【正文】 也會(huì)跟隨著節(jié)奏型的跳動(dòng) 。 Vcc， GND： 正電源端與接地端 （ +5V) XTAL1, XTAL2：片內(nèi)振蕩電路輸入、輸出端 CPU 按照一定的時(shí)鐘節(jié)拍與時(shí)序進(jìn)行工作： 時(shí)鐘周期： Tc = 晶振頻率 fosc 的倒數(shù) 機(jī)器周期： Tm = 12 個(gè)時(shí)鐘周期 (Tc) 指令周期 ： Ti： 執(zhí)行一條指令所需的機(jī)器周期 (Tm)數(shù) 例 ： 晶振頻率是 12M 時(shí) ， 一個(gè)機(jī)器周期需要多長時(shí)間？ Tc = 1/fosc = 1/12Mhz Tm = 12XTc = 12X1/12Mhz = 1us 信號采集 光電傳感器的原理 依據(jù)朗伯一 比爾 (Lamber— Beer)定律，物質(zhì)在一定波長處吸收光的強(qiáng)度和它本科 生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁 共 33 頁 的濃度成正比。如表 ： 表 單片機(jī)引腳 引腳名稱 引腳個(gè)數(shù) Vcc, GND 2 XTAL1, XTAL2 2 RESET 1 本科 生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁 共 33 頁 EA/Vpp 1 ALE/PROG 1 PSEN 1 — 8 — 8 — 8 — 8 P3口也可作為特殊的功能口，如下列所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0外部輸入） T1（記時(shí)器 1外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號 RST：復(fù)位輸入。低功耗的閑置和掉電 模式。 AT89S52 簡介 AT89C51 是 8 位的 CPU，片內(nèi)有振蕩器和時(shí)鐘電路 ， 工作頻率為 0～24MHz。 本科 生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁 共 33 頁 第 3 章 硬件系統(tǒng) 控制器 本 心率監(jiān) 測系統(tǒng)的 CPU選擇的是 AT89S52單片機(jī) 。 5. 各種環(huán)境狀態(tài)下的生理實(shí)驗(yàn)分析研究。 3. 運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度測定。 光電心率監(jiān)測系統(tǒng)的適用范圍 1. 臨床心率監(jiān)護(hù)。 6. 由于硬件簡單，因此外形小巧、質(zhì)量輕、性價(jià)比優(yōu)越。 4. 電源電壓 為 5V直流電壓，容易獲得。 2. 對人體 無 創(chuàng)傷，安全可靠。 CPU對輸入的脈沖信號通過一系列的算法計(jì)算后，得出的心率 數(shù)值 在液晶上面顯示。當(dāng)光線照射到手指組織上時(shí)，血管中血液飽和度的改變將引起接收管接收光強(qiáng)度發(fā)生變化，因此光接收脈沖和心跳的節(jié)拍相一致，當(dāng) 接收管接收的波長發(fā)生變化時(shí)，紅外接收管的電流也跟著波動(dòng)，這 時(shí) 紅外接收管就能檢測到電壓的變化，從而轉(zhuǎn)化為脈沖信號。 工作原理 本設(shè)計(jì) 控制器 采用 AT89S52單片機(jī)， 實(shí)現(xiàn) 心率監(jiān)測系統(tǒng)的基本測量和顯示功能。 電源 能夠給傳感器、信號處理、單片機(jī)提供的電源，可以是通過 7805芯片穩(wěn)壓后輸出的 5V直流穩(wěn)壓 電源。 單片機(jī)電路 單片機(jī)的計(jì)數(shù) /中斷口會(huì)根據(jù)傳感器輸入的電平的變化運(yùn)用算法 計(jì) 算出心率（包括 AT89S52外圍電路、時(shí)鐘電路、外部中斷等）。本系統(tǒng)的構(gòu)成包括光電傳感器模塊、整形放大模塊、外圍電路模塊、液晶顯示模塊、穩(wěn)壓電源模塊部分。 基于該 設(shè)計(jì)想法，本設(shè)計(jì)就可以從硬件再到軟件開始實(shí)現(xiàn)。 本科 生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁 共 33 頁 第 2 章 心率監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 心率監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理是通過人體心臟的搏動(dòng)而產(chǎn)生的血液涌動(dòng)，從而血液在脈搏中濃度的突變產(chǎn)生了脈搏波動(dòng)，通過光電傳感器對不同的顏色會(huì)表現(xiàn)出不同的波長，從而采集到心率的波動(dòng)，再經(jīng)過硬件的濾波、整形就能得到 AT89S52單片機(jī)可以采集的電信號。 CPU 方案二：飛思卡爾公司的嵌入式芯片 9S12XS128，此款芯片的優(yōu)點(diǎn)是在其中的 112 個(gè)引腳中有專門的計(jì)數(shù)器引腳，還可以根據(jù)需要設(shè)置超頻方案，使單片機(jī)運(yùn)行的更快。 CPU 方案一： AT89S52 單片機(jī)作為心率監(jiān)測系統(tǒng)的 CPU 是因?yàn)槠涞土膬r(jià)格和編程的方便性。 從成本和制作的難易程度考慮，最終選擇了用方案一 。 傳感器方案二：當(dāng)人體的心臟搏動(dòng)時(shí)，人體頸部的脈搏及手腕的脈搏較為明顯 。因此， 該 心率 監(jiān)測 是 在 人體的上述位置放到紅外發(fā)射管和接收管之間，并通過檢測人體組織半透明物質(zhì)的變化，從 而轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號給單片機(jī)處理 。 所設(shè)想 該心率 監(jiān)測系統(tǒng) 可以測出心率，能夠?qū)崿F(xiàn)了預(yù)定的設(shè)計(jì)要求，這將大大減少去醫(yī)院監(jiān)測所花費(fèi)的時(shí)間。 由于人體信號很微弱，因此本設(shè)計(jì)采用了兩級放大芯片（主要芯片： OP0 LM324N）。