驗電路簡單，占用的空間比較小，滿足了便攜要求，能夠較為方便的為用戶及時提供自己的心率數(shù)據(jù)。消除干擾是本課題系統(tǒng)設(shè)計中需要重點解決的問題是關(guān)系到測量準(zhǔn)確性、精度。（1）對于環(huán)境光干擾,可以通過軟件去暗光方法和改進(jìn)探頭結(jié)來消除。（2）對于心率不齊,可以通過檢波程序進(jìn)行取舍采集的峰峰值來消除。（3）對于電源工頻干擾,采用工頻整數(shù)倍采樣頻率進(jìn)行消除。（4）對于一般性電磁干擾，采用高阻抗、輸入以提高信噪比、低通濾波來削除高頻來實現(xiàn)。目前主要在以下幾個方面做的還不夠理想：傳感器部分受外界環(huán)境影響較大由于脈搏波是一種以低頻成分為主的生理信號，不像心電信號中有一個頻率相對比較高的QRS波群，如何對脈搏波進(jìn)行有效的處理，準(zhǔn)確識別脈搏波以正確劃分脈搏波周期，并在相應(yīng)周期內(nèi)提取脈搏波峰峰值。軟件設(shè)計方面：加強抗干擾的算法。滑動平均值法: 采用先進(jìn)先出的循環(huán)隊列作為測量數(shù)據(jù)緩沖器,其長度固定為L,每進(jìn)行一次新的采樣,把測量結(jié)果放入隊尾,而扔掉隊首的數(shù)據(jù),再將新隊列的算術(shù)平均值作為輸入數(shù)據(jù)。此方案大大提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度,但是受到脈沖干擾的采樣數(shù)據(jù)會平均到結(jié)果上去從而降低了精度。防脈沖干擾平均值法: 在讀入L個采樣數(shù)據(jù)后先濾去其中的最大值和最小值,再將剩下數(shù)據(jù)的平均值作為輸入數(shù)據(jù),這樣就大大提高了系統(tǒng)精度和穩(wěn)定性。實際設(shè)計上中,可以將上述兩種算法結(jié)合起來,既有效地抑制了干擾信號,保證了系統(tǒng)精度,又能對信號進(jìn)行快速響應(yīng),實現(xiàn)了系統(tǒng)的實時刷新處理。致 謝首先，我要對我的指導(dǎo)老師表示由衷的感謝。在這次畢業(yè)設(shè)計得到了很多老師、同學(xué)們的幫助，其中我的指導(dǎo)老師龔老師對我的關(guān)心和支持尤為重要，每次遇到難題，我最先做的就是向龔老師尋求幫助，而龔老師每次不管忙或閑，總會抽空來找我面談，然后一起商量解決的辦法。另外，感謝校方給予我這樣一次機會，能夠獨立地完成一個課題，并在這個過程當(dāng)中，給予我們各種方便，使我們在即將離校的最后一段時間里，能夠更多學(xué)習(xí)一些實踐應(yīng)用知識，增強了我們實踐操作和動手應(yīng)用能力，提高了獨立思考的能力。最后感謝在整個畢業(yè)設(shè)計期間和我密切合作的同學(xué)，和曾經(jīng)在各個方面給予過我?guī)椭耐瑢W(xué)們，在大學(xué)生活即將結(jié)束的最后的日子里，我們再一次有了團(tuán)結(jié)合作的機會，把一個龐大的，從來沒有接觸的課題，圓滿地完成了。正是因為有了他們的幫助，才讓我不僅學(xué)到了本次課題所涉及的新知識，更讓我感覺到了知識以外的東西，那就是團(tuán)結(jié)的力量。最后，感謝所有在這次畢業(yè)設(shè)計中給予過我?guī)椭娜?。參考文獻(xiàn)[1］黃智偉，[J].世界電子元器件，2007[2］[M].北京：科學(xué)出版社,2003[3] 沙占友. 集成化智能傳感器原理及應(yīng)用[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.[4] 陳偉人. 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