【導(dǎo)讀】脈搏測量儀在我們的日常生活中已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用。為了提高脈搏測量儀的簡。便性和精確度，本課題設(shè)計了一種基于51單片機的脈搏測量儀。心，以紅外發(fā)光二極管和光敏三極管為傳感器，并利用單片機系統(tǒng)內(nèi)部定時器來計算時間，系統(tǒng)運行中能顯示脈搏次數(shù)和時間，系統(tǒng)停止運行時，能夠顯示總的脈搏次數(shù)和時間。經(jīng)測試，系統(tǒng)工作正常，達到設(shè)計要求。

　　

【正文】 示出你的心率和測試的時間，非常方便。如果偶爾出現(xiàn)不穩(wěn)的情況，請按復(fù)位鍵對系統(tǒng)進行復(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)計中采用模塊化設(shè)計，所以方便了對各電路功能模塊的逐級測試。 斷開兩部分的連接點，先調(diào)試 MCU部分。試著輸入一系列脈沖（用適當?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管之間搖擺，借助示波器觀察波形效果如何。 單片機軟件先在最小系統(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行整體測試，使系統(tǒng)的功能得以實現(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)整形輸出后檢測到的脈沖還是很弱，在確定電路沒有問題的情況下，加強信號的放大倍數(shù)，調(diào)整電阻 R23和 R27的阻值。 根據(jù)晶體振蕩頻率計算出內(nèi)部定時器的基本參數(shù)，通過運行一段時間可通過秒表來校正后 ,看時間誤 差的量 ,以這個量為依據(jù)改變程序中的內(nèi)部定時器基本參數(shù) ,就可使時鐘調(diào)準確。 首先檢查交流電源部分，有無交流，若無則可能保險管或變壓器燒壞，如有繼續(xù)查直流有無，如無則電源已燒壞，可更換解決。 ，脈搏次數(shù)沒有增加 可能是前置放大級有問題，可采用更換的辦法判斷并排除。 , 但測量值不穩(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)過測試，全部使用 5V電壓也是可 行的。 系統(tǒng)檢驗 32 系統(tǒng)上電后等待測試狀態(tài)，如圖 ： 圖 測量中顯示的數(shù)據(jù)，如圖 所示： 圖 測量結(jié)束后顯示的脈搏次數(shù)，如圖 所示： 33 圖 誤差分析 實際的脈搏次數(shù) 測量得出脈搏次數(shù) 1 測量得出脈搏次數(shù) 2 測量得出脈搏次數(shù) 3 測量得出脈搏次數(shù) 4 測量得出脈搏次數(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：實際的脈搏次數(shù)以聽診器測出的脈搏次數(shù)為參考值。 由于傳感器和其他器件本身并非理想線性，實測數(shù)據(jù)進行了線性補償。 由均方差公式得： 2( 1)()nS sqrnnXX?????????= 誤差分析：經(jīng)校準，非線性補償后，誤差已基本達到要求。34 總結(jié) 單片機近 20年的飛速發(fā)展，儼然已成為計算機發(fā)展和應(yīng)用的一個重要方面。 另一方面，單片機應(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) 計思想和設(shè)計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路 實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已 能用單片機通過軟件方法來實現(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單片機作為單片機的主流，隨著集成技術(shù)的發(fā)展，51系列單片機繼承和發(fā)展了 MCS51系列的技術(shù)特色，有逐漸取而代之之勢。 本設(shè)計主要是 51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。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，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，在近一個學期的時間里，認真收集有關(guān)資料，并做相關(guān)的整理和閱讀，為這次的設(shè)計做好充分的準備。經(jīng)過這次畢設(shè)，我收獲了很多，具體總結(jié)如下：（ 1）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備，不應(yīng)該盲目的只為了完成任務(wù)而被動的學習。（ 2）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。（ 3）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。（ 4）通過次次的設(shè)計，使我體會到堅持不懈的毅力對完成一件事情起著巨大的作用。（ 5）通過此次的設(shè)計，使我深刻的體會到團隊合作精神的重要性及相互討論過程中的樂趣。參考文獻 1. 歐陽俊 .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)測系統(tǒng) .長春光學精密機械學院學報 . 22 卷第 4 期 3. 朱國富，廖明濤，王博亮 .袖珍式脈搏波測量儀 .