【導(dǎo)讀】脈搏測(cè)量?jī)x在我們的日常生活中已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用。為了提高脈搏測(cè)量?jī)x的簡(jiǎn)。便性和精確度，本課題設(shè)計(jì)了一種基于51單片機(jī)的脈搏測(cè)量?jī)x。心，以紅外發(fā)光二極管和光敏三極管為傳感器，并利用單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部定時(shí)器來(lái)計(jì)算時(shí)間，系統(tǒng)運(yùn)行中能顯示脈搏次數(shù)和時(shí)間，系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)，能夠顯示總的脈搏次數(shù)和時(shí)間。經(jīng)測(cè)試，系統(tǒng)工作正常，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

　　

【正文】 示出你的心率和測(cè)試的時(shí)間，非常方便。如果偶爾出現(xiàn)不穩(wěn)的情況，請(qǐng)按復(fù)位鍵對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位。 31 第七章 系統(tǒng)調(diào)試 系統(tǒng)調(diào)試 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，本系統(tǒng)的調(diào)試可分為兩大部分：模擬部分和純 MCU部分 。 由于在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用模塊化設(shè)計(jì)，所以方便了對(duì)各電路功能模塊的逐級(jí)測(cè)試。 斷開(kāi)兩部分的連接點(diǎn)，先調(diào)試 MCU部分。試著輸入一系列脈沖（用適當(dāng)?shù)碾娮杞诱龢O，間斷性地輸入），觀察 MCU部分能是否 能顯示；模擬部分用不透明的筆在紅外發(fā)射二極管和接收三級(jí)管之間搖擺，借助示波器觀察波形效果如何。 單片機(jī)軟件先在最小系統(tǒng)板上調(diào)試，確保工作正常之后，再與硬件系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。 最后將各模塊組合后進(jìn)行整體測(cè)試，使系統(tǒng)的功能得以實(shí)現(xiàn)。 傳感器的輸出端經(jīng)示波器觀察有幅度很小的正弦波，但經(jīng)整形輸出后檢測(cè)到的脈沖還是很弱，在確定電路沒(méi)有問(wèn)題的情況下，加強(qiáng)信號(hào)的放大倍數(shù)，調(diào)整電阻 R23和 R27的阻值。 根據(jù)晶體振蕩頻率計(jì)算出內(nèi)部定時(shí)器的基本參數(shù)，通過(guò)運(yùn)行一段時(shí)間可通過(guò)秒表來(lái)校正后 ,看時(shí)間誤 差的量 ,以這個(gè)量為依據(jù)改變程序中的內(nèi)部定時(shí)器基本參數(shù) ,就可使時(shí)鐘調(diào)準(zhǔn)確。 首先檢查交流電源部分，有無(wú)交流，若無(wú)則可能保險(xiǎn)管或變壓器燒壞，如有繼續(xù)查直流有無(wú)，如無(wú)則電源已燒壞，可更換解決。 ，脈搏次數(shù)沒(méi)有增加 可能是前置放大級(jí)有問(wèn)題，可采用更換的辦法判斷并排除。 , 但測(cè)量值不穩(wěn)定 主要是光電傳感器受到電磁波等干擾，其次是損壞或有虛焊。 可查手指擺放的位置或按鍵電路，若無(wú)故障則是硬件損壞。 理論上模 擬部分有三處電壓應(yīng)為 9V，但經(jīng)過(guò)測(cè)試，全部使用 5V電壓也是可 行的。 系統(tǒng)檢驗(yàn) 32 系統(tǒng)上電后等待測(cè)試狀態(tài)，如圖 ： 圖 測(cè)量中顯示的數(shù)據(jù)，如圖 所示： 圖 測(cè)量結(jié)束后顯示的脈搏次數(shù)，如圖 所示： 33 圖 誤差分析 實(shí)際的脈搏次數(shù) 測(cè)量得出脈搏次數(shù) 1 測(cè)量得出脈搏次數(shù) 2 測(cè)量得出脈搏次數(shù) 3 測(cè)量得出脈搏次數(shù) 4 測(cè)量得出脈搏次數(shù) 5 65 64 64 63 65 63 72 70 71 69 69 70 76 76 75 75 74 73 81 80 80 79 81 80 85 83 83 85 82 84 注：實(shí)際的脈搏次數(shù)以聽(tīng)診器測(cè)出的脈搏次數(shù)為參考值。 由于傳感器和其他器件本身并非理想線性，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了線性補(bǔ)償。 由均方差公式得： 2( 1)()nS sqrnnXX?????????