【正文】 三極管要比光電二極管具有更高的靈敏度 。為增大光照，基區(qū)面積做得很大，發(fā)射區(qū)較小，入射光主要被基區(qū)吸收。 光敏三極管 光敏三極管除了具有光敏二極管能將光信號轉(zhuǎn)換成電信號的功能外，還有對電信號放大的功能。在外電場的作用下，光電載流子參于導(dǎo)電，形成比暗電流大得多的反向電流，該反向電流稱為光電流。micro。 光敏二極管 光敏二極管是最常見的光傳感器。近年來，新的光電器件不斷涌現(xiàn)，特別是 CCD 圖像傳感器的誕生，為光電傳感器的進一步應(yīng)用開創(chuàng)了新的一頁。它可用于檢測直接引起光量變化的非電量，如光強、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等；也可用 來檢測能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識別等。 光電傳感器是各種光電檢測系統(tǒng)中實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，它是把光信號（紅外、可見及紫外光輻射）轉(zhuǎn)變成為電信號的器件。 12M） =1us。 復(fù)位電路 時鐘電路工作后，在 REST 管腳上加兩個機器周期的高電平，芯片內(nèi)部開始進行初始復(fù)位，如圖 43所示： 振蕩電路 圖 43復(fù)位電路圖 C30 .4 7 u fR11kG NDV C CSs w P B 本 文 晶振選擇頻率為 12MHz，電容選 擇 30pF 如圖 44 所示。 7. XTAL2：作為振蕩器反相放大器的輸出。每一個機器周期需 12 個振蕩器或時鐘周期。 RST 一旦變成高電平 ,所有的 I/O 引腳就復(fù)位到“ 1”。 P3口還接收一些用于閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。用作輸入時 ,被外部拉低的 P3 口引腳將用上拉電阻而流出電流 (IIL)。 P3 口緩沖器可吸收 20mA 電流。 4. P3 口： P3 口的 ～ 、 是帶有內(nèi)部上拉電阻的七個雙向 I/0 引腳。當(dāng)引腳 ～ 用作輸入并被外部拉低時 ,它們將因內(nèi)部的上拉電阻而流出電流 (IIL)。 P1 口輸出緩沖器可吸收 20mA 電流并能直接驅(qū)動 LED 顯示。 和 要求外部上拉電阻。 3. P1 口： P1 口是一 8 位雙向 I/O 口。如表 41 所示： AT89C2051 芯片的主要引腳功能為： 1. Vcc：電源電壓。低功耗空載和掉電方式。直接 LED 驅(qū)動輸出 六個中斷源 15根可編程 I/O 引線 兩級加密程序存儲器 ～ 6V 的操作范圍 2K字節(jié)可重編程閃速存儲器 低功耗空載和掉電方式 直接 LED 驅(qū)動輸出 六個中斷源 15根可編程 I/O 引線 兩級加密程序存儲器 ～ 6V 的操作范圍 2K字節(jié)可重編程閃速存儲器 低功耗空載和掉電方式 直接 LED 驅(qū)動輸出 六個中斷源 15根可編程 I/O 引線 兩級加密程序存儲器 外部中斷信號 光電傳感器 低通放大器 比較器和振蕩器 單片機 AT89C51 數(shù)碼顯示電路 外部晶振 4 基本元器件介紹 AT89C51 簡介 AT89C5l 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能的 CMOS 8 位單片機，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器 (PEROM)和 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器 (CPU)和 Flash 存儲單元，功能強大 AT89CSl 單片機可為您提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 5. 由于結(jié)構(gòu)簡單，因此體積小、重量輕、性價比優(yōu)越。 3. 測試的適用電壓為 5V9V的直流電壓。 光電脈搏測量儀的特點 與傳統(tǒng)的脈搏測量儀相比，光電式脈搏測量儀具有以下特點： 1. 測量的探測部分不侵入機體，不造成機體創(chuàng)傷，通常在體外。該信號經(jīng)放大、濾波、整形后輸出，輸出的脈沖信號作為單片機的外部中斷信號。脈搏測量儀硬件框圖如下圖 31所示： 圖 31 脈搏測量儀的工作原理 當(dāng)手指放在紅外線發(fā)射二極管和接收三極管中間，隨著心臟的跳動，血管中血液的流量將發(fā)生變換。 