【導(dǎo)讀】指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和。包含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。說明并表示了謝意。的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢。獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的。法律后果由本人承擔(dān)。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。床醫(yī)學(xué)和保健醫(yī)療的聯(lián)系日益緊密。通過對人體各種生理信號的檢測，能更好的認(rèn)識。人體的生命現(xiàn)象。脈象包含豐富的人體健康狀況信息,脈診技術(shù)應(yīng)客觀化、定量化。本設(shè)計(jì)利用光電式傳感器,設(shè)計(jì)脈搏信號獲取的方法。本設(shè)計(jì)主要是基于單片機(jī)的便。輸入單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)的控制，從而測量出一分鐘內(nèi)的脈搏跳動次數(shù)，快捷方便。過觀測脈搏信號，可以對人體的健康進(jìn)行檢查，通常被用于保健中心和醫(yī)院。

　　

【正文】 C11nfR291MR20220KR2510KR2822KR3110K1094118U2ALM324VCCVCCGND 圖 整形電路 單 片機(jī)處理電路 單片機(jī)處理電路 如圖 所示， 本部分運(yùn)用了 ATMEL 公司的 89S52 單片機(jī)作為核心元件，在這里運(yùn)用單片機(jī)能更快更準(zhǔn)確地對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，而且可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行編程，所用外圍元件少，輕巧省電，故障率低。 單片機(jī)外圍電路包括復(fù)位電路和振蕩電路。本設(shè)計(jì)采用自激蕩方式，使內(nèi)部振蕩器按照石英晶振的頻率振蕩產(chǎn)生時(shí)鐘信號。石英晶振選擇頻率為，電容選擇 30pf。 如圖 中振蕩電路所示。經(jīng)計(jì)算得單片機(jī)工作機(jī)器周期為： usM 1)( ??? 。時(shí)鐘電路工作后，在 REST 管腳上加兩個(gè)機(jī)器周期（ 12 個(gè)晶振周期）以上的高電平，芯片內(nèi)部開始進(jìn)行初始復(fù)位。 來自傳感和整形輸出電路的脈沖電平輸入單片機(jī) 89S52 的 0INT 腳，單片機(jī)設(shè)為負(fù)跳變中斷觸發(fā)模式，故每次脈沖下降沿到達(dá)時(shí)觸發(fā)單片機(jī)產(chǎn)生中斷并進(jìn)行計(jì)時(shí)， 來一個(gè)脈沖脈搏次數(shù)就加一 ；定時(shí)器中斷 主要完成一分鐘的定時(shí)功能。 單片機(jī)對一分鐘內(nèi)的脈沖次數(shù)進(jìn)行累加，通過 P0、 P2 口把測量過程和結(jié)果送到數(shù)碼管顯示出來。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 GNDVCCR1010kS1SWPB1+C310uVCCGNDC430pC530pY1110592MR1110kVCC2 3 4 5 6 7 8 91R910kVCCEA/VPP31XTAL119XTAL218RST/VPD91716121314151234567839383736353433322122232425262728PSEN29ALE/PROG301110Vcc40Gnd20AT89S52AT89S52GND 圖 單片機(jī)處理電路 顯示電路 顯示電路如圖 所示。 R1R2R3R4R5R6R7220R8Q29012Q39012Q49012Q59012Q69012Q19012VCCR12220R13220R15220R16220R18220R19220a11b7c4d2e1f10g5dp39abfcgdW48 6abfcgdW3abfcgdW2abfcgdW112a11b7c4d2e1f10g5dp39abfcgdW48 6abfcgdW3abfcgdW2abfcgdW112 圖 顯示電路 本設(shè)計(jì)的顯示采用 LED 數(shù)碼管動態(tài)掃描來顯示。