【正文】 和屏幕編輯功能，將源程序按規(guī)定的格式輸入到 PC 機(jī)，生成 MCS— 51 HEX 目標(biāo)代碼和 LIST 文件。 h)器件布局 相關(guān)器件盡量靠近，這樣既能獲得較好的抗噪聲效果，又方便布線；因時(shí)鐘發(fā)生器、晶振和 CPU的時(shí)鐘輸入端都易產(chǎn)生噪聲，所以將它們靠近放置。 g)印刷線路板的大小適中。 2)每個(gè)集成芯片都配置一個(gè) 的去藕電容，起兩方面作用 ：一是作為集成芯片的蓄能電容，提供和吸收芯片開門、關(guān)門的瞬間充放電能量；二是旁路掉該芯片的高頻噪聲。電路圖中去耦電容是獨(dú)立畫的，分六組每組一個(gè) 10uF 電解電容，一個(gè) 瓷片電容，給一個(gè)數(shù)字芯片的電源去耦， PCB 布線的時(shí)候放到芯片的電源端 。 e)芯片管腳處理 由于 CMOS 芯片輸入阻抗高，易受感應(yīng)，所以其不用的管腳接地或接正電源；閑置不用的運(yùn)算放大器的正輸入端接地，負(fù)輸入端接輸出端。 3)時(shí)鐘線盡量垂直于 V0口線，這比平行于 I/O 口線的干擾小。 d)布線所注意事項(xiàng) 1)任何信號(hào)線都不形成環(huán)路；走線盡量短直；盡量減少過(guò)孔量；盡量用 450 折線而不用 90的折線布線。 b)防止線間串?dāng)_：對(duì)弱信號(hào)線進(jìn)行屏蔽保 護(hù)；各板卡間選用可靠的線路連接件；電源線與信號(hào)線分開走線。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)所采取的抗干擾措施如下： a)采用隔離法消除各板塊間的相互串?dāng)_ 將模擬信號(hào)輸入和轉(zhuǎn)換電路、功率輸出控制電路、開關(guān)量輸入電路、 CPU 主控電路分別設(shè)計(jì)在不同的線路板上；采用光電隔離切斷主控板與輸出控制、開關(guān)量輸入部分的 UO 口通道間的電聯(lián)系。 印 刷線路板是測(cè)控系統(tǒng)中器件、信號(hào)線、電源線的高密度集合體，其設(shè)計(jì)合理與否，對(duì)系統(tǒng)的抗干擾性影響很大。通常的方法是，先編調(diào)試軟件，逐一檢查調(diào)試硬件電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。 ：暫時(shí)排除目標(biāo)板的 CPU 和 EPROM，將樣機(jī)接上仿真機(jī)的 40芯仿真插頭進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試各部分接口電路是否滿足設(shè)計(jì)要求。 ：用萬(wàn)能表或邏輯測(cè)試筆逐步按照邏輯圖檢查機(jī)中各器件的電源及各 引腳的連接是否正確 ，檢查數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線是否有短路等故障。 6 單片機(jī)系統(tǒng)硬、軟件的調(diào)試 開始 初始化 按鍵掃描 調(diào)用心率檢測(cè)與處理模塊 調(diào)用溫度測(cè)量與處理模塊 錄音 語(yǔ)音播報(bào) LED 顯示 LED 顯示 語(yǔ)音播報(bào) 按鍵 1 按鍵 2 按鍵 3 N N N Y Y Y 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 25 頁(yè) 共 32 頁(yè) 硬件調(diào)試 根據(jù)設(shè)計(jì)的原理電路做好實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，便進(jìn)入硬件調(diào)試階段。整個(gè)控制系統(tǒng)可以分成 鍵盤掃描 子模塊 、 心率 信號(hào)檢測(cè)與處理 子模塊 、 溫度檢測(cè)與處理子模塊、 語(yǔ)音 播報(bào)與 提示 子模塊 、 LED 顯示 子模塊，通信模塊 。 主程序流程圖如下： 圖 主流程框圖 本系統(tǒng)軟件由單片機(jī) C語(yǔ)言編寫而成，軟件編程時(shí)采用模塊化結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)方案。 