【正文】 D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 .0 /T 21P 1 .1 /T 2 E X2P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 /R D17P 3 .6 /W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 /A 821P 2 .1 /A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U2A T 8 9 C5 2U2( P 3 .2 /I NT 0 )A1B2C3E16E24E35Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U37 4 L S 1 3 8C11nFC21nFX1CR Y S T A LD1DI O DER11 0 kC31nF 圖 54 定時計數(shù)電路 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 第六章 系統(tǒng)的檢測 利用 Proteus 進行電路仿真后，開始進行元器件的購買，由于設(shè)計時沒考慮過多的因素，在實際的購買過程中，不得不用某些元器件進行代換，之后進行了電路的修改，一切敲定后便進行了電路的焊接，由于經(jīng)過實習(xí)期間的鍛煉對錫焊具有一定的了解和對焊接技術(shù)的掌握，電路的焊接過程非常順利。 所謂的動態(tài)掃描顯示，簡言之就是輪流的向數(shù)碼管的段選端和位選端傳送指令，通過控制輪流掃描的速度可以實現(xiàn)依次顯示每個位上字型碼，又可以實現(xiàn) “同時 ”顯示所有位上字形碼。例如，對于共陰極 LED 顯示器，公共陰極接地 (為零電平 )，而陽極 dpgfedcba 各段為 00111111 時，這樣顯示器便可實現(xiàn)字符 “0”的顯示。 圖 53 LED 數(shù)碼顯示器 共陰極數(shù)碼管內(nèi)部將 8 個發(fā)光的二極管的陰極全部連在一起，稱之為 “陰極 ”，而它們的陽極是獨立的。 167。單片 機的定時類別有三種：軟件定時、硬件定時、可編程定時器定時。該系統(tǒng) 有 5 個中斷源、 2 個中斷優(yōu)先級，能夠?qū)崿F(xiàn) 2 級中斷嵌套，通過 IP 控制中斷響應(yīng)的先后順序，每個中斷響應(yīng)都有各自的中斷入口地址 (向量地址 )。軟件設(shè)計的重點便是中斷定時計數(shù)，因此先要了解中斷以及定時計數(shù)。 軟件設(shè)計的 流程 圖 圖 51 主程序流程圖 開始 初始化設(shè)置 N 到 1？ N 定時器初值設(shè)置 定時開始，開外部中斷 利用公式，得出 1 分鐘心率 LED 顯示屏顯示 結(jié)束 計數(shù) N Y 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 用 C 語言編程 [18]實現(xiàn)定時器 /計數(shù)器 0 定時 50ms，然后中斷計數(shù)，當檢測到第一個脈沖式，說明產(chǎn)生了一個心率周期，由于人的心率是有規(guī)律的跳動，因此。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 167。這種工作方式比較復(fù)雜，一般不用。作為計數(shù)器時，最大計數(shù)值 82 =256；作為定時器使用時，定時時間為： cpd Tco untT ???? 12)2( 8 (52) dT 為定時時長， count 為定時器的初值設(shè)置 ， cpT 為時鐘周期。 方式 2： 8 位可自動裝載的定時器 /計數(shù)器。作為計數(shù)器使用時，最大計數(shù) 65536216 ? ；作為定時器使用時，定時時間為： cpd Tco u n tT ???? 12)2( 16 (51) dT 為定時時長， count 為定時器的初值設(shè)置。最大計數(shù) 8192213? 。 定時原理 本設(shè)計利用單片機的外部中斷和內(nèi)部定時功能實現(xiàn)對 心率 的計數(shù)功能。如果輸入的波形 三角波，其波形變化如 下： 圖 47 施密特觸發(fā)器的工作波形及電壓傳輸特性曲線 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 第五章 軟件的設(shè)計 167。