動態(tài)顯示方式是指一位一黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 位地輪流點(diǎn)亮每位顯示器（稱為掃描），即每個(gè)數(shù)碼管的位選被輪流選中，多個(gè)數(shù)碼管公用一組段選，段選數(shù)據(jù)僅對位選選中的數(shù)碼管有效。對于每一位顯示器來說，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間的比例有關(guān)。通過調(diào)整電流和時(shí)間參數(shù)，可以既保證亮度，又保證顯示。若顯示器的位數(shù)不大于 8 位，則顯示器的公共端只需一個(gè) 8 位 I/O 口進(jìn)行動態(tài)掃 描（稱為掃描口），控制每位顯示器所顯示的字形也需一個(gè) 8 位口（稱為段碼輸出）。本設(shè)計(jì)采用的 LED 是兩個(gè) 3 位的共陽極 LED 數(shù)碼管組成 8 位顯示，其中 0、 1 兩位顯示測量中的時(shí)間， 4 兩位顯示測量中的脈搏次數(shù)， 7 兩位用來顯示上次測量的數(shù)據(jù)。單片機(jī)的 P0 口控制顯示字型， P2 控制顯示字位。 報(bào)警電路 根據(jù) 醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)，人體脈搏正常在 60 到 120 之間，當(dāng)數(shù)碼管所顯示的示數(shù)大于 120 或小于 60 時(shí) ，蜂鳴器響應(yīng)報(bào)警；示數(shù)小于 120 時(shí)大于 60 時(shí)，蜂鳴器不響。因?yàn)閱纹瑱C(jī)的端口輸出電流能力低，無法直接驅(qū)動那些器件，故增加三極 管加大功率 ，驅(qū)動蜂鳴器工作。 報(bào)警電路如圖 所示。 Q12N3904R?Res2LS1SpeakerVCCGND 圖 報(bào)警電路 本章 小 結(jié) 本章是本 設(shè)計(jì) 的核心。在這里給出了整體的硬件電路設(shè)計(jì)思路，并且對電路的各個(gè)部分進(jìn)行分析與解釋。主要介紹了 AT89S52 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與引腳功能、光電傳感器采集脈搏波原理和 LED 等的原理。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 第 4 章 軟件系統(tǒng) 硬件電路 設(shè)計(jì)完成 以后，系統(tǒng)的主要功能將依賴于系統(tǒng)軟件來實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)能否正?？煽康毓ぷ?，除了硬件的合理設(shè)計(jì)外，與功能完善的軟件設(shè)計(jì)是分不開的。 主程序流程 主 流程如圖 。 開 始系 統(tǒng) 初 始 化P 3 . 2 是 否 為 下 降 沿 ？脈 搏 測 量 子 程 序L E D 顯 示NY顯 示 結(jié) 果 是 否 大 于 1 2 0 或 小 于 6 0 ？L E D 顯 示驅(qū) 動 蜂 鳴 器 報(bào) 警NY 圖 主程序流程圖 在軟件設(shè)計(jì)中，一般采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，它具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。把一個(gè)多功能的復(fù)雜的程序劃分為若干個(gè)簡單的、功能單一的程序模塊，有利于程序黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 的設(shè)計(jì)和調(diào)試，有利于程序的優(yōu)化和分工，提高了程序的閱讀性和可靠性，使程序的結(jié)構(gòu)層次一目了然。應(yīng)用系統(tǒng)的程序由包含多個(gè)模塊的主程序和各種子程序組成。各程序模塊都要完成一個(gè)明確的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)某個(gè)具體的功能，在具體需要時(shí)調(diào)用相應(yīng)的模塊即可。 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 ,它是單片機(jī) 系統(tǒng)程序的框架。