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量儀 .電子測量技術(shù) . 5. 程詠梅，夏雅琴，尚嵐 .人體脈搏波信號檢測系統(tǒng) .北京生物醫(yī)學工程 . 25 卷 6. 劉文，楊欣，張鎧麟 .基于 AT89C2051 單片機的指脈檢測系統(tǒng)的研究 .醫(yī)療裝備 .2020 7. 張毅坤 .單片微型計算機原理及應(yīng)用 . 西安電子科技大學出版社 . 第 1 版 8．任為民 .電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計 . 中央廣播電視大學出版社 .1997 年 5 月第 1 版 9. 朱月秀 .單片機原理與應(yīng)用 .科學出版社 . 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 結(jié)束語 脈搏檢測中關(guān)鍵技術(shù)是傳感器的設(shè)計與傳感器輸出的微弱信號提取問題 , 本文設(shè)計的脈搏波檢測系統(tǒng)以光電檢測技術(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。并利用過采樣技術(shù)和數(shù)字濾波等數(shù)字信號處理方法，代替實現(xiàn)模擬電路中的放大濾波電路的功能。本系統(tǒng)模擬電路簡單，由 ADC841 芯片實現(xiàn)脈搏信號采集，信號處理和脈搏次數(shù)的計算等功能，因此體積小，功耗低，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。本系統(tǒng)可實現(xiàn)脈搏波的實時存儲并可實現(xiàn)與上位機 (PC 機 )的實時通訊 , 因此可作為多參數(shù)病人中心監(jiān)護系統(tǒng)的一個模塊完成心率檢測 和脈搏波形顯示。 當該放大器用于集群脈搏測量儀時，一定要注意不同信號通道之間的相互影響，建議把各個放大器的電源分開。此外，測量通道需要一個開關(guān)電路，當指夾懸空時，這個開關(guān)電路關(guān)閉單穩(wěn)態(tài)電路，切斷信號通路，防止亂計。幾年的生產(chǎn)實踐證明，該放大處理電路穩(wěn)定可靠。下面是筆者在設(shè)計中獲得的一些體會。采用二級放大好于三級放大，個別三級放大電路板的零點漂移大得足以達到滿幅，使得測量不準確。每個單級放大器放大倍數(shù)最好不要大于30，以免自激振蕩。本信號放大器的高頻轉(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)電壓小的運算放大器?？紤]到性價比，筆者使用了 TLC2264和 TLC2262。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，加強了我動手、思考和解決問題的能力。我覺得做畢業(yè)設(shè)計同時也是對課本知識的鞏固和加強，平時看課本時，有時問題老是弄不懂， 做完設(shè)計，那些問題就迎刃而解了。而且還可以記住很多東西。比如 PLC 的功能，平時看課本，這次看了，下次就忘了，主要是因為沒有動手實踐過吧！認識來源于實踐，實踐是認識的動力和最終目的，實踐是檢驗真理的唯一標準。作為畢業(yè)的學生，能夠搞這樣的關(guān)于 PLC 技術(shù)的設(shè)計，確實從中學到了很多的知識。在項目設(shè)計方面，打破了以往單純?yōu)榻鉀Q問題的觀念，樹立了良好的項目設(shè)計思想。在內(nèi)容設(shè)計方面，比較深入的學習了 PLC 方面的知識，補充了自己知識上的不足，更重要的是給自己找到了一個發(fā)展的方向。 第 37 頁 在這個過程中，受到了我們老師和同學的熱切關(guān) 注和耐心輔導(dǎo)，特別 李建榮 老師對我 進行了系統(tǒng)的講解和指導(dǎo)，對設(shè)計提出了很多建設(shè)性的意見及建議，對我的設(shè)計起到了指導(dǎo)性和決定性的作用，使我深刻的體會到了良師益友給我?guī)淼膸椭诖吮硎旧钌畹母兄x！感謝 李建榮老師 給了我們這個機會去更深層次的學習對于 PLC 的理解能力和分析設(shè)計能力，感謝這次畢業(yè)設(shè)計帶給我的豐收的碩果，感覺系統(tǒng)的總結(jié)了 3 年來所學的專業(yè)知識很有用途，同時激發(fā)了我對于 PLC 這個領(lǐng)域的極大興趣，我將以此為起點，去更加努力的學習深造爭做PLC 領(lǐng)域的專業(yè)人才，為自己爭光，為母校添彩。 第 38 頁 附錄 1 脈搏測量儀電路原理圖 第 39 頁 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； //定時器 T0 工作于方式 1 TH0=0xec； TL0=0x78； //T0 定時時間為 5ms IE=0X83； //開中斷 IT0=1； //外部中斷 0 為邊沿觸發(fā)方式 TR0=1； //開定時器 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 { P3_0=0； //點亮指示燈 if(n==0) mb=0； else mb=12020/n； //計算每分鐘脈搏數(shù) DispBuf[2]=mb%10； //取個位數(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)碼管的計數(shù)器 ,取值 02,顯示程序通過它確認顯示哪個數(shù)碼管 if(j==3) j=0； n++； if(n==2020) //10 秒鐘測不到心率 ,n 復(fù)位 n=0； } void delay(DelayTime)//延時子程序 第 41 頁 { for(； DelayTime0； DelayTime) { for(i=0； i250； i++)； }