= 誤差分析：經(jīng)校準(zhǔn)，非線性補(bǔ)償后，誤差已基本達(dá)到要求。34 總結(jié) 單片機(jī)近 20年的飛速發(fā)展，儼然已成為計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重要方面。 另一方面，單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè) 計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路 實(shí)現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已 能用單片機(jī)通過(guò)軟件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制 技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。而 51單片機(jī)作為單片機(jī)的主流，隨著集成技術(shù)的發(fā)展，51系列單片機(jī)繼承和發(fā)展了 MCS51系列的技術(shù)特色，有逐漸取而代之之勢(shì)。 本設(shè)計(jì)主要是 51單片機(jī)在脈搏測(cè)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(guò)單片機(jī)最小系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了脈搏的測(cè)量系統(tǒng)，由光電傳感器采集到脈沖信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)的放大、濾波和整形電路將輸出的信號(hào)通過(guò)單片機(jī)的外部中斷獲取并最終在數(shù)碼管上顯示。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(cè)量的次數(shù)，還能自動(dòng)儲(chǔ)存這個(gè)數(shù)據(jù)。 本次所設(shè)計(jì)的測(cè)量?jī)x系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)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(shí)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(jiǎn)練，電路板不夠美觀，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(cè)量?jī)x功能比較單一，沒(méi)有如語(yǔ)音系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)讀出脈搏次數(shù)等人性化功能，且在設(shè)計(jì)過(guò)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(shì)必會(huì)使測(cè)量?jī)x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(huì)給我們的生活帶來(lái)更多的方便和精彩。 為了更好的進(jìn)行電脈搏測(cè)量?jī)x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。經(jīng)過(guò)這次畢設(shè)，我收獲了很多，具體總結(jié)如下：（ 1）通過(guò)此次的設(shè)計(jì)，使我知道了無(wú)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(dòng)的學(xué)習(xí)。（ 2）通過(guò)此次的設(shè)計(jì)，使我了解了脈搏測(cè)量?jī)x在國(guó)內(nèi)外發(fā)展之迅速、應(yīng)用領(lǐng)域之廣、市場(chǎng)前景之大。（ 3）通過(guò)此次的設(shè)計(jì)，使我對(duì)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(dòng)手能力。（ 4）通過(guò)次次的設(shè)計(jì)，使我體會(huì)到堅(jiān)持不懈的毅力對(duì)完成一件事情起著巨大的作用。（ 5）通過(guò)此次的設(shè)計(jì)，使我深刻的體會(huì)到團(tuán)隊(duì)合作精神的重要性及相互討論過(guò)程中的樂(lè)趣。參考文獻(xiàn) 1. 歐陽(yáng)俊 .基于 BL410 的指端脈搏波采集系統(tǒng)應(yīng)用研究 . 11 卷第 2 期 2. 韓文波 .光電式脈搏波監(jiān)測(cè)系統(tǒng) .長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械學(xué)院學(xué)報(bào) . 22 卷第 4 期 3. 