DS18B20 溫度采集 轉(zhuǎn)化后得到的 12 位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在 18B20 的兩個(gè) 8 比特的 RAM 中，二進(jìn)制中的前面 5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于 0，這 5位為 0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于 即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于 0，這 5 位為 1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加 1再乘于 即可得到實(shí)際溫度。 溫度處理模塊 溫度檢測(cè)采用芯片 DS18B20， DQ端與單片機(jī) AT89C55 的 INT1 相連。 AT89C55 單片機(jī)接收到傳感器電路傳過(guò)來(lái)的第一個(gè)脈沖信號(hào)后，隨即產(chǎn)生外部中斷，在中斷服務(wù)程序中啟動(dòng)定時(shí)器 T0定時(shí) (定時(shí) 1ms 中斷一次 )。 心率值計(jì)算方法： 設(shè) K 個(gè)連續(xù)的動(dòng)脈搏動(dòng)所用時(shí)間為 t 秒 ,在時(shí)間 t 內(nèi)心率的平均值為 n 次 /分，則 n=60K/t （ 1） 為了能夠用單片計(jì)算機(jī)測(cè)定 t 值 ,我們利用脈搏信號(hào)控制 （ 在 K個(gè)連續(xù)的脈搏周期內(nèi) ） 單片機(jī)的定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0定時(shí) (定時(shí) 1ms中斷一次 )用工作寄存器對(duì)中斷次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)然后讀取計(jì)數(shù)值。 ” 4． 9 單片機(jī)處理模塊 心率處理模塊 語(yǔ)音心率檢測(cè)儀是通過(guò)光電傳感器采集手指動(dòng)脈波信號(hào)經(jīng)過(guò)放大和整形成方波后送入單片機(jī)進(jìn)行計(jì)算快速地轉(zhuǎn)換為一分鐘心率。 再按下 K2鍵顯示人體溫度，這個(gè)溫度起到參考作用，若體溫偏高，則語(yǔ)音輸出“ 您的體溫偏高，請(qǐng)注意身體 ”，若體溫偏低則語(yǔ)音輸出“ 您的體溫偏低，請(qǐng)注意身體 ”，若體溫正常則輸出“ 您 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 23 頁(yè) 共 32 頁(yè) 的體溫正常 ,人體正常體溫平均 在 36～ 37℃ 之間，超出這個(gè)范圍就是發(fā)熱， 38℃以下是低熱， 39℃ 以上是 高熱 。心率過(guò)高容易引發(fā) 心臟的舒張及收縮不完全 ， 從而引起胸悶 ， 呼吸不暢 ”報(bào)警 ；當(dāng)?shù)陀?60次 /分時(shí)，則輸出語(yǔ)音“ 您的心率偏低，請(qǐng)注意，主要的原因有 引起的 病竇綜合癥 2. 心絞痛 引起的 急性心肌梗死 3. 情緒低下 引起的 甲狀腺功能低下 4. 頭痛 引起的 顱內(nèi)壓高 ，如異博定、地高辛等。為了保持您的健康您可在平時(shí)多鍛煉身體，保持良好的心情 ” 。 圖 鍵盤部分電路圖 測(cè)量開始應(yīng)先設(shè)置需檢測(cè)的人的心率范圍，例如我們需要測(cè)的是一個(gè)人的心率，先把檢測(cè)心率裝置夾于手指、把檢測(cè)溫度裝置夾在腋窩下 ，然后按下 K1 鍵，單片機(jī)從 P15 口得到一個(gè)低頻信號(hào)，開始測(cè)量人體心率， 一段時(shí)間后， 顯示心率值并語(yǔ)音播報(bào)， 測(cè)量所得的數(shù)自動(dòng)與 60100比較，如在次 數(shù)范圍內(nèi)則語(yǔ)音輸出“ 您的心率正常，健康成人的心率為 60～ 100 次 /分，大多數(shù)為 60～ 80 次 /分，女性稍快； 3 歲以下的小兒常在 100 次 /分以上；老年人偏慢。 