將 555 定時器的 2 號引腳和 6 號引腳連在一起作為觸發(fā)端IV ； 4 號引腳和 8 號引腳連在一起接在電源端； 1 號引腳接地； 5 號引腳連接一個電容然后接地； 3 號引腳仍作為輸出端 OV 。 波形變換 放大后的信號近似于正弦波，需要將其變換為脈沖波形才能進行定時計數(shù)的運算處理。 后置放大倍數(shù)： 51)1( 32 2343 ?????? RR RRRAA u (45) 則總的放大倍數(shù)為： 1 1 2 2321 ???? AAAA總 (46) 則 信號的最大值在 4V5V 左右，以便利用 555 定時器實現(xiàn)波形變換。 后置 放大電路 濾波處理后的信號盡管已經(jīng)去除了噪聲等外部干擾，但是信號仍舊比較微弱，需要進行后置放大處理。同時由于該低通濾波器的截止頻率較低，可以濾除 50Hz 的工頻干擾以及其他的電磁波。 013 ??? VFA ， 滿足濾波器穩(wěn)定工作的條件。理論上當 脈搏為 60次 /分鐘為 1Hz， 90次 /分鐘為 ,100 次 /分為 ,120次 /分為 ，因此，濾波電路采用二階壓控有源低通濾波器 [16]，同時濾除50Hz 工頻干擾。 前置放大電路的放大倍數(shù)： 11)1( 32 2341 ?????? RR RRRAA u (41) 167。 前置放大器 由于 脈搏 信號屬于強噪聲下微弱的低頻信號，所以要求前置放大器應(yīng)具有高輸入阻抗、高共模抑制比、低噪聲、低漂移、 具有一定的電壓放大能力等特點，結(jié)合這些因素采用儀表放大器 AD620 便能滿足要求，但由于種種原因，在實際的電路連接中采用 LM324 四運放運算當大器。同時要注意盡可能選擇背景較暗的環(huán)境，在測試中要注意保持手指的位置穩(wěn)定，以便盡可能獲得穩(wěn)定的 人體 信號。 心率主要由人體動脈舒張和收縮產(chǎn)生的 ， 在人體指尖，組織中的動脈成分含量高 ， 而且指尖厚度相對其他人體組織而言比較薄 ， 透過手指后檢測到的光強相對較大 ， 因此光電式傳感器的測量部位通常在人體 指尖 [ 15]。而對射式是光通過手指時在另一側(cè)接收通過手指的光信號，由于手指中的血流量的變化而使光電接收管的光電流也隨之變化。由于人體內(nèi)的血 流發(fā)生變化時其對光的反射率也隨之變化，反射式便是利用此方法：當光照射在手指上時，通過手指的反射在同一側(cè)接收信號。因此，利用光電傳感器檢測人體內(nèi)血液流動時對光的透過率或反射率的不同而將其轉(zhuǎn)換成電信號。整個裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、無創(chuàng)、可重復(fù)等優(yōu)點。 光電式傳感器 本設(shè)計采用的光電式傳感器通過對手指末端透光度的監(jiān)測，檢測出 脈搏信號。然后單擊仿真運行開始按鈕 ，進行調(diào)試運行。 添加程序文件到所選擇的單片機型號中。當線 路出現(xiàn)交叉點時，若出現(xiàn)實心小黑圓點，表明導(dǎo)線連同。單擊對象選擇器按鈕 ，在彈出的 Pick Devices 窗口中，使用搜索引擎，在 Keywords 欄中輸入所要尋找的元器件，找到元器件，并將其添加到對象選擇器窗口，然后在原理圖編輯窗口添加該元器件。 Proteus 主界面 安裝完 Proteus 后，運行 ISIS 7Professional,出現(xiàn)如下的界面 ： 圖 35 Proteus ISIS 7 的編輯環(huán)境 167。 Proteus VSM 包含了大量的虛擬儀器，可以為仿真調(diào)試提供強有力的支持 。 Proteus 167。然后對 目標程 序進行“Translate(組建 ) ? Bulid(編譯 ) ? Rebulid(執(zhí)行 )”(這個過程需要不斷的修改程序，直到源程序完全正確 )，生成可執(zhí)行的源文件 (后綴名為 hex. )。 接下來對目標進行一些設(shè)置。如下圖所示： 圖 33 Save As 對話框 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 將源程序文件添加到項目中。如果是匯編文件，擴展名為 “ asm. ”或 “51. ”。 圖 32 單片機的型號選擇 在 File 工具欄中選 擇 New 建立源程序文件，在彈出的程序文本框中，輸入目標程序，然后在 File 工具欄中選擇 Save As 選項進行保存。