相關(guān)部分附有硬件原理電路圖、 PCB 圖、程序流程圖。信號經(jīng)過本科 生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁 共 33 頁 傳感器 經(jīng) 信號處理電路濾波、放大，得到穩(wěn)定的 脈搏 信號。整個(gè)硬件電路采用模塊化設(shè)計(jì)，分為傳感器模塊、電源模塊、 CPU 模塊、信號處理模塊和顯示模塊。 本設(shè)計(jì)要解決的問題是能實(shí)時(shí)監(jiān)控心率脈搏的變化和對突變情況下的告警功能。因此， 設(shè)計(jì)一種性能優(yōu)良，帶有自動(dòng)監(jiān)測、 報(bào)警等功能， 適合在家庭和社區(qū)條件下使用，同時(shí)適用于有隱性疾患的亞健康人群及各種作業(yè)環(huán)境下的勞動(dòng)者，在其心率變異時(shí)，能及時(shí)發(fā)出警示的安全監(jiān)護(hù)器， 而又符合我國人均收入水平不高這一國情的心率監(jiān)測系統(tǒng)顯得尤其重要。有些人為了清楚自己的身體狀況 ， 不惜大老遠(yuǎn)的跑到醫(yī)院進(jìn)行復(fù)雜的各種生理指標(biāo)的測量，尤其是體抗力弱的老年人和兒童，也有每天超負(fù)荷運(yùn)動(dòng)的專業(yè)運(yùn)動(dòng)員，而當(dāng)他們到了醫(yī)院后這些指標(biāo)都是隨著時(shí)間的變化而產(chǎn)生變化的，所以測量的指標(biāo)都沒有一定的可信性。要避免和減少三高、心臟病這類心血管疾病給人類健康帶來的危害和給身心帶來的痛苦， 如何 有效的進(jìn)行早期預(yù)防、早期診斷和早期治療正是目前醫(yī)學(xué)界研究的重點(diǎn)課題之一 ， 由此 改進(jìn)心腦血管疾病前期預(yù)防和監(jiān)控手段和設(shè)施成為現(xiàn)在的當(dāng)務(wù)之急。與此同時(shí)，中國老齡化已經(jīng)到來，越來越多的老年人遭受慢性疾病的殘害，如三高（高血壓、高血脂、高血糖）、冠心病、慢性支氣管炎等。我國平均每年有100 萬人死于心腦血管有關(guān)的疾病， 且 近 年來 心血管疾病的發(fā)病率逐年提高，患者的年齡卻逐年降低，心血管疾病對人身體健康產(chǎn)生的威脅也越來越大。 photoelectric sensor III 目 錄 摘 要 .............................................................................................................................I Abstract ......................................................................................................................... II 第 1 章 概述 .................................................................................................................. 1 選題的背景和意義 .......................................................................................... 1 心率監(jiān)測系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)設(shè)想 .............................................................................. 1 心率監(jiān)測系統(tǒng)方案的選擇 .............................................................................. 2 第 2 章 心率監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) .................................................................................. 3 光電心率監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) .............................................................................. 3 工作原理 .......................................................................................................... 3 光電心率監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) .............................................................................. 4 光電心率監(jiān)測系統(tǒng)的適用范 圍 ...................................................................... 4 第 3 章 硬件系統(tǒng) .......................................................................................................... 6 控制器 .............................................................................................................. 6 AT89S52 簡介 ........................................................................................ 6 AT89S52 的結(jié)構(gòu) ...............