按鍵 1 按下，測(cè)量心率 ； 鍵 2 按下 ，測(cè)量體溫； 按鍵 3 按下，錄音，其他按鍵備用。本電路采用一片 MAX232E芯片將 TTL電平轉(zhuǎn)換成 PC 機(jī)所能識(shí)別的電平，再通過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 9 針接口與 PC機(jī)連接，外圍電路豐富簡(jiǎn)單，只需要 5個(gè) 1μF 的電容器，具體電路如圖 所示 圖 通訊部分整體電路圖 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 22 頁(yè) 共 32 頁(yè) 4． 8 鍵盤模塊 鍵盤的 6 個(gè)鍵分別接到單片機(jī)的 P10P15 上，采用查詢方式進(jìn)行工作。 四個(gè)位選信號(hào)接四個(gè) PNP 管子的集電極 ,共發(fā)射極接電源 ,由于單片機(jī)低電平驅(qū)動(dòng) P P P3 口提供 8mA 電流， 而三極管有個(gè)放大倍數(shù) (假設(shè)β =100,位驅(qū)動(dòng)需要驅(qū)動(dòng)電流為 100mA，那么基極只需要給 1mA 的電流 )， 所以 四個(gè)三極管的基極接限流電阻后 分別 接單 片機(jī)的 、 、 、 。 4． 6 數(shù)碼管顯示模塊 顯示部分采用共陽(yáng)極 LED顯示 ，數(shù)碼管的引腳圖以及接線圖見(jiàn)下圖 ： 圖 本課題采用 DPY4SECDP 型數(shù)碼管。芯片設(shè)計(jì)是基于所有操作必須由微控制器控制 ,操作命令可通過(guò)串行通信接口 (SPI 或 Microwire)送入。 ISD4004 芯片工作電壓 3V,單片錄放時(shí)間 8至 16分鐘 ,音質(zhì)好 ,適用于移動(dòng)電話及其他便攜式電子 產(chǎn)品中。 語(yǔ)音信號(hào)的固化： 語(yǔ)音信號(hào)固化時(shí)，控制命令要遵循 SPI 串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，如上電命令 (POWER UP)，錄音命令 (REC)等。 ISD4004 的片選信號(hào)為低電平，并且保持到錄音結(jié)束；同時(shí)，由單片機(jī)向 ISD4004 發(fā)送一串行指令： 8 位控制碼＋ 16 位地址碼，通過(guò)串行輸入口 MOSI 輸入， 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 20 頁(yè) 共 32 頁(yè) 表示從此地址開始錄音，直到到達(dá)存儲(chǔ)器的末尾或新的串行指令要求它結(jié)束，這樣就形成一錄音段。錄音電路接 ISD4004 的 AMCAP。 ISD4004 的 MISO, 接 ISD4004 的中斷引腳 /INT。 4． 5 語(yǔ)音芯 片及其外圍電路模塊 如圖中所示 89C55 與 ISD4004 之間的連接較少，單片機(jī) 接 ISD4004 的片選/SS,控制 ISD4004 的選通與否。 DS18B20 最大的特點(diǎn)是可采用單總線數(shù)據(jù)傳輸方式，即 DS18B20 的數(shù)據(jù) I/O 公口公用一條輸出線。 圖 微分電路和單穩(wěn)多諧振蕩器及分壓電路 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 18 頁(yè) 共 32 頁(yè) b) 傳感器部分整體電路圖如 所示 圖 傳感器及處理部分電路圖 4． 4 溫度 采集模塊 圖 . 溫度傳感器 電路圖 采用 3 腳 PR－ 35 封裝或 8 腳 SOIC 封裝，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測(cè)溫元件相比 ,它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn) 12 位（二進(jìn)制）的數(shù)字值讀值讀數(shù)方式。