【正文】 最后，再次感謝學(xué) 院給了我們機(jī)會(huì) ，以及 電子信息工程系的各位老師和許多的朋友、同學(xué)在各個(gè)方面給予了我很多的幫助和支持，讓我堅(jiān)持到了最后，謝謝你們！ 第 32 頁(yè) 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 . 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 。俗話說(shuō)：磨刀不誤砍柴功。羅素曾說(shuō)：選擇職業(yè)就是選擇你自己的將來(lái)。作為即將走向社會(huì)的我們 又 何嘗不是如此？一個(gè)沒(méi)有規(guī)劃的人生，就象一場(chǎng)沒(méi)有球門的足球賽，一 場(chǎng) 亂踢；一個(gè)沒(méi)有規(guī)劃的人生，就象一葉在茫茫大海上漫無(wú)目標(biāo)的小舟，隨波飄蕩。 古人云：預(yù)則立，不預(yù)則廢。大學(xué) 三 年是我一生的重要階段， 是學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)及提高各方面能力為以謀生發(fā)展的重要階段。在此，向 李建榮老師表示衷心的感謝 ！同時(shí)， 也要感謝學(xué) 院 提供計(jì)算機(jī)等設(shè)施，使我的設(shè)計(jì) 得以順利完成。 第 31 頁(yè) 致 謝 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中， 我的指導(dǎo)老師李建榮老師 給予了我很大的幫助，提供了相關(guān)的資料，對(duì)我的畢設(shè)作品給予了指導(dǎo)和支持。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。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)。而且還可以記住很多東西。 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。 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。 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。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。下面是筆者在設(shè)計(jì)中獲得的一些體會(huì)。此外，測(cè)量通道需要一個(gè)開關(guān)電路，當(dāng)指夾懸空時(shí)，這個(gè)開關(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)。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。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。 DispBuf[1]=mb%10； //取十位數(shù) 第 28 頁(yè) 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。 P3_0=1。所得到的光電脈搏波波形如圖 51所示。 當(dāng)脈搏檢測(cè)系統(tǒng)與中央監(jiān)測(cè)系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，通過(guò)設(shè)置定時(shí)器 T3 的控制寄存器 T3CON 為 86H， T3FD 為 08H，得到 9600 的串口波特率。 脈率計(jì)算程序包括如下步驟：將得到的數(shù)據(jù)以雙字節(jié)存入 ADC841 的 XRAM中（ 2304 字節(jié)）。經(jīng)過(guò)上述對(duì)信號(hào)的解調(diào)，有效去除背景光、雜散光的干擾。人體脈搏正常跳動(dòng)約為 60 次 / 分左右 ,即跳動(dòng)頻率在 1Hz 左右，本系統(tǒng)為了更好的消除 50Hz 工頻干擾，系統(tǒng)以 50Hz 的數(shù)據(jù)輸出率對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行下抽取，抽樣比為 2048。對(duì)這四個(gè)寄存器都進(jìn)行初始化，自動(dòng)裝載值為 0FFCAH。集成于單片機(jī)上的 ADC 由定時(shí)器 2 產(chǎn)生用于 A/D 轉(zhuǎn)換的重復(fù)觸發(fā)信號(hào)，因此需要通過(guò)設(shè)置 T2寄存器重新裝載的值來(lái)獲得 的采樣率，參考信號(hào)取自片上自帶的 基準(zhǔn)電壓，設(shè)置 ADCCON1＝ 0B2H， ADCCON2＝ 00H。由于過(guò)采樣倍數(shù) k 為 64，按每提高 4 倍采樣率就能提高一位分辨率來(lái)計(jì)算，獲得的 ADC 有效分辨率能提高 3位，最后能達(dá)到約 15 位精度，其分辨率可達(dá)到 。 本文選用 ADI 公司的單片機(jī) ADC841，其內(nèi)部集成了速度可達(dá) 400k 的 12 位逐次逼近型 ADC，模擬輸入范圍是 0－ ，則分辨率為 。 第 25 頁(yè) 第 五 章 軟件設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的硬件平臺(tái)的核心為 ADuC841，其片內(nèi)微控制器是一個(gè)優(yōu)化的 單指令周期 8052 閃存 MCU，它的指令系統(tǒng)保持與 8051 指令系統(tǒng)兼容 。本機(jī)采用動(dòng)態(tài)掃描顯示的方式，使用共陽(yáng)數(shù)碼管， 口作三個(gè)數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)掃描位驅(qū)動(dòng)碼輸出，通過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。