【正文】 ....... 12 鍵盤模塊設計 .............................................................................................. 13 蜂鳴器模塊設計 .......................................................................................... 13 4 系統(tǒng)軟件設計 ........................................................................................................ 15 系統(tǒng)軟件流程 .............................................................................................. 15 程序設計原理 .............................................................................................. 16 5 總結展望 ................................................................................................................ 18 致 謝 .......................................................................................................................... 19 參考文獻 ...................................................................................................................... 20 附 錄 ............................................................................................................................ 21 山西農(nóng)業(yè)大學信息學院畢業(yè)設計 II 附錄 I 系統(tǒng)整體原理圖 .................................................................................. 21 附錄 II PCB 圖 .................................................................................................. 22 附錄 III 系統(tǒng)仿真圖 ............................................................................................ 22 附錄 IV 系統(tǒng)源程序 ........................................................................................... 23 附錄 V 實物圖 ................................................................................................... 38 山西農(nóng)業(yè)大學信息學院畢業(yè)設計 1 1 序 言 課題的來源及意義 人脈搏的跳動情況，一直是中外醫(yī)學診斷、治療的一個重要依據(jù)。我在分類、比對和設計的過程中，重新系統(tǒng)的溫習了大學學習的各種專業(yè)知識，并且將很多學科綜合起來，靈活應用。系統(tǒng)主控的芯片使用 STC89C52，可以把采集到的脈搏信號，顯示在 LCD1602 上。 電子脈搏計的設計分為兩部分：硬件設計和軟件設計，設計的內(nèi)容要根據(jù)設計物品的作用和需求，進一步按照各個不同的功能模塊分工進行，于是本文將硬件的模塊分為主控模塊、信號采集模塊、顯示模塊、蜂鳴器模塊和鍵盤模塊。 （請在以上方框內(nèi)打“ √ ”） 畢業(yè)論文作者簽名： 指導教師簽名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日本論文屬于 山西 農(nóng)業(yè)大學信息學院畢業(yè)設計 I 摘 要 中醫(yī)神奇的地方在于望聞問切，而切正是指對脈搏的診斷，脈搏跳動主要是動脈內(nèi)的血液按照周期循環(huán)流經(jīng)整個身體產(chǎn)生的波動， 人體 的 脈象中 包 含有關心臟、神經(jīng) 和內(nèi)外循環(huán)等系統(tǒng)相關 的動態(tài)信息 ，與此 同時脈搏 的 測量還為血 流 測量 、 血壓 測量及其 它一 些生理檢測技術 ， 提供了一種 重要的 生理參考信號。 保密□， 在 年解密后適用本授權書。 畢業(yè)論文作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)論文版權使用授權書 本畢業(yè)論文作者完全了解學校有關保留、使用畢業(yè)論文的規(guī)定，即：學校有權保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。對本文的研究做出貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。 分類號 TM93 學號 2020023021 學校代碼 13535 密級 內(nèi)部 畢業(yè)設計說明書 電子脈搏計設計 學位申請人 ： 王銳 學科專業(yè) ： 電氣工程及其自動化 指導教師 ： 秦冬梅 答辯日期 ： 二〇一四年五月二十五日 獨創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的畢業(yè)論文是我個人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除文中已經(jīng)標明引用的內(nèi)容外，本論文不 包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。本人授權山西農(nóng)業(yè)大學信息學院可以將本畢業(yè)論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯 編本畢業(yè)論文。 不保密□。 然而培養(yǎng)中醫(yī)耗費的精力和年限是十分巨大的，西醫(yī)使用裝置測量脈搏跳動次數(shù)，再結合其他醫(yī)療設備檢測也不失為一種辦法，因此電子脈搏計在醫(yī)學的進步中扮演著重要的角色。脈搏計 利用 紅外 傳感 器，來采集脈搏 信號，經(jīng)過放大 、濾波和 整形后， 得到的結果輸入單片機內(nèi)進行相應的控制，從而測量出 規(guī)定時間內(nèi) 脈搏跳 動 的 次數(shù) ，測量起來快捷方便。 在電子脈搏計的設計過程中，我查閱了大量相關資料，對以前的科技成果和現(xiàn)今的核心元件進行比對，確定了每一模塊的選型方案，最后把相應模塊組合起來，構成一個完整的電子脈搏計。最后，我動手親自制作了電子脈搏計，當自己設計的電子脈搏計最后實物做出來，準確測出來自己的脈搏跳動次數(shù)的時候，一種喜悅感讓 我內(nèi)心激動，我知道這將成為我生命中的一塊踏腳石，讓我自信地走的更遠。脈搏跳動的情況能夠反映出人的健康程度，測試病人的脈搏跳動也 是監(jiān)測病情的必要項目之一，尤其是生活富裕以后隨之而來的冠心病和心腦血管等等疾病。 隨著 這些年 科學 、 技術的 不斷 發(fā)展，大規(guī)模 的 集成電路 、 計算機技術的更新 和 換代，現(xiàn) 在 的很多 電子設備 都已經(jīng)實現(xiàn)自動化 的檢測 和控制，這些自動化設備 能夠 為人們的生活 ， 帶來 方便以及快捷 ，它們能夠高效地完成繁瑣重復的工作，提高生活節(jié)奏，給整個人類社會帶來巨大的收益。 單片機就是 這樣 通過 在一塊板子上制作 大規(guī)模集成電路的技術，在一片半導體硅片上集成了 存儲器（ RAM、 ROM） 、中央處理單元（ CPU）、并行 I/O 口、 中斷系統(tǒng)、 定時器 /計數(shù)器、 系統(tǒng)總線和 系統(tǒng)時鐘電路的微型計算機。計算機技術的更新，正解決了這一難題， 在 實現(xiàn)了固定元器件大批量統(tǒng)一型號生產(chǎn)的條件下，通過程序的設計和更 改，實現(xiàn)各種不同的電路功能。因此，電子脈搏計必然能夠走向大眾化、智能化、微型化，也必然是眾多醫(yī)院乃至家庭必備的醫(yī)療設備。 電子脈搏計的設計，我認為僅僅是使用單片機實現(xiàn)自控監(jiān)測的一個啟迪， 山西農(nóng)業(yè)大學信息學院畢業(yè)設計 2 通過電子脈搏計設計成功，一定可以思考和設計出更多的自動監(jiān)測設備。自動監(jiān)測和自動控制能解放勞動力，提高生活節(jié)奏，用有限的生命創(chuàng)造無限的可能。 