【正文】 ..................................... 9 蜂鳴器模塊設計 ............................................................................................. 10 信號采集電路設計 ......................................................................................... 10 傳感器簡介 ..........................................................................................11 放大電路 ..............................................................................................11 整形電路 ............................................................................................. 12 時鐘模塊的設計 ............................................................................................. 12 DS1302 概述 ........................................................................................ 12 DS1302 時鐘電路設計 ........................................................................ 14 4. 系統(tǒng)軟件設計 .......................................................................................................... 15 系統(tǒng)軟件總體設計 ......................................................................................... 15 程序設計原理 ................................................................................................. 17 5．系統(tǒng)調(diào)試 ................................................................................................................. 19 硬件調(diào)試 ......................................................................................................... 19 軟件調(diào)試 ......................................................................................................... 19 調(diào)試結果 ......................................................................................................... 19 ............................................................................................................................ 20 附錄 ............................................................................................................................... 22 系統(tǒng)原理圖 ................................................................................................................... 22 系統(tǒng) PCB 圖 .................................................................................................................. 23 系統(tǒng)仿真圖 ................................................................................................................... 23 I 摘 要 人體脈象中富含有關心臟、內(nèi)外循環(huán)和神經(jīng)等系統(tǒng)的動態(tài)信息。而脈搏的病理生理性改變常引發(fā)各種心血管事件，脈搏生理性能的改變可以先于疾病臨床癥狀出現(xiàn)，通過對脈搏的檢測可以對如高血壓和糖尿病等引起的血管病變進行評估。 本文主要介紹了數(shù)字式脈搏計的具體實現(xiàn)方法，利用 紅外 傳感器產(chǎn)生 脈沖信號，經(jīng)過放大整形后，輸入單片機內(nèi)進行相應的控制，從而測量出一分鐘內(nèi)的脈搏跳動次數(shù) ，快捷方便。 系統(tǒng)可以供用戶測量當時的脈搏次數(shù)，同時還可以設定上限次數(shù)和下限次數(shù)，當測量的范圍超過設定的范圍則驅動蜂鳴器報警提醒，除此外用戶還可以設定每天鬧鐘提醒測量，時間可以自行設定 . 系統(tǒng)主控芯片采用 STC89C52,可以把采集到的脈搏信號顯示在 LCD1602 上。早在公元前 7 世紀脈診就成為中醫(yī)的一項獨特診病方法。