發(fā)光二極管 VD3作脈搏測(cè)量狀態(tài)顯示，脈搏每跳動(dòng) 一次發(fā)光二極管就點(diǎn)亮一次。 AT89C205 X R C5等組成單片機(jī)電路。脈沖信號(hào)由 F1~F R3~R CC2等組成的低通放大器進(jìn)行放大，再經(jīng)由 F R R C3組成的放大器進(jìn)一步放大，其輸出信號(hào)送給由 F F RP R8 等組成的施密特觸發(fā)器進(jìn)行整形后輸出，輸出的脈沖信號(hào)作為單片機(jī)的外部中斷信號(hào)。 圖 43 電路的原理圖 傳感器主要由紅外線發(fā)射二極管和接收二極管組成，測(cè)量的原理如下：將手指放在紅外線發(fā)射二極管和接收二極管中間，隨著心臟的跳動(dòng)，血管中血液的流量將發(fā)生變化。 整體硬件電路設(shè)計(jì) 電路的原理圖見圖 43。 本文利用 ADμ C841 單片機(jī)內(nèi)部的 12 位 ADC 對(duì)光電轉(zhuǎn)換后的 0～ 的電信號(hào)進(jìn)行采樣，由于本身具有一定的分辨率，要求的過(guò)采樣倍數(shù)不會(huì)太高， ADC的速度可以滿足應(yīng)用。 該濾波器的作用是濾波、抽取和抗混疊。系統(tǒng) 采用 FIR 結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)平均濾波器 ，在過(guò)采樣之后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字抽取濾波。因此量化噪聲電平與采樣頻率成反比，如果提高采樣頻率，則可以降低量化噪聲電平，而由于基帶是固定不變的，因而減少了基帶范圍內(nèi)的噪聲功率，提高了信噪比，從而提高分辨率，并且采樣頻率每提高 4 倍，則信噪比提高 4倍，相當(dāng)于 A/DC 的分辨率提高 1位。 過(guò)采樣技術(shù)的應(yīng)用 所謂過(guò)采樣技術(shù)是指以遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于奈奎斯特 (Nyquist)采樣頻率的頻率對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣的方法。本系統(tǒng)采用過(guò)采樣技術(shù)，通過(guò)對(duì)信號(hào)的高速采樣來(lái)提高采樣精度，相當(dāng)于用高分辨率的 ADC 對(duì)信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，達(dá)到了提高信噪比并改善動(dòng)態(tài)范圍的效果。 A V D DD A C 0＋－O P 4 9 5R 圖 41 發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)電路圖 第 22 頁(yè) 圖 42 光敏二極管的電流電壓轉(zhuǎn)換電路 圖 信號(hào)采集及處理系統(tǒng) 由于光電脈搏波屬于緩慢變化的微弱生理信號(hào)，信噪比低，極易受到環(huán)境噪聲和肢體運(yùn)動(dòng)的干擾。 （ 圖中 S_GND為信號(hào)地，運(yùn)算放大器工作正負(fù)電源為 5V、 0V，為避免信號(hào) 丟失 ，將信號(hào)抬高至 VS_GND=1V。因此，接收電路中應(yīng) 采 用電流電壓變換電路，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。為了保證紅外發(fā)光二極管的光源穩(wěn)定，本文采用運(yùn)放op495 和 NPN 型三極管作為恒流源電路向發(fā)光二極管提供穩(wěn)定的工作電流，光源驅(qū)動(dòng)電路如圖 41 所示。系統(tǒng)對(duì)紅外二極管的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)的頻率選定為工頻整數(shù)倍 400Hz 以降低工頻干擾。為了克服這一問(wèn)題本系統(tǒng)采用脈沖振幅光調(diào)制技術(shù)。 VCCR 2 22 0 kR 2 32 2 kR 2 41kR 2 54 7 0R 2 41 4 .7 kR 1 31MR 2 61 0 kC 2 10 .0 1 u FC 2 00 .1 u FD14 1 4 8D34 1 4 8D24 1 4 8C71uFT39 0 1 4RC2CX1+T4T5R3Q6Q7IC 3 A4 5 2 8RC2CX1+T4T5R3Q6Q7IC 3 B4 5 2 8BVCCVCCVCCCED記數(shù)脈沖 圖 35 波形整形線路圖 第 21 頁(yè) 第 四 章 整體電路分析 光發(fā)射電路 經(jīng)實(shí)驗(yàn)可知 ,采用 GaAs 紅外發(fā)光二極管作為光源時(shí)，可基本抑制由呼吸運(yùn)動(dòng)造成的脈搏波曲線的漂移。 R23 和 C21充電時(shí)間的長(zhǎng)短決定了計(jì)數(shù)脈沖的寬度，一般不希望它太寬。 D Dl 和 T3等組成一個(gè)或非門，只有 C， E兩點(diǎn)均為低電平時(shí)，信號(hào)放大器整機(jī)輸出才是高電平。 R 1 61 0 kR 1 61 0 kR 1 23 9 kR43 9 kC60 .1 u F321411IC 2 B 321411IC 2 CT L C22 6 4V C CR P 1 15 0 0 kR P 1 21 0 k2 .5 vV o 1AB 圖 34 二級(jí)放大器和比較器 圖 第 20 頁(yè) 波形整形部分 波形整形電路如圖 5所示， IC3A 是 CD4528 型單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，有效脈寬為 s．其寬度由 R22 和 C20 決定。所以將比較器的閾值電壓設(shè)計(jì)成 V，以確保濾除干擾信號(hào)。 Rpll 用以調(diào)整系統(tǒng)的放大倍數(shù)， C06 用以防止放大器自激。 需要說(shuō)明的是，以上分析是在忽略 C03 的條件下做出的，