【導(dǎo)讀】面)；二是信號(hào)檢測(cè)與分析。從發(fā)表的文獻(xiàn)來(lái)看,國(guó)外在前一方面做了大量的研。究,也早于國(guó)內(nèi)學(xué)者;而國(guó)內(nèi)在后一方面的研究多于國(guó)外。用脈搏記錄儀器描繪脈搏波圖像已有百余年的歷史。1860年法國(guó)人研制了。杠桿脈搏描記器，成為現(xiàn)代脈象描記的基礎(chǔ)。脈象儀的總體構(gòu)成包括脈象信號(hào)。我國(guó)醫(yī)務(wù)界約從50年代初就開始了用。西方傳來(lái)的脈搏描記技術(shù)，使脈象圖形化。從測(cè)量原理上講，脈象傳感器可分。為機(jī)械式、壓電式、光電容式等多種。目標(biāo)信號(hào)檢測(cè)的關(guān)鍵是提取信號(hào)的特征。在實(shí)際中,目標(biāo)信號(hào)總是淹沒在。得多,這就需要進(jìn)行有效的信號(hào)處理。有成效的應(yīng)用,但是受人為的影響因素較大,測(cè)量精度不高。取生物信息并將其轉(zhuǎn)換成易于測(cè)量和處理信號(hào)的一個(gè)關(guān)鍵器件。光電式脈搏傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)損傷、可重復(fù)好等優(yōu)點(diǎn),本文討論的就是基于光電式脈搏傳感器的設(shè)計(jì)和具體實(shí)現(xiàn)。、根據(jù)系統(tǒng)的功能要求確定選用的元器件；

　　

【正文】 DS1302 在任何數(shù)據(jù)傳送時(shí)必須先初始化，把 RST 腳置為高電平，然后把 8位地址和命令字裝入移位寄存器，數(shù)據(jù)在 SCLK 的上升沿被輸入。無(wú)論是讀周期還是寫周期，開始 8 位指定 40 個(gè)寄存器中哪個(gè)被訪問到。在開始 8 個(gè)時(shí)鐘周期，把命令字節(jié)裝入移位寄存器之后，另外的時(shí)鐘周期在讀操作時(shí)輸出數(shù)據(jù)，在寫操作時(shí)寫入數(shù) 據(jù)。時(shí)鐘脈沖的個(gè)數(shù)在單字節(jié)方式下為 8 加 8，在多字節(jié)方式下為 8 19 加字節(jié)數(shù)，最大可達(dá) 248 字節(jié)數(shù)。 如果在傳送過程中置 RST 為低電平，則會(huì)終止本次數(shù)據(jù)傳送，并且 I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在 VCC = 之前， RST 腳必須保持低電平。只有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平。 DS1302 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 38所示。 圖 38 DS1302 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 DS1302 的引腳排列 ,其中 VCC1 為后備電源， VCC2 為主電源。在主電源關(guān)閉的情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。 DS1302 由 VCC1 或 VCC2 兩者中的較大者供電。當(dāng) VCC2 大于 Vcc1＋ 時(shí)， VCC2 給 DS1302 供電。當(dāng) VCC2 小于 VCC1時(shí)， DS1302 由 VCC1 供電。 X1 和 X2 是振蕩源，外接 晶振。 RST 是復(fù)位 /片選線，通過把 RST 輸入驅(qū)動(dòng)置高電平來(lái)啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳送。 RST 輸入有兩種功能：首先， RST 接通控制邏輯，允許地址 /命令序列送入移位寄存器；其次，RST 提供終止單字節(jié)或多字節(jié)數(shù)據(jù)的傳送手段。