5. 電源 即向光電傳感器、信號處理、單片機提供的電源，可以是 5V9V 的交流或直流的穩(wěn)壓電源。 3. 單片機電路 即利用單片機自身的定時中斷計數(shù)功能對輸入的脈沖電平進行運算得出心率（包括 AT89C5外部晶振、外部中斷等）。 1．光電傳感器 即將非電量 (紅外光 )轉(zhuǎn)換成電量的轉(zhuǎn)換元件，它由紅外發(fā)射二極管和接收三極管組成，它可以將接收到的紅外光按一定的函數(shù)關(guān)系 (通常是線性關(guān)系 )轉(zhuǎn)換成便于測量的物理量 (如電壓、電流或頻率等 )輸 出。 光電脈搏測量儀的結(jié)構(gòu) 光電脈搏測量儀是利用光電傳感器作為變換原件，把采集到的用于檢測脈搏跳動的紅外光轉(zhuǎn)換成電信號，用電子儀表進行測量和顯示的裝置。 3 脈搏測量儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 脈搏測量儀的設(shè)計，必須是通過采集人體脈搏變化引起的一些生物信號，然后把生物信號轉(zhuǎn)化為物理信號，使得這些變化的物理信號能夠表達人體的脈搏變化，最后要得出每分鐘的脈搏次數(shù)，就需要通過相應(yīng)的硬件電路及芯片來處理物理變化并存儲脈搏次數(shù)。本系統(tǒng)采用過采樣技術(shù)，通過對信號的高速采樣來提高采樣精度，相當(dāng)于用高分辨率的 ADC 對信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，達到了提高信噪比并改善動態(tài)范圍的效果。 A V D DD A C 0＋－O P 4 9 5R 圖 21 發(fā)光二極管驅(qū)動電路圖 圖 22 光敏二極管的電流電壓轉(zhuǎn)換電路圖 信號采集及處理系統(tǒng) 由于光電脈搏波屬于緩慢變化的微弱生理信號，信噪比低，極易受到環(huán)境噪聲和肢體運動的干擾。 （ 圖中 S_GND為信號地，運算放大器工作正負(fù)電源為 5V、 0V，為避免 信號 丟失 ，將信號抬高至VS_GND=1V。因此，接收電路中應(yīng) 采 用電流電壓變換電路，將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。為了保證紅外發(fā)光二極管的光源穩(wěn)定，本文采用運放 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)動電路如圖 21 所示。系統(tǒng)對紅外二極管的驅(qū)動脈沖信號的頻率選定為工頻整數(shù)倍 400Hz 以降低工頻干擾。為了克服這一問題本系統(tǒng)采用脈沖振幅光調(diào)制技術(shù)。 ：光電脈搏測試儀 光發(fā)射電路 經(jīng)實驗可知 ,采用 GaAs 紅外發(fā)光二極管作為光源時，可基本抑制由呼吸運動造成的脈搏波曲線的漂移。 15s 后，定時器輸出端電平翻轉(zhuǎn)，計數(shù)器停止工作。脈沖數(shù)進入 七段數(shù)碼管 計數(shù)器，計數(shù)開始。 工作原理： 打上電源開關(guān)，電路各部分開始工作。當(dāng) 555 定時器輸出為低電平時， 74LS160 輸入端接收到的是高電平，開始計數(shù)；輸出為高電平時， 74LS160 接收到的是低電平，停止計數(shù)（計數(shù)結(jié)束）。三塊芯片的 ENP LOAD CLR都為高電平以保證電路的工作。因為脈搏測試器中需要上百位的數(shù)字。 本章小結(jié) .而我們此次研究選擇的是光 電脈搏傳感器，由于近年來光電檢測技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用中發(fā)展很快，這主要是由于光能避開強烈的電磁干擾，具有很高的絕緣性，且可非侵入地檢測病人各種癥狀信息。 文章 的研究內(nèi)容 根據(jù)脈搏信號的特點，利用單片機設(shè)計 和實現(xiàn)脈搏信號的實時采集系統(tǒng)，并將采集的信號放大以便于能夠清晰的在顯示屏上顯示，從而得到脈搏跳動的一些信心，如每次跳動的快慢，每分鐘跳動的次數(shù)等等信息。 的研究目的 我們的目的很明確，可以了解單片機的發(fā)展歷史以及最新的發(fā)展動態(tài)，脈搏測試的發(fā)展現(xiàn)狀，可以從研究中得到設(shè)計系統(tǒng)的經(jīng)驗，了解了人體脈搏的一些知識，為發(fā)展我國的中醫(yī)事業(yè)做貢獻，中醫(yī)就是靠把脈得知患者的病情，我們可以作出一個儀器，這個儀器就能夠把脈