朱國(guó)富，廖明濤，王博亮 .袖珍式脈搏波測(cè)量?jī)x .電子技術(shù)應(yīng)用 . 1 期 4. 劉云麗，徐可欣等 .微功耗光電式脈搏測(cè)量?jī)x .電子測(cè)量技術(shù) . 5. 程詠梅，夏雅琴，尚嵐 .人體脈搏波信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng) .北京生物醫(yī)學(xué)工程 . 25 卷 6. 劉文，楊欣，張鎧麟 .基于 AT89C2051 單片機(jī)的指脈檢測(cè)系統(tǒng)的研究 .醫(yī)療裝備 .2020 7. 張毅坤 .單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用 . 西安電子科技大學(xué)出版社 . 第 1 版 8．任為民 .電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) . 中央廣播電視大學(xué)出版社 .1997 年 5 月第 1 版 9. 朱月秀 .單片機(jī)原理與應(yīng)用 .科學(xué)出版社 . 10. 李世馨 .模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) .高等教育出版社 . 3 第 36 頁(yè) 結(jié)束語(yǔ) 脈搏檢測(cè)中關(guān)鍵技術(shù)是傳感器的設(shè)計(jì)與傳感器輸出的微弱信號(hào)提取問(wèn)題 , 本文設(shè)計(jì)的脈搏波檢測(cè)系統(tǒng)以光電檢測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ)，并采用了脈沖振幅光調(diào)制技術(shù)消除周圍雜散光、暗電流等各種干擾的影響。并利用過(guò)采樣技術(shù)和數(shù)字濾波等數(shù)字信號(hào)處理方法，代替實(shí)現(xiàn)模擬電路中的放大濾波電路的功能。本系統(tǒng)模擬電路簡(jiǎn)單，由 ADC841 芯片實(shí)現(xiàn)脈搏信號(hào)采集，信號(hào)處理和脈搏次數(shù)的計(jì)算等功能，因此體積小，功耗低，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)脈搏波的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)并可實(shí)現(xiàn)與上位機(jī) (PC 機(jī) )的實(shí)時(shí)通訊 , 因此可作為多參數(shù)病人中心監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的一個(gè)模塊完成心率檢測(cè) 和脈搏波形顯示。 當(dāng)該放大器用于集群脈搏測(cè)量?jī)x時(shí)，一定要注意不同信號(hào)通道之間的相互影響，建議把各個(gè)放大器的電源分開(kāi)。此外，測(cè)量通道需要一個(gè)開(kāi)關(guān)電路，當(dāng)指夾懸空時(shí)，這個(gè)開(kāi)關(guān)電路關(guān)閉單穩(wěn)態(tài)電路，切斷信號(hào)通路，防止亂計(jì)。幾年的生產(chǎn)實(shí)踐證明，該放大處理電路穩(wěn)定可靠。下面是筆者在設(shè)計(jì)中獲得的一些體會(huì)。采用二級(jí)放大好于三級(jí)放大，個(gè)別三級(jí)放大電路板的零點(diǎn)漂移大得足以達(dá)到滿幅，使得測(cè)量不準(zhǔn)確。每個(gè)單級(jí)放大器放大倍數(shù)最好不要大于30，以免自激振蕩。本信號(hào)放大器的高頻轉(zhuǎn)折頻率由 C0 C0 R0 R08 和 R06 決定， C0C04 通常選聚丙烯電容器或聚碳酸酯電容器， R0 R08 和 R06 通常選金屬膜五色環(huán)電阻。 IClA、 R02 和 R03 組成電壓跟隨器，設(shè)計(jì)值為 ，精確度由 R02 和 R03 決定，最好用金屬膜五色環(huán)電阻器。隔直電容器 C03 的漏電要小，選用鉭電解電容器為佳。 IClA 和 IC1B要選用偏置電流小、輸入失調(diào)電壓小的運(yùn)算放大器?？紤]到性價(jià)比，筆者使用了 TLC2264和 TLC2262。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力。我覺(jué)得做畢業(yè)設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，平時(shí)看課本時(shí)，有時(shí)問(wèn)題老是弄不懂， 做完設(shè)計(jì)，那些問(wèn)題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如 PLC 的功能，平時(shí)看課本，這次看了，下次就忘了，主要是因?yàn)闆](méi)有動(dòng)手實(shí)踐過(guò)吧！