完成新建工程的步驟。 uVision4 IDE 界面如下圖所示： 圖 31 uVision4 IDE 主界面 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 167。 167。 KeilC51 是單片機程序常用的編譯軟件，該軟件提供了包括 C 語言編輯器、連接器、庫管 理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等，通過一個集成開發(fā)環(huán)境 (uVision4 IDE)將這些部分組合在一起。 KeilC51 簡介 單片機的編程語言共有三種，分別為： BASIC 語言、 PL/M 語言和 C 語言。 74LS138 引腳圖 圖 26 74LS138 引腳圖 表 27 74LS138 引腳 名稱 引腳名稱 引腳號 說明 Y7,Y6Y0? 數(shù)據(jù)輸出 159,7 A0,A1,A2 數(shù)據(jù)輸入 1,2,3 3S , 2S , 1S 使能控制 6,4,5 3S =0, 2S =0, 1S =1時，使能控制有效 VCC 邏輯電源 16 電源端 GND 邏輯地 8 邏輯地 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 第三章 軟件介紹 167。 167。 74LS138 167。 DIR=0， AB? 。 74HC245 的特點 表 24 74HC245 特性表 序號 功能 1 采用 CMOS 工藝 2 寬電壓工作范圍： 3V5V 3 同相三態(tài)門輸出 4 8 位雙向收發(fā)器 5 封裝形式： SOP20 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 167。由于單片機或 CPU 的數(shù)據(jù) /地址 /控制總線端口都有一定的負載能力，如果負載過重，一般應(yīng)加驅(qū)動器，從而增強 I/O 口的驅(qū)動能力 。 74HC245 167。 ～ 這組引腳的第一功能作為通用的 I/O 口使用 ， 每個口可以單獨控制使用，使用時無需外接上拉電阻。 ～ 這組引腳共有兩個功能：第一功能作為通用的 I/O 口使用，第二功能與P0 口引腳的第二功能相配合，用于輸出片外存儲器的高 8 位地址，共同選中片外存儲器單元，但并不能像 P0 口那樣傳送存儲器的讀 /寫數(shù)據(jù)。 ～ 這組引腳共有 8 條，每個口可以單獨控制使用。 ～ 這組引腳共有 8 條，每個口可以單獨控制使用，由于 P0 口內(nèi)部沒有上拉電阻，因此在使用時，需要外接上拉電阻 [9]。對于不同的單片機型號需接入對應(yīng)的電源電壓，一般為 +5V，最低為為 +[8]。這兩個端口外接石英晶體和電容，用來連接 8051片內(nèi) OSC 的定時反饋回路。有自動上電復(fù)位和人工按鍵復(fù)位兩種。 AT89C51 引腳 圖 24 AT89C51 引腳圖 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 RST 復(fù)位引腳。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 167。 單片機簡介 單片機又稱 MCU[7]是計算機的微型集成電路芯片，采用了超大規(guī)模集成電路技術(shù)，片內(nèi)含有 CPU、 ROM、 RAM、多種 I/O 口、中斷系統(tǒng)、定時器 /計數(shù)器等，是一個嵌入式系統(tǒng) 。 167。 當 1Iv 32CCV , 2Iv 3CCV 時 1Cv =1, 2Cv =0，放電三極管 T 截止，輸出 ov 為高電平。當 DR 為低電平時，不管其他輸入端的狀態(tài)如何，輸出端 ov 即為低電平 。 555 定時器 555 定時器是一種集模擬、數(shù)字于一體的中規(guī)模集成電路，內(nèi)部電路由分壓器、電壓比較器 1C 和 2C ，簡單 SR 鎖存器、放電三極管 T 以及緩沖器 G組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下： 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 圖 23 555 定時器電路結(jié)構(gòu) COV 為控制電壓， 5 號引腳； 1Iv 是比較器 1C 的信號輸入端，稱為閾值輸入端， 6 號引腳； 2Iv 是比較器