中醫(yī)一直是靠手指獲取脈搏信息 ， 這難免存在許多主觀臆斷因素 , 況且這種用手指切脈的技巧很難掌握 ,因此人們迫切期望盡早 實現(xiàn)脈診的科學化和現(xiàn)代化。另一方面從西醫(yī)的角度看 ,近年來 人們發(fā)現(xiàn)一種新的有效的心血管疾病早期無創(chuàng)診斷的方法，即利用脈搏波的變異特性 來 評價和診斷人體心血管系統(tǒng)的病變 。本論文的研究主要是基于這方面來進行的 ，從客觀、物理的角度來詮釋人體脈搏系統(tǒng)。 隨著時代和科技的發(fā)展，利用人體屬性，通過生物醫(yī)學傳感器獲取人體生命體征 信息并將其轉換成易于測量和處理信號 ，進而測量人體的生命體征信息 。 研究概況及發(fā)展趨勢綜述 脈搏系統(tǒng)和脈搏信息的研究包括兩大方面 :一是理論分析與計算 (即建模方面 )；二是信號檢測與分析。而國內(nèi)在后一方面的研究多于國外。一般脈搏探測器由信號檢測，信號預處理、信號分析三個環(huán)節(jié)組成。近年來，已經(jīng)開發(fā)出許多不同功能和原理的脈搏儀器，其中這些一起的是關鍵的差異是各種傳感器。 （ 2）脈搏信號處理與特征提取 檢測目標信號的關鍵技術和指標是檢測信號的特征提取。 時域分析法：目前的脈搏信號的特征提取方法，大部分是使用時域分析方法，在時間方向上分析波動信號的動態(tài)特性，在主波，脈次波參數(shù)，重搏波的高度，比，時間， 2 角度，面積值的分析，找出內(nèi)部關系和脈搏的變化特征。 頻域分析：頻域分析主要是通過快速離散傅里葉變換，脈搏波曲線變換到頻域，得到相應的脈搏頻譜曲線，通過光譜特性曲線分析，從相應的人體生理和病理信息的提取，實現(xiàn)脈沖分類 。從這樣的角度來分析頻率和脈搏信號能量的思想是非常正確的。 本系統(tǒng)主要研究內(nèi)容 本系統(tǒng)設計制作一個基于單片機的脈搏計。 （ 2）通過紅外傳感器把信號提取并通過濾波放大把信號整形成方波給單片機計算一分鐘內(nèi)的脈搏次數(shù)。 （ 4）用戶可以設置鬧鐘時間用來提醒用戶定時測量脈搏次數(shù)。 主控模塊的選型和論證 方案一： 采用 MSP430 系列單片機，該單片機是 TI 公司 1996 年開始推向市場的一種 16 位超低功耗的混合信號處理器。不過該芯片昂貴不適合一般的設計開發(fā)。 因此選用方案二中的 51 系列單片機作為主控芯片。 方案二： 采用 LED 數(shù)碼管動態(tài)掃描 LED 數(shù)碼管，雖然價格適中，最適合數(shù)字顯示，并動態(tài)掃描方法的使用是與單片機相連，單片機占據(jù)更少的線。 方案三： LCD 液晶屏的使用， LCD 顯示功能強大，可以顯示大量文本，圖形，顯示多樣性，清晰可見，對于一個 LCD1602 液晶屏的設計可以，價格是可以接受的，雖然需要較多接口，但會給調(diào)試帶來方便。 傳感器的選型和論證 方案一： 壓電傳感器是用來提取壓電傳感器的脈沖信號由壓電效應的一些介質所產(chǎn)生的力。這種現(xiàn)象可以從脈搏信號提取。 壓電傳感器光電傳感器很容易購買，所以本文采用光電傳感器提取人體脈搏信號。雖然這種方法可以減少時鐘芯片的使用，節(jié)約成本，然而，時間誤差較大，在需要精確的時鐘信號的開發(fā)過程是不可行的。通過三線接口與單片機進行通信，時鐘信號或 RAM 數(shù)據(jù)可以用于突發(fā)的多 4 字節(jié)傳輸。 DS1302 是 DS1202 的升級換代產(chǎn)品，與 DS1202 兼容，但增加了主電源 /雙備份電源引腳，同時提供備用電源充電涓流的能力。采用普通 晶體作為標準時鐘。 系統(tǒng)整體設計概述 主 控 模 塊單 片 機蜂 鳴 器 模 塊液 晶 顯 示 模 塊L C D 1 6 0 2時 鐘 模 塊D S 1 3 0 2光 電 傳 感 器 放 大 整 形 濾 波 電 路 按 鍵 模 塊 圖 1 系統(tǒng)結構框圖 STC89C5按鍵、 LCD160光電傳感器、時鐘模塊、運放等構成，系統(tǒng)設有四個按鍵，可以設置 上下限 脈搏數(shù)，當超過范圍的時候單片機會驅動蜂鳴器發(fā)響，脈搏測量的時候需要人把手輕輕的按在光電傳感器上面，由于人脈搏跳動的時候，血液的透光性不一樣會導致接收器 那邊 接收的信號強弱不一樣，間接的把人脈搏信號傳回，通過運放對其進行放大、整形后連接到單片機的 IO 口，單片機利用外部中斷對其進行計數(shù)，最終換算成人一分鐘脈搏的跳動次數(shù)，最終顯示在液晶屏上。 5 主控模塊 主控模塊模塊在整個系統(tǒng)中起著統(tǒng)籌的作用，需要檢測鍵盤等各種參數(shù)，同時驅動液晶顯示相關參數(shù)，在這里我們選用了 51 系列單片機中的 STC89C52 單片機作為系統(tǒng)的主控芯片。 STC89C52 的存儲器系統(tǒng)由 4K 的程序存儲器 (掩膜 ROM)，和 128B 的數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)組成 [3]。 時 鐘 電 路R O M / E P R O M / F l a s h 4 K BR A M 1 2 8 BS F R 2 1 個定 時 個 / 計 數(shù) 器 2C P U總 線 控 制中 斷 系 統(tǒng)5 個 中 斷 源2 個 優(yōu) 先 級串 行 口全 雙 工 1 個4 個 并 行 口X T A L 2 X T A L 1R S TE AA L EP S E NP 0P 1P 2P 3V s sV c c 圖 31 STC89C52 單片機結構圖 STC89C52 單片機主要特性 一個 8 位的微處理器（ CPU）。 片內(nèi)程序存儲器 ROM（ 4KB），用于存儲程，一些原始數(shù)據(jù)和表格。目前的發(fā)展趨勢是 RAM 和ROM 芯片集成在一個芯片，便于提高系統(tǒng)抗干擾能力的用戶設計。 四個 8 位并行 I/O 接口 P0 ~ P3，每個口可以用作輸入，也可以用作輸出。為了方便的串行通信的設計， 52 系列將提供 3 個 16 位定時器 /計數(shù)器。新的已經(jīng)超過了 5 單片機的中斷源例如STC89E58RD，有 9 個中斷源。 片上振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和電容需要外接。 并且，