系統(tǒng)上電后 ,對系統(tǒng)進(jìn)行初始化。初始化程序主要完成對單片機(jī)內(nèi)專用寄存器、定時(shí)器工作方式及各端口的工作狀態(tài)的設(shè)定。系統(tǒng)初始化之后 ,進(jìn)行定時(shí)器中斷、外部中斷、顯示等工作，不同的外部硬件控制不同的子程序。 定時(shí)器中斷程序流程 定時(shí)器中斷程序 流程如圖 所示。 保 存 脈 搏 數(shù)繼 續(xù) 計(jì) 時(shí)YYY到 1 S ?到 6 0 S ?處 于 檢 測 ？返 回NN按 鍵 檢 測定 時(shí) 器 初 值 設(shè) 定 圖 定時(shí)器中斷程序流程 定時(shí)器中斷服務(wù)程序由一分鐘計(jì)時(shí)、按鍵檢測、有無測試信號判斷等部分組成。當(dāng)定時(shí)器中斷開始執(zhí)行后，對一分鐘開始計(jì)時(shí)， 1s 計(jì)時(shí) 到之后繼續(xù)檢測下1s，直到 60s 到了再停止并保存測得的脈搏次數(shù)。同時(shí)可以對按鍵進(jìn)行檢測，只要復(fù)位測試值就可以重新開始測試。主要完成一分鐘的定時(shí)功能和保存測得的脈黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 搏次數(shù)。 INT 中斷程序流程 INT 中斷程序 流程如圖 所示。 外部 中斷服務(wù)程序完成對外部信號的測量和計(jì)算。外部中斷采用邊沿觸發(fā)的方式，當(dāng)處于測量狀態(tài)的時(shí)候，來一個(gè)脈沖脈搏次數(shù)就加一，由單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器控制一分鐘，累加得出一分鐘內(nèi)的脈搏次數(shù)。沒有處于檢測狀態(tài)時(shí)，按下按鍵檢測開始，進(jìn)行脈搏數(shù)的累加。 定 時(shí) 器 中 斷 0 進(jìn) 入處 于 檢 測 ？脈 搏 數(shù) + 1等 待 按 鍵 按 下返 回NY 圖 INT 中斷程序流程 顯示程序流程 在單片機(jī)的應(yīng) 用 系統(tǒng)中，為了便于人們觀察和監(jiān)視單片機(jī)的運(yùn)行情況，常常需要用顯示器顯示運(yùn)行的中間結(jié)果、狀態(tài)等信息，因此顯示器也是不可缺少的外部設(shè)備之一。 本設(shè)計(jì)的顯示采用 LED數(shù)碼管動態(tài)掃描來顯示。動態(tài)顯示方式是指一位一位地輪流點(diǎn)亮每位顯示器（稱為掃描），即每個(gè)數(shù)碼管的位選被輪流選中，多個(gè)數(shù)碼管公用一組段選，段選數(shù)據(jù)僅對位選選中的數(shù)碼管有效。兩個(gè) 4位的共陽極 LED數(shù)碼管組成 8位顯示，其中 0、 1兩位顯示測量中的時(shí)間， 4兩位顯示測量中的脈搏次數(shù)， 7兩位用來顯示上次測量的數(shù)據(jù)。 單片機(jī)的 P0口控制顯示字型， P2口控制顯示字 。 顯示程序包括顯示上次的脈搏次數(shù)、本次測量中的時(shí)間和脈搏的次數(shù)。從中斷程序中取得結(jié)果后，先顯示上次的脈搏次數(shù)，經(jīng)過 10ms的延時(shí)后再顯示測試中的脈搏次數(shù)，再經(jīng)過 10ms的延時(shí)顯示測試中的時(shí)間。 兩個(gè) 4位的共陽極 LED數(shù)碼管組成 8位顯示，其中 0、 1兩位顯示測量中的時(shí)間， 4兩位顯示測量中的脈搏次數(shù)， 7兩位用來顯示上次測量的數(shù)據(jù)。 單片機(jī)的 P0口控制顯示字型， P2口控制顯示字。顯示程序流程如圖 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 取 結(jié) 果顯 示 上 次 脈 搏 數(shù)延 時(shí)顯 示 測 試 中 的 時(shí) 間延 時(shí)顯 示 子 程 序返 回 圖 顯示程序流程圖 蜂鳴器報(bào)警流程 根據(jù)對報(bào)警電路的分析，可通過對 的置位來控制蜂鳴器發(fā)出聲音和關(guān)閉。當(dāng) 管腳為 高 電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電路形成回路，發(fā)出聲音；當(dāng) 管腳為 低 電平時(shí)，三極管截止，這樣蜂鳴器中無法形成電流回路，蜂鳴器不出聲。 