當(dāng) RST 為高電平時(shí)，所有的數(shù)據(jù)傳送被初始化，允許對(duì) DS1302 進(jìn)行操作。如果在傳送過程中 RST 置為低電平，則會(huì)終止此次數(shù) 據(jù)傳送， I/O 引腳變?yōu)楦咦钁B(tài)。上電運(yùn)行時(shí)，在 VCC≥，RST 必須保持低電平。只有在 SCLK 為低電平時(shí)，才能將 RST 置為高電平。 I/O為串行數(shù)據(jù)輸入輸出端 (雙向 )。 SCLK 始終是輸入端。圖 39 為 DS1302 的引腳 示意 圖 。 20 圖 39 DS1302 引腳示意圖 VCC， GND直流電源通過這兩個(gè)引腳提 供給該器件， VCC 為 +5V 輸入，當(dāng)提供的 5V 電源在正常范圍內(nèi)器件能充分地被訪問，能對(duì)器件讀寫數(shù)據(jù)。當(dāng) 3V 的電池被連至該器件且 VCC 低于 VBAT 時(shí)，對(duì)器件的讀寫被禁止，而計(jì)時(shí)功能照常進(jìn)行，不受低輸入電壓的影響。當(dāng) Vcc 降到低于 VBAT，則 RAM 區(qū)和計(jì)時(shí)器將被切換到外部電源 VBAT 來(lái)供電（名義上 VBAT 為 直流電源）。VBAT電池輸入引腳?？梢允侨我鈽?biāo)準(zhǔn)的 3V 鋰電池或其它電源。為了器件能夠正常工作，電池電壓必須限制在 ～ 之間。事實(shí)上，寫保護(hù)帶電壓被內(nèi)部電路設(shè)置為 VBAT。 表 32 DS1302 引腳功能表 引腳號(hào) 引腳名稱 功能 1 VCC2 主電源 2， 3 X1， X2 振蕩源，外接 32768HZ 晶振 4 GND 地線 5 RST 復(fù)位 /片選線 6 I/O 串行數(shù)據(jù)輸入 /輸出端（雙向） 7 SCLK 串行數(shù)據(jù)輸入端 8 VCC1 后備電源 DS1302 內(nèi)部 RTC 和 RAM 地址分配 DS1302 的 RTC 與 RAM 寄存器的地址分配如圖 310 所示。 RTC 寄存器地址位于 00H 到 07h 處。 RAM 寄存器地址位于 08h~3Fh。在多字節(jié)存取中，當(dāng)?shù)刂分羔樀竭_(dá) 3Fh，即 RAM 空間的最后一個(gè)單元，則下一個(gè)操作地址將翻卷到 00h，即時(shí)鐘空間的開頭。 21 圖 310 DS1302 地址分配圖 DS1302 的控制字如圖 311 所示?？刂谱止?jié)的最高有效位（位 7）必須是邏輯1；如果它為邏輯 0，則不能把數(shù)據(jù)寫入到 DS1302 中。位 6 如果為 0，則表示存取日歷時(shí)鐘數(shù)據(jù)；為 1 表示存取 RAM 數(shù)據(jù)。位 5～ 1（ A4～ A0）指示操作單元的地址。最低有效位（位 0）如為 0，表示要進(jìn)行寫操作；為 1 表示進(jìn)行讀操作?？刂谱止?jié)總是從最低位開始輸入 /輸出。 圖 311 控制字節(jié)的含義 為了提高對(duì) 32 個(gè)地址的尋址能力（地址 /命令位 1～ 5＝邏輯 1），可以把時(shí)鐘/日歷或 RAM 寄存器規(guī)定為多字節(jié)（ burst）方式。位 6 規(guī)定時(shí)鐘或 RAM，而位 0規(guī)定讀或?qū)憽Ｔ跁r(shí)鐘 /日歷寄存器中的地址 9～ 31 或 RAM 寄存器中的地址 31 不能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。在多字節(jié)方式中，讀或?qū)憦牡刂?0 的位 0 開始。必須按數(shù)據(jù)傳送的次序?qū)懽钕鹊?8 個(gè)寄存器。但是，當(dāng)以多字節(jié)方式寫 RAM 時(shí)，為了傳送數(shù)據(jù)不必寫所有 31 字節(jié)。不管是否寫了全部 31 字節(jié)，所寫的每一字節(jié)都將傳送至 RAM。