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基于單片機的人體脈搏檢測系統(tǒng)設(shè)計-wenkub.com

2024-08-25 09:59 本頁面
   

【正文】 //啟動定時器進行下一周期測頻 } void T0ISR( void ) interrupt 1 //定時器 0 溢出中斷服務(wù)函數(shù) { TH0 = 0。 } TH0 = 0。 //停止計數(shù) if(1 != g_flag) { g_Ftmp = g_T0count * 65535。 //每分鐘心跳次數(shù) unsigned int g_CountMinu。 define TF_TIMES 3 //頻率暫存字 unsigned long g_Ftmp。您嚴謹?shù)慕虒W(xué)態(tài)度、樂觀的生活態(tài)度深深地影響著我,是您細心認真地指導(dǎo)我的畢業(yè)設(shè)計,指出我的不足之處,以使我及時修改更正。 感謝學(xué)院、分院的各級領(lǐng)導(dǎo),為我們創(chuàng)造的良好的學(xué)習(xí)氛圍,感謝各位老師和我的朋友,以及電信 0901 班的各位同學(xué)們,你們的關(guān)心與幫助使我能夠更好地成長。 第 29 頁 共 40 頁 參考文獻 [1] 高上凱 . 淺談腦一機接口的發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn) [J].中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報, 2020,26(6): 801803. [2] 楊國忠.生物醫(yī)學(xué)工程的過去、現(xiàn)在和未來 [J].世界醫(yī)療器械, 1995, 1(1). [3] 齊頒揚.醫(yī)學(xué)儀器 [M].北京:高等教育出版社, 1990. [4] 程詠梅,夏雅琴,尚嵐,人體脈搏波信號檢測系統(tǒng) [J].北京生物醫(yī)學(xué)工程, 2020,25( 5): 13. [5] 彭承琳.生物醫(yī)學(xué)傳感器原理及應(yīng)用 [M].高等教育出版社, 2020. [6] 趙茂泰.智能儀器原理及應(yīng)用 [M]. 北京:電子工業(yè)出版社. 2020: 7. [7] 楊福生.電生理信號的檢測 [J].世界醫(yī)療器械, 1996, 2(2). [8] 劉文,楊欣,張鎧麟.基于 AT89C2051 單片機的指脈檢測系統(tǒng)的研究 [J].醫(yī)療裝備, 2020, 9: 214. 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Pearson Education India, 2020. 第 31 頁 共 40 頁 致謝 四年大學(xué)生活即將結(jié)束,在這四年中,我收獲了知識,收獲了友誼,更收獲了為人處事的道理。( 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。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,壓電傳感器靈敏度不夠高, 液晶屏 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。 圖 顯示程序流程圖 顯示子程序 取結(jié)果 顯示測試中的脈搏數(shù) 延時 返回 第 28 頁 共 40 頁 5 總結(jié)與展望 本設(shè)計主要是 51 單片機在脈搏測試系統(tǒng)中的應(yīng)用。 //H 數(shù)據(jù), L 指令 sbit RW = P2^6。 從中斷程序中取得結(jié)果后,顯示測試中的脈搏次數(shù) 。 T1 中斷采用邊沿觸發(fā)方式,當處于測量狀態(tài)的時候來一個脈沖,脈搏次數(shù)就加一,由 T0 定時一分鐘,累加得出一分鐘的脈搏次數(shù)。 流程如圖 所示。本設(shè)計中,采用 1602[29]字符液晶屏動態(tài)顯示方式來顯示脈搏波動頻率信息。設(shè)置定時 /計數(shù)器 1 屏蔽,定時 /計數(shù)器 0工作方式為 16 位計數(shù)器,并對中斷做出定義 [28]。同時該芯片還具有 PDIP、 TQFP 和 PLCC 等三種封裝形式,以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 AT89S51[27]是一個低功耗,高性能 CMOS 8 位單片機,片內(nèi)含 4k Bytes ISP(Insystem programmable)的可反復(fù)擦寫 1000 次的 Flash 只讀程序存儲器,器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造,兼容標準 MCS51 指令系統(tǒng)及 80C51 引腳結(jié)構(gòu),芯片內(nèi)集成了通用 8 位中央處理器和 ISP Flash 存儲單元,功能強大的微型計算機的 AT89S51 可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。