因此，利用此原理可通過控制 管腳來控制蜂鳴器是否響應(yīng)報(bào)警。 根據(jù)醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)， 人體脈搏正常在 60 到 120 之間，當(dāng)數(shù)碼管所顯示的示數(shù)大于 120 或 小于 60 時(shí)，蜂鳴器響應(yīng)報(bào)警；示數(shù)大于 120 時(shí)小于 60 時(shí)， 蜂鳴器不響。因?yàn)閱纹瑱C(jī)的端口輸出電流能力低，無法直接驅(qū)動那些器件，故增加三極管加大功率 ，驅(qū)動蜂鳴器工作。蜂鳴器報(bào)警流程如圖 所示。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 重 裝 初 值掃 描 數(shù) 碼 管 上 顯 示的 數(shù) 值蜂 鳴 器 標(biāo) 志 位 是 否 置 位 ？拉 響 蜂 鳴 器YN定 時(shí) 器 1 中 斷 輸 入返 回 圖 蜂鳴器報(bào)警流程圖 本章小結(jié) 本章節(jié)主要是程序的編寫，要想系統(tǒng)能正常的工作，除了要有合理的硬件之外還要有一個(gè)合理的軟件系統(tǒng)。軟件 應(yīng)用系統(tǒng)的程序由包含多個(gè)模塊的主程序和各種子程序組成。 程序采用 C 語言編寫，可讀性非常好 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 結(jié)束語 本設(shè) 計(jì)主要是單片機(jī)在脈搏測試系統(tǒng)中的應(yīng)用。重點(diǎn)介紹了單片機(jī)的最 小系統(tǒng)，通過單片機(jī)最小系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了脈搏的測量系統(tǒng)，由光電傳感器采集到脈沖信號，經(jīng)過信號的放大、濾波和整形電路將輸出的信號通過單片機(jī)的外部中斷獲取并最終在數(shù)碼管上顯示。而且本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的便攜式心率測試儀還有報(bào)警功能，在脈搏次數(shù)超出設(shè)定值時(shí)報(bào)警電路會驅(qū)動蜂鳴器鳴叫。利用單片機(jī)自身的定時(shí)中斷、外部中斷、計(jì)數(shù)等功能，不僅能顯示出此次脈搏測量的次數(shù)，還能自動儲存這個(gè)數(shù)據(jù)。 本次所設(shè)計(jì)的測量儀系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡單、功能穩(wěn)定、使用方便，應(yīng)用廣泛，具 有實(shí)際意義。由于時(shí)間比 較短，同時(shí)本人掌握的知識有限，本次設(shè)計(jì)雖已完成，但其中有很多不足，如程序不夠簡練，論文說明書不夠好，光電傳感器靈敏度不夠高，數(shù)碼管顯示部分不夠完美等，同時(shí)此次設(shè)計(jì)的測量儀功能比較單一，沒有如語音系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動讀出脈搏次數(shù)等人性化功能，且在設(shè)計(jì)過程中使用的運(yùn)放數(shù)量也較多，加大了電源管理的復(fù)雜度。然而科技的進(jìn)步勢必會使測量儀的功能日益強(qiáng)大和完善，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U(kuò)大，將會給我們的生活帶來更多的方便和精彩。 為了更好的進(jìn)行電脈搏測量儀的設(shè)計(jì)，在近一個(gè)學(xué)期的時(shí)間里，認(rèn)真收集有關(guān)資料，并做相關(guān)的整理和閱讀，為這次的設(shè)計(jì) 做好充分的準(zhǔn)備。通過此次的設(shè)計(jì)，使我知道了無論做什么事都應(yīng)該事先做好充分的準(zhǔn)備，不應(yīng)該盲目的只為了完成任務(wù)而被動的學(xué)習(xí)；通過此次的設(shè)計(jì)，使我了解了脈搏測量儀在國內(nèi)外發(fā)展之迅速、應(yīng)用領(lǐng)域之廣、市場前景之大；通過此次的設(shè)計(jì)，使我對硬件設(shè)計(jì)和各模塊的功能有了更深的了解，同時(shí)提高了動手能力；通過次次的設(shè)