數(shù)據(jù)讀寫程序如圖 312 所示。 圖 312 數(shù)據(jù)讀寫程序 22 通過讀取正確的寄存器字節(jié)能獲得正確的時(shí)鐘和日歷信息，實(shí)時(shí)時(shí)鐘寄存器如表 33 所示。通過寫入正確的寄存器字節(jié)能夠設(shè)置或者初始化時(shí)鐘和日歷。時(shí)鐘和日歷寄存器中的內(nèi)容均采用 BCD 碼格式，時(shí)鐘寄存器 00h 的位 7 是時(shí)鐘停止位，當(dāng)該位被設(shè)置為 1 時(shí)，晶振失效，當(dāng)該位被清零時(shí)，晶振使能。所以，在初始化程序中，使能晶振（ CH 位 =0）是很重要的。 DS1302 可以運(yùn)行在 12 小時(shí)或 24 小時(shí)模式，小時(shí)寄存器的位 7 被定義為作為 12 小時(shí)或 24 小時(shí)模式選擇位。當(dāng)該位為高時(shí)選擇 12 小時(shí)模式，采用 12 小時(shí)模式時(shí)，位 5 是 AM/PM 標(biāo)志位，該位為 1 表示 PM。當(dāng)采用 24 小時(shí)模式時(shí)，位 5 是第二個(gè) 10 小時(shí)位（ 20～ 23 小時(shí)）。當(dāng)總線開始工作時(shí)，當(dāng)前的時(shí)間信息被傳送給一串二級(jí)寄存器，時(shí)間信息然后從這些二級(jí)寄存器中讀取，而時(shí)鐘照常運(yùn)行。當(dāng)在讀過程中，主寄存器內(nèi)容發(fā)生變化時(shí)，這樣可以避免再次讀寄存器的必要性。 DS1302 共有 12 個(gè)寄存器，其中有 7 個(gè)寄存器與日歷、時(shí)鐘相關(guān)，存放的數(shù)據(jù)位為 BCD 碼形式，其日歷、時(shí)間寄存器及其控制字見表 32，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作。 表 33 DS1302 的日歷、 時(shí)鐘寄存器及其控制字 寄存器名 命令字 取值 范圍 各位內(nèi)容 寫操作 讀操作 7 6 5 4 3 2 1 0 秒寄存器 80H 81H 0059 CH 10SEC SEC 分鐘寄存器 82H 83H 0059 0 10MIN MIN 小時(shí)寄存器 84H 85H 0112 或 0023 2/ 24 0 10AP HR HR 日期寄存器 86H 87H 0128,29, 30,31 0 10DATE DATE 月份寄存器 88H 89H 0112 0 0 0 IOM MONTH 周 日寄存器 8AH 8BH 0107 0 0 0 0 0 DAY 年份寄存器 8CH 8DH 0099 10YEAR YEAR 時(shí)鐘暫停：秒寄存器的位 7 定義位時(shí)鐘暫停位。當(dāng)它為 1 時(shí)， DS1302 停止振蕩，進(jìn)入低功耗的備份方式。通常在對(duì) DS1302 進(jìn)行寫操作時(shí)（如進(jìn)入時(shí)鐘調(diào)整程序），停止振蕩。當(dāng)它為 0 時(shí)，時(shí)鐘將開始啟動(dòng)。 AMPM/1224[小 ]時(shí)方式： [小 ]時(shí)寄存器的位 7 定義為 12 或 24[小 ]時(shí)方式選擇位。它為高電平時(shí)，選擇 12[小 ]時(shí)方式。在此方式下，位 5 是 AM/PM 位，此位是高電平時(shí)表示 PM， 低電平表示 AM，在 24[小 ]時(shí)方式下，位 5 為第二個(gè) 10[小 ]時(shí)位（ 20～ 23h）。 DS1302 控制寄存器用來(lái)控制 SQW/OUT 引腳的操作。 OUT：輸出控制。當(dāng)方波輸出失效時(shí)，該位控制 SQW/OUT 引腳的輸出。如果 SQWE=0，若 OUT=1 則 SQW/OUT 引腳的邏輯電平為 1，而 OUT=0 則SQW/OUT 引腳的邏輯電平為 0。 SQWE：方波使能。