基于 EWB 電子脈搏測量儀采用了光電傳感器、放大與 濾波 整形電路、 基準時間發(fā)生電路、 技術顯示電路 以及控制電路所 組成的脈搏測量儀?；鶞蕰r間電路能 夠發(fā) 生半個周期為 60 秒 的脈沖信號， 來 顯示計數(shù)器 得到的 脈搏跳動次數(shù) ， 并且自動清零。比較電路 是 用來判斷顯示 結果的 正常 狀態(tài) ，一部分 是 譯碼 ， 一部分 是 比較電路。計數(shù) 標志 由一個 RS 觸發(fā)器 的電路來 完成，報警部分 則 由蜂鳴器 的 電路 來完成 。 第 二 章 ：將電子脈搏計根據(jù)不同功能分 成六個模塊，比較討論三個主要模塊芯片的選擇，提出明確的方案，對各個芯片的特點進行分析論證，最后決定模塊主要芯片的選型。 第 四 章 ：描述電子脈搏計的軟件總體設計，通過對軟件原理的思考，完整的設計電子脈搏計的程序。 山西農(nóng)業(yè)大學信息學院畢業(yè)設計 3 2 系統(tǒng)方案的論證與選型 系統(tǒng)整體設計 電子脈搏計，以單片機為核心控制芯片，對系統(tǒng)進行初始化，主要完成頻率測量、放大整形濾 波、液晶顯示等功能的控制，起總控以及協(xié)調(diào)各個工作模塊的作用。 測量 脈搏 的時候把手 輕放 在光電傳感器 的 上面， 因為 脈搏跳動的時候，血液的透光性發(fā)生改變，導致光電傳感器測量到的信號強弱發(fā)生改變，間接的把人脈搏跳動測量出來，通過運放對接受到的信號進行放大 、濾波、 整形，連接到單片機的 I/O 口， 51 單片機利用外部中斷對信號進行計數(shù)，統(tǒng)計得到結果為脈搏跳動 的 次數(shù) 。 圖 21 系統(tǒng)結構 電子脈搏計的幾個模塊中，需要進行模塊選型，并且有必要比較論證的模塊主要有三個，信號采集模塊、主控模塊以及顯示模塊。 蜂鳴器模塊 主控模塊單片機 液晶顯示模塊 LCD1602 光電傳感器 ST188 放大整形 濾波電路 按鍵模塊 山西農(nóng)業(yè)大學信息學院畢業(yè)設計 4 方案一： 這是我在開題報告中想的方法，使用壓電傳感器提取人的脈搏信號，壓電傳感器 是某類電介質受力然后產(chǎn)生壓電效應為原理設計的，所謂的壓電效應就是說電介質受到一個方向的外力作用以后開始發(fā)生彎曲或者伸縮的形變，由此帶來的電介質本身電荷的極化現(xiàn)象，可在其表面產(chǎn)生電荷，然后通過這樣的電荷變化采集到病人的脈搏信號。 首先將手指放置在光電傳感器的上面，其中手指的肌肉、骨骼和皮膚等組織對光的吸收量，基本上是始終不變的，并且靜脈血管中血液的跳動相較于動脈血管中血液的跳動是十分微弱的，因此傳感器發(fā)射的光線透過手指之后，發(fā)生的變化可以認為這種現(xiàn)象是只由動脈血的充盈而引起的。 ST188 型號的 光電傳感器是反射式 的 紅外光電傳感器，該 型號傳感器 采用了高發(fā)射功率 的 紅外光電二極管 、 高靈敏度 的 光電晶體管 這兩種 主要元件 ，監(jiān)測 的 距離 大約的 范圍在 4 到 13mm之間 ，采用非接觸 的 監(jiān)測方式。 山西農(nóng)業(yè)大學信息學院畢業(yè)設計 5 方案二： 使用 51 系列的單片機， 51 系列單片機性價比很高， 21 個專用 的 寄存器、32 個 I/O 口、 2 個可編程定時 /計數(shù)器、 2 個 優(yōu)先級 和 5 個 中斷源，這些單片機的構造 保證了 51 系列單片機的可靠性， 重要的是 51 系列 單片機 是 無法解密 的 。 所以， 最后 選 用 51 系列的單片機 ， 作為 了 主控芯片， 并且 采用了 STC89C52芯片， 作為電子脈搏計 使用 的核心芯片。由于數(shù)碼管動態(tài)掃描 ，需 要借助 74LS164 移位寄存器 來 進行移位，所以在電路調(diào)試的時候 ，仍然 具有很多障礙， 則 不用 LED 的 7 段數(shù)碼管 來 作為顯示元件 [4]。所以我選擇了型號為 LCD1602 的液晶顯示屏，這樣使得輸出結果更好，方便電路調(diào)試，只是唯一的缺點就是使用的 I/O 口線比較多， 但是卻可以方便地通過交互的界面，更好地進行 監(jiān)測， 所以 在比較以后 ，采用 LCD1602 型號的液晶顯示屏。設計的信號采集電路應是下圖的順序。 D1LED0MK1光電二極管150RR1+5VAGND33KR2+5VAGND 圖 32 紅外光電傳感器 如圖 32 所示，紅外 光電傳感器 采用了 ST188 型號 ，由 +5V 電源供電， R1為 150Ω， R2 為 33KΩ， 將 手指放在 高發(fā)射功率的 發(fā)光二極管 以及高靈敏度的 光電二極管 之 間 。人脈搏跳動 的狀態(tài) 是呈周期性變