在前面的電路中,脈搏信號被轉(zhuǎn)化為 5V左右的信號,經(jīng)過實驗驗證,脈搏信號在本級可以被轉(zhuǎn)化為能被單片機識別的數(shù)字信號。使用由 555 芯片構(gòu)成的施密特觸發(fā)器,結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,因此選用 555 芯片來完成該項任務(wù)。 方案一 : 使用三極管進行整形 . 第 19 頁 共 40 頁 圖 三極管整形電路 方案二:使用施密特觸發(fā)器 [25]來實現(xiàn)整形。同時,設(shè)定RF=100K,R1=1K, 由 AVF=1+RFR1 ( 37) 可以得到第二級的放大倍數(shù)為 101 倍 ,可以實現(xiàn)系統(tǒng)所要達到的放大參數(shù)。 第 17 頁 共 40 頁 圖 二階濾波器 第 二級放大電路的設(shè)計 第二級放大采用同相放大器 [24],其電路圖為 圖 同相放大器電路 其閉環(huán)電壓增益 AVF=1+RFR1 ( 33) 輸入 電阻 Ri=ric ( 34) 輸出電阻 R0=0 ( 35) VIR 1RPRFVO——+ 第 18 頁 共 40 頁 平衡電阻 RP=R1//RF ( 36) 其中, ric 為運放本身同相端對地的共模輸入電阻,一般為 108歐姆。符合所要達到的指標。其幅頻特性如圖 所示。 其幅頻特性如圖 所示。 圖 一級放大電路 二階濾波器電路的設(shè)計 由于脈搏信號的頻率在 左右,正常情況下不會出現(xiàn)高于 2HZ 的信號,因此需要設(shè)計一個低通濾波器,用來濾去高頻信號。 表 32 AD620 參數(shù)表 項目 規(guī)格 備注 增益范圍 1~ 1000 只需一個電阻 就可以設(shè)定 電源供應(yīng)范圍 ~ 18V 低耗電量 最大供應(yīng)電流 = 可用電池供電, 方便 運用于便攜式器材 精確度高 40ppm 的最大非線性度; 最大偏置電壓為 50181。 以上電路需要三個運放,在調(diào)試的時候會比較復(fù)雜。 為了達到上述要求 ,并聯(lián)型雙運放放大電路 [21]能滿足其要求 圖 并聯(lián)型雙運放放大電路 前兩個運放為同向比例放大器 ,輸入阻抗很高 ,它對共模信號有很高的抑制比。然后,將放大后的脈搏信號經(jīng)過整形電路將模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號,將脈搏信號轉(zhuǎn)換為同頻率的脈沖。利用人的視覺暫留功能可以看到整個顯示,但必需保證掃描速度足夠快,字符才不閃爍。 ( 1)靜態(tài)顯示:所謂靜態(tài)顯示,就是每一個顯示器都要占用單獨的具有鎖存功能的 I/O 接口用于筆劃段字形顯示。脈搏波動頻率一般為60~ 80 次 /min。 本設(shè)計中,選擇 中斷 方式 。所以,本設(shè)計中選擇周期測量法。其特點是標準頻率信號不是用來填充待測信號的周期,而是與待測信號分別輸入到兩個計數(shù)器進行同步計數(shù)。 ( 1)周期測量法:適用于低頻信 號。這部分電路的框圖如圖 所示。由于傳感器輸出的電壓比較 第 10 頁 共 40 頁 小,在幾毫伏左右,且頻率較低,需要低噪聲,低漂移,高輸入阻抗的放大器,所以選擇使用儀表放大器。而對 51 單片機,本人比較熟悉,所以,本設(shè)計中選擇 51 單片機作為信息處理中心 。它具有結(jié)構(gòu)簡單,價格便宜,易于開發(fā)的特點。該系列單片機的始祖是 Intel 的 8031 單片機,后來隨著 Flash rom 技術(shù)的發(fā)展, 8031 單片機取得了長足的進展,成為目前應(yīng)用最廣泛的 8 位單片機之一,其代表型號是 ATMEL 公司 的 AT89系列,它廣泛應(yīng)用于工業(yè)測控 系統(tǒng)之中。 μ’nSPTM家族的中斷系統(tǒng)支持 10 個中斷向量及 10 余個中斷源,適合實時應(yīng)用領(lǐng)域。micro。 amp。micro。采用的是模塊式集成結(jié)構(gòu),它以amp。圍繞 micro。 AVR 單片機如 LPC2131 等。 ( 1) AVR 單片機 AVR 單片機 [15][16]是 ATMEL 公司生產(chǎn)的單片機。 表 21 壓電陶瓷片輸出電壓測試表 壓力 (N) 輸出電壓 (mV) 由于只需要 4mv5mv 左右的電壓輸出,就可以實現(xiàn)設(shè)計要求 [14]。外部壓力作用于銅片時,壓電陶瓷就可以感受壓力而產(chǎn)生電信號,并最終通過鍍銀層將該信號輸出。 考慮到種種情況,結(jié)合本系統(tǒng)的設(shè)計要求以及經(jīng)費的考慮,最終選擇壓電式傳感器。 缺點:直接與人體相接觸,容易因為人體肌肉的顫動等而產(chǎn)生干擾。缺點 第 7 頁 共 40 頁 是價格非常昂貴,一般均在五百元以上 。 采用反射式的紅外管。指端血管的容積和透光度隨 心搏改變時,將使光電三極管極管收到不同的光強,并由此產(chǎn)生的光電流均隨之作相應(yīng)變化。 目前市場上有一種采用新型高分子壓電材料聚偏氟乙烯研制的壓電傳感器 ,其靈敏度高 ,頻帶范圍好 ,結(jié)構(gòu)簡單
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