當(dāng)該位被設(shè)置為邏輯 1 時(shí)，使能晶振輸出，方波輸出的頻率由 RS1 和 RS0 位的值來(lái)確定。當(dāng)方波輸出的頻率設(shè)為 1Hz，則時(shí)鐘寄存器內(nèi)容將在方波的下降沿更 新。 表 34 方波輸出頻率 23 RS1 RS0 SQW OUTPUT FREQUENCY 0 0 1 Hz 0 1 KHz 1 0 KHz 1 1 KHz RS:速率選擇。當(dāng)方波輸出使能時(shí)，這些位控制方波輸出的頻率。表 35 列出了方波頻率與 RS 位的值的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 DS1302時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片 DS1302 采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護(hù)電源提供可編程的充電功能，也可以關(guān)閉充電功能，芯片采用 晶振 。單片機(jī)通過時(shí) 序可以讀出時(shí)鐘芯片內(nèi)部的相關(guān)時(shí)間信息， DS1302 的時(shí)鐘電路如圖 313 所示。 VCC21X12X23GND4CE5I/O6SCLK7VCC18U2DS130210KR2+5V12Y1BT13V 圖 313 DS1302 時(shí)鐘電路 24 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì) 開 始初 始 化判 斷 是 否 按 下功 能 鍵 ？設(shè) 置 時(shí) 間 和 脈 搏 上下 限 等 參 數(shù)是 否 按下 測(cè) 量 按 鍵 ？開 啟 定 時(shí) 器測(cè) 量 脈 搏 信 號(hào)計(jì) 算 出 脈 搏 數(shù)并 在 液 晶 上 顯 示判 斷 是 否 超過 脈 搏 上 限或 下 限 ？驅(qū) 動(dòng) 蜂 鳴 器 報(bào) 警判 斷 是 否 按 下停 止 按 鍵 ？關(guān) 閉 蜂 鳴 器是否否是是否是否 圖 41 系統(tǒng)流程圖 主程序流程圖如圖 41 所示，單片機(jī)上電后先進(jìn)行初始化，清楚一些參數(shù)的初值，然后等待用戶按下對(duì)應(yīng)的按鍵并進(jìn)入對(duì)應(yīng)的功能， 如果是則進(jìn)入設(shè)置鬧鐘和時(shí)間以及脈搏上下限等參數(shù)，每個(gè)循環(huán)都會(huì)判斷用戶是否按下測(cè)量按鍵，按下則開啟定時(shí)器測(cè)量脈搏信號(hào)，在測(cè)量過程中時(shí)刻判斷用戶是否按下停 止按鍵，按下的停止計(jì)數(shù)，否則繼續(xù)測(cè)量，測(cè)量完成后計(jì)數(shù)出等效一分鐘的脈搏次數(shù)，并顯示出來(lái) ,然后判斷是否超過用戶設(shè)定的上限次數(shù)和下限次數(shù)，有則驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，沒有則取消報(bào)警 . 25 調(diào) 用 自 定 義字 庫(kù)設(shè) 置 D D R A M 地址 ， 在 第 一行 顯 示設(shè) 置 顯 示 數(shù)據(jù) 首 地 址循 環(huán) 量 設(shè) 置取 字 符 代 碼循 環(huán) 完 ？設(shè) 置 D D R A M 地址 ， 在 第 一行 顯 示設(shè) 置 顯 示 數(shù)據(jù) 首 地 址循 環(huán) 量 設(shè) 置取 字 符 代 碼循 環(huán) 完 ？結(jié) 束 圖 42 LCD1602 初始化子函數(shù)流程圖 首先先調(diào)用液晶自定義的字庫(kù)，設(shè)置好 DDRAM 地址后在第一行顯示，根據(jù)程序中的數(shù)據(jù)設(shè)置顯示數(shù)據(jù)的首地址并設(shè)置循環(huán)量，在循環(huán)過程中不斷的取字符代碼直到終止，第二行的顯示過程同一行的顯示過程一樣，兩行顯示完畢后便結(jié)束子程序。 