【導(dǎo)讀】指導(dǎo)下進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（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。獻的個人和集體，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)計利用光電式傳感器,設(shè)計脈搏信號獲取的方法。本設(shè)計主要是基于單片機的便。輸入單片機內(nèi)進行相應(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 片機處理電路 單片機處理電路 如圖 所示， 本部分運用了 ATMEL 公司的 89S52 單片機作為核心元件，在這里運用單片機能更快更準(zhǔn)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。 單片機外圍電路包括復(fù)位電路和振蕩電路。本設(shè)計采用自激蕩方式，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)計算得單片機工作機器周期為： usM 1)( ??? 。時鐘電路工作后，在 REST 管腳上加兩個機器周期（ 12 個晶振周期）以上的高電平，芯片內(nèi)部開始進行初始復(fù)位。 來自傳感和整形輸出電路的脈沖電平輸入單片機 89S52 的 0INT 腳，單片機設(shè)為負(fù)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(nèi)的脈沖次數(shù)進行累加，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 16 GNDVCCR1010kS1SWPB1+C310uVCCGNDC430pC530pY1110592MR1110kVCC2 3 4 5 6 7 8 91R910kVCCEA/VPP31XTAL119XTAL218RST/VPD91716121314151234567839383736353433322122232425262728PSEN29ALE/PROG301110Vcc40Gnd20AT89S52AT89S52GND 圖 單片機處理電路 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 17 位地輪流點亮每位顯示器（稱為掃描），即每個數(shù)碼管的位選被輪流選中，多個數(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，每隔一段時間點亮一次。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點亮?xí)r間和間隔時間的比例有關(guān)。通過調(diào)整電流和時間參數(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 8 位 I/O 口進行動態(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 8 位口（稱為段碼輸出）。本設(shè)計采用的 LED 是兩個 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)。單片機的 P0 口控制顯示字型， P2 控制顯示字位。 報警電路 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 ，蜂鳴器響應(yīng)報警；示數(shù)小于 120 時大于 60 時，蜂鳴器不響。因為單片機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。 報警電路如圖 所示。 Q12N3904R?Res2LS1SpeakerVCCGND 圖 報警電路 本章 小 結(jié) 本章是本 設(shè)計 的核心。在這里給出了整體的硬件電路設(shè)計思路，并且對電路的各個部分進行分析與解釋。主要介紹了 AT89S52 單片機的結(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 18 第 4 章 軟件系統(tǒng) 硬件電路 設(shè)計完成 以后，系統(tǒng)的主要功能將依賴于系統(tǒng)軟件來實現(xiàn)。系統(tǒng)能否正?？煽康毓ぷ?，除了硬件的合理設(shè)計外，與功能完善的軟件設(shè)計是分不開的。 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 警NY 圖 主程序流程圖 在軟件設(shè)計中，一般采用模塊化的程序設(shè)計方法，它具有明顯的優(yōu)點。把一個多功能的復(fù)雜的程序劃分為若干個簡單的、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 19 的設(shè)計和調(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明確的任務(wù)，實現(xiàn)某個具體的功能，在具體需要時調(diào)用相應(yīng)的模塊即可。 系統(tǒng)主程序控制單片機系統(tǒng)按預(yù)定的操作方式運行 ,它是單片機 系統(tǒng)程序的框架。系統(tǒng)上電后 ,對系統(tǒng)進行初始化。初始化程序主要完成對單片機內(nèi)專用寄存器、定時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 ,進行定時器中斷、外部中斷、顯示等工作，不同的外部硬件控制不同的子程序。 定時器中斷程序流程 定時器中斷程序 流程如圖 所示。 保 存 脈 搏 數(shù)繼 續(xù) 計 時YYY到 1 S ?到 6 0 S ?處 于 檢 測 ？返 回NN按 鍵 檢 測定 時 器 初 值 設(shè) 定 圖 定時器中斷程序流程 定時器中斷服務(wù)程序由一分鐘計時、按鍵檢測、有無測試信號判斷等部分組成。當(dāng)定時器中斷開始執(zhí)行后，對一分鐘開始計時， 1s 計時 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)。同時可以對按鍵進行檢測，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 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)的時候，來一個脈沖脈搏次數(shù)就加一，由單片機內(nèi)部定時器控制一分鐘，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，按下按鍵檢測開始，進行脈搏數(shù)的累加。 定 時 器 中 斷 0 進 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 在單片機的應(yīng) 用 系統(tǒng)中，為了便于人們觀察和監(jiān)視單片機的運行情況，常常需要用顯示器顯示運行的中間結(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亮每位顯示器（稱為掃描），即每個數(shù)碼管的位選被輪流選中，多個數(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 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的延時后再顯示測試中的脈搏次數(shù)，再經(jīng)過 10ms的延時顯示測試中的時間。 兩個 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 21 取 結(jié) 果顯 示 上 次 脈 搏 數(shù)延 時顯 示 測 試 中 的 時 間延 時顯 示 子 程 序返 回 圖 顯示程序流程圖 蜂鳴器報警流程 根據(jù)對報警電路的分析，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，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，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，蜂鳴器響應(yīng)報警；示數(shù)大于 120 時小于 60 時， 蜂鳴器不響。因為單片機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。蜂鳴器報警流程如圖 所示。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 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 器 1 中 斷 輸 入返 回 圖 蜂鳴器報警流程圖 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合理的軟件系統(tǒng)。軟件 應(yīng)用系統(tǒng)的程序由包含多個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 23 結(jié)束語 本設(shè) 計主要是單片機在脈搏測試系統(tǒng)中的應(yīng)用。重點介紹了單片機的最 小系統(tǒng)，通過單片機最小系統(tǒng)實現(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的外部中斷獲取并最終在數(shù)碼管上顯示。而且本設(shè)計所設(shè)計的便攜式心率測試儀還有報警功能，在脈搏次數(shù)超出設(shè)定值時報警電路會驅(qū)動蜂鳴器鳴叫。利用單片機自身的定時中斷、外部中斷、計數(shù)等功能，不僅能顯示出此次脈搏測量的次數(shù)，還能自動儲存這個數(shù)據(jù)。 本次所設(shè)計的測量儀系統(tǒng)實現(xiàn)簡單、功能穩(wěn)定、使用方便，應(yīng)用廣泛，具 有實際意義。由于時間比 較短，同時本人掌握的知識有限，本次設(shè)計雖已完成，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，同時此次設(shè)計的測量儀功能比較單一，沒有如語音系統(tǒng)實現(xiàn)自動讀出脈搏次數(shù)等人性化功能，且在設(shè)計過程中使用的運放數(shù)量也較多，加大了電源管理的復(fù)雜度。然而科技的進步勢必會使測量儀的功能日益強大和完善，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩鄶U大，將會給我們的生活帶來更多的方便和精彩。 為了更好的進行電脈搏測量儀的設(shè)計，在近一個學(xué)期的時間里，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 做好充分的準(zhǔn)備。通過此次的設(shè)計，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，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，使我對硬件設(shè)計和各模塊的功能有了更深的了解，同時提高了動手能力；通過次次的設(shè)