該脈沖信號(hào)通過(guò) R28送單片機(jī) T0口計(jì) 算，得到每分鐘的脈搏次數(shù) 。 圖 整形電路 4) 微分電路、單穩(wěn)多諧振蕩器及分壓電路： U2D的輸出信號(hào)經(jīng) C R25組成的微分電路微分后將正、負(fù)相間的尖脈沖加到單隱多諧振蕩器 U2C的反相輸入端。 圖 放大濾波電路 3) 整形電路：如圖 ， U2B輸出的是疊加有噪聲的脈動(dòng)正弦波信號(hào)，此信號(hào)由比較器 U2D轉(zhuǎn)換成方波。 如圖 所示，運(yùn)放采用了 LM324，電源電壓有源濾波 放大整形 傳感器 圖 放大與整形電路框圖 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 16 頁(yè) 共 32 頁(yè) 177。為避免干擾信號(hào)傳到 U2B輸入端，造成錯(cuò)誤指示，用 C1耦合電容將其隔離。 圖 光電傳感器 2) 放大濾波電路：由于傳感器輸出電阻比較高，故放大電路采用了同相放大器， 因光電傳感器輸出的電脈沖信號(hào)是非常微弱的信號(hào)，而且頻率很低 (如脈搏 5O次／分鐘為 0． 78Hz， 200次／分鐘為 3． 33Hz)，并且還伴有各種噪聲干擾，故該信號(hào)要先經(jīng)過(guò)R C2低通濾波，去除高頻干擾。這種現(xiàn)象在人體組織較薄的手指尖、耳垂等部位最為明 顯 ，因而取手指作為信號(hào)采集部位 ，將人的脈搏信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào) [4]。因此，紅外線在一般組織中的穿透性要比在血 液中大幾十倍。 30V 輸入電平 低電源電流：典型 值是 8mA 符合甚至優(yōu)于 ANSI 標(biāo)準(zhǔn) EIA/TIA232E 及 ITU 推薦標(biāo)準(zhǔn) 可與 Maxim 公司的 MAX232 互換 ESD 保護(hù)大于 MILSTD883（方法 3015） 標(biāo)準(zhǔn)的 2021V c) 引腳排列 DW 或 N 封裝（頂視） 圖 MAX232封裝圖 d) 應(yīng)用范圍 EIA/TIA232E 電池供電系統(tǒng) 終端 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 15 頁(yè) 共 32 頁(yè) 調(diào)制解調(diào)器 計(jì)算機(jī) 4． 3 心率 采集 及處理 模塊 a) 采集及處理部分整體框圖 如圖 所示 1) 傳感器：傳感器采用了紅外光電傳感器，將測(cè)得的信號(hào)傳給放大電路。 MAX232的工作溫度范圍為 0℃ 至 70℃ 。 30V的輸入。每一個(gè)發(fā)送器將 TTL/CMOS 電平轉(zhuǎn)換成 TIA/EIA232F 電平。由于電腦串口 淮陰工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 （論文） 第 14 頁(yè) 共 32 頁(yè) RS232電平是 10v +10V，而一般的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的信號(hào)電壓是 TTL電 +5V,MAX232 就是用來(lái)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的 ,該器件包含 2驅(qū)動(dòng)器、 2接收器和一個(gè)電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA232F電平。操作協(xié)議為：初始化DS18B20（發(fā)復(fù)位脈沖 ）→發(fā) ROM 功能命令 → 發(fā)存儲(chǔ)器操作命令 → 處理數(shù)據(jù)。 另外，由于 DS18B20 單線通信功能是分時(shí)完成的，他有嚴(yán)格的時(shí)隙概念，因此讀寫時(shí)序很重