基于單片機的脈搏測量儀畢業(yè)設(shè)計論文-在線瀏覽
2025-03-07 15:09本頁面
【正文】 部結(jié)構(gòu)圖也可看出,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與8051內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本一致（除模擬比較器外）,引腳RST、XTALXTAL2的特性和外部連接電路也完全與51系列單片機相應(yīng)引腳一致,但P1口、P3口有其獨特之處。 AT89C2051的引腳說明AT89C2051是一個有20個引腳的芯片,與8051內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行對比可發(fā)現(xiàn),AT89C2051減少了兩個對外端口（即P0、P2口）,使它最大可能地減少了對外引腳,因而芯片尺寸有所減少。2. GND：地。～。(AIN0)和反相輸入（AIN1)。當(dāng)P1口引腳寫入“1”時,其可用作輸入端。 P1口還在閃速編程和程序校驗期間接收代碼數(shù)據(jù)。P3口緩沖器可吸收20mA電流。用作輸入時,被外部拉低的P3口引腳將用上拉電阻而流出電流(IIL)。P3口還接收一些用于閃速存儲器編程和程序校驗的控制信號。RST一旦變成高電平,所有的I/O引腳就復(fù)位到“1”。每一個機器周期需12個振蕩器或時鐘周期。7. XTAL2：作為振蕩器反相放大器的輸出。 P3口的功能P3口引腳功能RXD(串行輸入端口)TXD(串行輸出端口)INT0(外中斷0)INT1(外中斷1)TO(定時器0外部輸入)T1(定時器1外部輸入)從上述引腳說明可看出，AT89C2051沒有提供外部擴展存儲器與I/O設(shè)備所需的地址、數(shù)據(jù)、控制信號,因此利用AT89C2051構(gòu)成的單片機應(yīng)用系統(tǒng)不能在AT89C2051之外擴展存儲器或I/O設(shè)備，也即AT89C2051本身即構(gòu)成了最小單片機系統(tǒng)。 振蕩電路圖24 振蕩電路圖本設(shè)計晶振選擇頻率為12MHz，電容選擇30pF如圖（2－4）。12M）=1us。近年來, 光電檢測技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用中發(fā)展很快, 這主要是由于光能避開強烈的電磁干擾, 具有很高的絕緣性, 且可非侵入地檢測病人各種癥狀信息。本系統(tǒng)設(shè)計了指套式的透射型光電傳感器, 實現(xiàn)了光電隔離,減少了對后級模擬電路的干擾，結(jié)構(gòu)如圖1 所示。由于手指動脈血在血液循環(huán)過程中呈周期性的脈動變化，所以它對光的吸收和衰減也是周期性脈動的, 于是光敏二極管輸出信號的變化也就反映了動脈血的脈動變化。 圖32 信號拾取器圖紅外接收二極管在紅外光的照射下能產(chǎn)生電能， V電壓， mA電流。紅外發(fā)射二極管中的電流越大，發(fā)射角度越小，產(chǎn)生的發(fā)射強度就越大。R0過大，通過紅外發(fā)射二極管的電流偏小，BPW83型紅外接收二極管無法區(qū)別有脈搏和無脈搏時的信號。當(dāng)紅外發(fā)射二極管發(fā)射的紅外光直接照射到紅外接收二極管上時，IC1B的反相輸入端電位大于同相輸入端電位，Vi為“O”。雖然手指遮擋了紅外發(fā)射二極管發(fā)射的紅外光，但是，由于紅外接收二極管中存在暗電流， V。當(dāng)有跳動的脈搏時，血脈使手指透光性變差，紅外接收二極管中的暗電流減小，Vi電位上升。所拾取的信號為2μV左右的電壓信號。轉(zhuǎn)折頻率由R0C0R08和C05決定，放大倍數(shù)由R08和R06的比值決定。需要說明的是，以上分析是在忽略C03的條件下做出的，如果考慮C03的話，那么：由此可見，C03沒有影響頻率特性的分析，它的作用只是隔直。Rpll用以調(diào)整系統(tǒng)的放大倍數(shù)，C06用以防止放大器自激。 V，以確保濾除干擾信號。圖34 二級放大器和比較器圖 波形整形部分波形整形電路如圖5所示，IC3A是CD4528型單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器， s．其寬度由R22和C20決定。DDl和T3等組成一個或非門，只有C，E兩點均為低電平時，信號放大器整機輸出才是高電平。R23和C21充電時間的長短決定了計數(shù)脈沖的寬度，一般不希望它太寬。圖35 波形整形線路圖第四章 整體電路分析 光發(fā)射電路經(jīng)實驗可知,采用GaAs紅外發(fā)光二極管作為光源時，可基本抑制由呼吸運動造成的脈搏波曲線的漂移。為了克服這一問題本系統(tǒng)采用脈沖振幅光調(diào)制技術(shù)。系統(tǒng)對紅外二極管的驅(qū)動脈沖信號的頻率選定為工頻整數(shù)倍400Hz以降低工頻干擾。為了保證紅外發(fā)光二極管的光源穩(wěn)定，本文采用運放op495和NPN型三極管作為恒流源電路向發(fā)光二極管提供穩(wěn)定的工作電流，光源驅(qū)動電路如圖41所示。因此，接收電路中應(yīng)采用電流電壓變換電路，將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。（圖中S_GND為信號地，運算放大器工作正負(fù)電源為5V、0V，為避免信號丟失，將信號抬高至VS_GND=1V。圖41 發(fā)光二極管驅(qū)動電路圖圖42 光敏二極管的電流電壓轉(zhuǎn)換電路圖 信號采集及處理系統(tǒng) 由于光電脈搏波屬于緩慢變化的微弱生理信號，信噪比低，極易受到環(huán)境噪聲和肢體運動的干擾。本系統(tǒng)采用過采樣技術(shù)，通過對信號的高速采樣來提高采樣精度，相當(dāng)于用高分辨率的ADC對信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，達到了提高信噪比并改善動態(tài)范圍的效果。 過采樣技術(shù)的應(yīng)用所謂過采樣技術(shù)是指以遠遠高于奈奎斯特(Nyquist)采樣頻率的頻率對模擬信號進行采樣的方法。因此量化噪聲電平與采樣頻率成反比，如果提高采樣頻率，則可以降低量化噪聲電平，而由于基帶是固定不變的，因而減少了基帶范圍內(nèi)的噪聲功率，提高了信噪比，從而提高分辨率，并且采樣頻率每提高4倍，則信噪比提高4倍，相當(dāng)于A/DC的分辨率提高1位。系統(tǒng)采用FIR結(jié)構(gòu)的滑動平均濾波器，在過采樣之后對數(shù)據(jù)進行數(shù)字抽取濾波。該濾波器的作用是濾波、抽取和抗混疊。本文利用ADμC841單片機內(nèi)部的12位ADC對光電轉(zhuǎn)換后的0～ 的電信號進行采樣，由于本身具有一定的分辨率，要求的過采樣倍數(shù)不會太高，ADC的速度可以滿足應(yīng)用。 整體硬件電路設(shè)計電路的原理圖見圖43。圖43 電路的原理圖傳感器主要由紅外線發(fā)射二極管和接收二極管組成，測量的原理如下：將手指放在紅外線發(fā)射二極管和接收二極管中間，隨著心臟的跳動，血管中血液的流量將發(fā)生變化。脈沖信號由F1~FR3~RCC2等組成的低通放大器進行放大，再經(jīng)由FRRC3組成的放大器進一步放大，其輸出信號送給由FFRPR8等組成的施密特觸發(fā)器進行整形
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1