認(rèn)識(shí)來(lái)源于實(shí)踐，實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的動(dòng)力和最終目的，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。作為畢業(yè)的學(xué)生，能夠搞這樣的關(guān)于 PLC 技術(shù)的設(shè)計(jì)，確實(shí)從中學(xué)到了很多的知識(shí)。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)方面，打破了以往單純?yōu)榻鉀Q問(wèn)題的觀念，樹(shù)立了良好的項(xiàng)目設(shè)計(jì)思想。在內(nèi)容設(shè)計(jì)方面，比較深入的學(xué)習(xí)了 PLC 方面的知識(shí)，補(bǔ)充了自己知識(shí)上的不足，更重要的是給自己找到了一個(gè)發(fā)展的方向。 第 37 頁(yè) 在這個(gè)過(guò)程中，受到了我們老師和同學(xué)的熱切關(guān) 注和耐心輔導(dǎo)，特別 李建榮 老師對(duì)我 進(jìn)行了系統(tǒng)的講解和指導(dǎo)，對(duì)設(shè)計(jì)提出了很多建設(shè)性的意見(jiàn)及建議，對(duì)我的設(shè)計(jì)起到了指導(dǎo)性和決定性的作用，使我深刻的體會(huì)到了良師益友給我?guī)?lái)的幫助，在此表示深深的感謝！感謝 李建榮老師 給了我們這個(gè)機(jī)會(huì)去更深層次的學(xué)習(xí)對(duì)于 PLC 的理解能力和分析設(shè)計(jì)能力，感謝這次畢業(yè)設(shè)計(jì)帶給我的豐收的碩果，感覺(jué)系統(tǒng)的總結(jié)了 3 年來(lái)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)很有用途，同時(shí)激發(fā)了我對(duì)于 PLC 這個(gè)領(lǐng)域的極大興趣，我將以此為起點(diǎn)，去更加努力的學(xué)習(xí)深造爭(zhēng)做PLC 領(lǐng)域的專業(yè)人才，為自己爭(zhēng)光，為母校添彩。 第 38 頁(yè) 附錄 1 脈搏測(cè)量?jī)x電路原理圖 第 39 頁(yè) 附錄 2 程序源代碼 include unsigned char i,j,t,m,DelayTime,DispBuf[3]； unsigned int n,mb； unsigned char code BitTab[3]={0xf7,0xef,0xdf}； //位驅(qū)動(dòng)碼 unsigned char code DispTab[10]={0x81,0xcf,0x92,0x86,0xcc,0xa4,0xa0,0x8f,0x80,0x84}； //字形碼 sbit P3_0=P3^0； void delay(DelayTime)； main() //主程序 { TMOD=0x01； //定時(shí)器 T0 工作于方式 1 TH0=0xec； TL0=0x78； //T0 定時(shí)時(shí)間為 5ms IE=0X83； //開(kāi)中斷 IT0=1； //外部中斷 0 為邊沿觸發(fā)方式 TR0=1； //開(kāi)定時(shí)器 T0 for( ) //脈搏指示燈控制 { if(P3_0==0) { delay(200)。 P3_0=1。 } } } external0() interrupt 0//外部中斷服務(wù)程序 第 40 頁(yè) { P3_0=0； //點(diǎn)亮指示燈 if(n==0) mb=0； else mb=12020/n； //計(jì)算每分鐘脈搏數(shù) DispBuf[2]=mb%10； //取個(gè)位數(shù) mb=mb/10。 DispBuf[1]=mb%10； //取十位數(shù) DispBuf[0]=mb/10； //取百位數(shù) n=0； } Timer0() interrupt 1 //定時(shí)中 斷服務(wù)程序 { TH0=0xec； TL0=0x78； t=BitTab[j]； //取位值 P3=P3|0x38； // 送 1 P3=P3amp。t； // 輸出取出的位值 t=DispBuf[j]； //取出待顯示的數(shù) t=DispTab[t]； //取字形碼 P1=t； //字型碼由 P3 輸出顯示 j++； //j 作為數(shù)碼管的計(jì)數(shù)器 ,取值 02,顯示程序通過(guò)它確認(rèn)顯示哪個(gè)數(shù)碼管 if(j==3) j=0； n++； if(n==2020) //10 秒鐘測(cè)不到心率 ,n 復(fù)位 n=0； } void delay(DelayTime)//延時(shí)子程序 第 41 頁(yè) { for(； DelayTime0； DelayTime) { for(i=0； i250； i++)； }