26 開 始復(fù) 位 端 變 高 啟 動(dòng) 一次 數(shù) 據(jù) 傳 送 工 作寫 命 令 字 節(jié) 一 位SCLK發(fā) 脈 沖夠 8次 嗎 ？寫 數(shù) 據(jù) 字 節(jié) 一 位SCLK發(fā) 脈 沖夠 8次 嗎 ？復(fù) 位 端 變 低結(jié) 束否是否是 圖 43 時(shí)鐘模塊 子函數(shù)流程圖 時(shí)鐘模塊的流程圖如圖 43 所示，一開始先讓時(shí)鐘芯片的復(fù)位引腳置高進(jìn)而啟動(dòng)一次數(shù)據(jù)傳送工作，接著寫一位命令字節(jié)，接著給 SCLK 發(fā)送脈沖信號(hào)，一致循環(huán)直到發(fā)送 8 個(gè)命令字節(jié)為止。接著是寫數(shù)據(jù)進(jìn)時(shí)鐘芯片，首先先寫入一位數(shù)據(jù)字節(jié)，然后給 SCLK 引腳發(fā)送脈沖，一致循環(huán)寫入 8 次，這樣就可以把數(shù)據(jù)寫入，最終使復(fù)位引腳變低，這樣就可以完成一次時(shí)鐘芯片的一次操作。 程序設(shè)計(jì) 原理 軟件任務(wù)分析和硬件電路設(shè)計(jì)結(jié)合進(jìn)行，哪些功能由硬件完成，哪些任務(wù) 由 27 軟件完成，在硬件電路設(shè)計(jì)基本定型后，也就基本上決定下來(lái)了。 軟件任務(wù)分析環(huán)節(jié)是為軟件設(shè)計(jì)做一個(gè)總體規(guī)劃。從軟件的功能來(lái)看可分為兩大類：一類是執(zhí)行軟件，它能完成各種實(shí)質(zhì)性的功能，如測(cè)量，計(jì)算，顯示，打印，輸出控制和通信等，另一類是監(jiān)控軟件，它是專門用來(lái)協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系，在系統(tǒng)軟件中充當(dāng)組織調(diào)度角色的軟件。這兩類軟件的設(shè)計(jì)方法各有特色，執(zhí)行軟件的設(shè)計(jì)偏重算法效率，與硬件關(guān)系密切，千變?nèi)f化。 軟件任務(wù)分析時(shí)，應(yīng)將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個(gè)執(zhí)行模塊進(jìn)行功能定義和接口定義（輸入輸出定義）。在各執(zhí)行模 塊進(jìn)行定義時(shí)，將要牽扯到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類型問題也一并規(guī)劃好。 各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以監(jiān)控程序了。首先根據(jù)系統(tǒng)功能和鍵盤設(shè)置選擇一種 最 適合的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)。相對(duì)來(lái)講，執(zhí)行模塊任務(wù)明確單純，比較容易編程 ， 而監(jiān)控程序較易出問題。這如同當(dāng)一名操作工人比較容易，而當(dāng)一個(gè)廠長(zhǎng)就比較難了。 軟件任務(wù)分析的另一個(gè)內(nèi)容是如何安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊。整個(gè)系統(tǒng)軟件可分為后臺(tái)程序（背景程序）和前臺(tái)程序。后臺(tái)程序指主程序及其調(diào)用的子程序，這類程序?qū)?shí)時(shí)性要求不是太高，延誤幾十 ms 甚至幾百 ms 也沒關(guān)系，故通常將監(jiān)控程序（鍵盤解釋 程序），顯示程序和打印程序等與操作