【正文】 .............................. 20 參考文獻(xiàn) .................................................... 21 致 謝 ...................................................... 22 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 附錄一 元件清單 ............................................. 23 附錄二 主 程序 ............................................... 25 附錄三 電路圖 ............................................... 36 附錄四 實物圖 ............................................... 37 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 1 頁 共 37 頁 序 言 電子技術(shù)，計算機技術(shù)和 圖像分析技術(shù)，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥，理療設(shè)備。 本設(shè)計利用 51 單片機控制輸出脈沖信號，利用按鍵， LED 數(shù)碼管，報警，電源等外部硬件組成一個脈沖理療儀， 對各方案進(jìn)行了細(xì)心的比較，并對設(shè)計中使用的芯片進(jìn)行了仔細(xì)的分析。 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 2 頁 共 37 頁 第 1 章 緒論 課題的目的和意義 隨著社會經(jīng)濟活動日益頻繁和現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快，越來越多的人明顯的感覺或經(jīng)驗所帶來的壓力重， 精神壓力迄今已經(jīng)成為現(xiàn)代社會的一大“隱形瘟疫”，對人們的身心健康構(gòu)成了相當(dāng)大的威脅，如不加以重視，其危害和遺患將十分嚴(yán)重 [3]。 主要設(shè)計內(nèi)容和要求 利用單片機設(shè)計，使系統(tǒng)： 工作電壓 +5V； 能 輸出幅度可調(diào)的脈沖信號； 1到 30分鐘的治療 ，最后能報警 ； 理療 時間可通過 LED 數(shù)碼顯示。示意框圖 21如下： 圖 21 單片機控制原理框圖 方案 2 本系統(tǒng)采用 FPGA 作為中央處理單元控制脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生脈沖實現(xiàn)理療，通過 LED 數(shù)碼管時間顯示，并通過蜂鳴器 實現(xiàn)即使報警。 其中方案一 軟硬件結(jié)合，硬件成本低，軟件容易實現(xiàn)，優(yōu)化型相對比較好，操作簡單，容易實現(xiàn)，且滿足設(shè)計要求。 所以選擇方案一實現(xiàn)功能。工作時，只需要插上插頭。 3. 按鍵模塊 本設(shè)計需要五個鍵，一個為復(fù)位鍵，四個為設(shè)置時間的時，分，信號的強度和確認(rèn)鍵。 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 6 頁 共 37 頁 第 3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 單片機控制模塊的設(shè)計 本設(shè)計采用的單片機為 STC12C5A60S2。內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路，2路 PWM， 8 路高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換，針對電機控制，強干擾場合 [4]。在訪問外部存儲器時，它是分時多路轉(zhuǎn)換的地址 (低 8 位 )和數(shù)據(jù)總線，在訪問期間激活了內(nèi)部的上拉電阻。驗證時，要求外接上拉電阻。在 EPROM 編程和程序驗證時，它接收低 8位地址。在訪問外部存儲器時，它送出高 8 位地址。 — (1017) P3 口是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 單片機最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)包括 :單片機、晶振電路、復(fù)位電路 。下圖 32 是 STC12C5A60S2 單片機的最小系統(tǒng)電路圖 。 復(fù)位原理，單片機高電平復(fù)位，上電瞬間，電容兩段極性不能突變 [5]，所以單片機 9 腳瞬間高電平復(fù)位，很快電容 C3 充滿電后，單片機9腳被拉低，處于工作狀態(tài)，只要重新上電，單片機就會復(fù)位一次。 圖 33 單片機復(fù)位電路 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 9 頁 共 37 頁 單片機晶振模塊設(shè)計 單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩和外部振蕩方式。將 12MHZ的晶振連接到引腳 XTAL1 和 XTAL2，電容 C2， C4 采用 22pF，可以用來穩(wěn)定振蕩器的頻率 ,兩個電容為負(fù)載電容，兩個電容的作用是容易起振和減小頻率的溫漂。 頻率較大時，會產(chǎn)生很小的誤差，故延時時間還要加上指令時間才能獲得較大的頻率波形。 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 10 頁 共 37 頁 這部分電路比較簡單，外接 12V 直流電源，可用電源供電，插上電源后，經(jīng)過 LM7805穩(wěn)壓管，輸出電壓 VCC,再通過 220uF 電容濾波。 單片機的 P3口（ ） P3 口是一個帶 內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口，功能由程序定義，系統(tǒng)共有四個按鍵， 為設(shè)置功能， 為確認(rèn)鍵， 為減小鍵， 為增大鍵。 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 11 頁 共 37 頁 圖 37 顯示模塊 數(shù)碼管有共陰和共陽的區(qū)分，單片機都可以進(jìn)行驅(qū)動，但是驅(qū)動的方法卻不同，并且相應(yīng)的 0～ 9 的顯示代碼也正好相反。 ， ， 控制數(shù)碼管的千，百，十個位，當(dāng)相應(yīng)的端口為低電平，驅(qū)動晶體管導(dǎo)通 ，驅(qū)動晶體管的數(shù)字控制提供了高電平 ，這時只要 P0 口送出數(shù)字的顯示代碼，數(shù)碼管就能正常顯示數(shù)字。 通過 一個 220 歐姆的電阻直接給數(shù)碼管的 8 個段位供電， 和 、 、 端口控制數(shù)碼管的 千位、 百位、十位和個位的供電。 報警模塊 下圖 38為報警電路模塊。 報警電路中光報警采用發(fā)光二極管，聲報警采用蜂鳴器來設(shè)計，采用一個引腳控制。對于發(fā)光二極管，必須采用限流電阻，否則會使二極管電流過大而燒壞。 升壓電路 下圖 39為升壓 模塊電路。 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 13 頁 共 37 頁 圖 39 升壓電路 系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)硬件圖 通過前面的單片機復(fù)位電路、晶振模塊、電源模塊、顯示模塊、報警模塊、升壓模塊、按鍵模塊組成了系統(tǒng)硬件圖。 系統(tǒng)硬件分析 當(dāng)系統(tǒng)通電后，電壓接 +12V 到 LM7805 穩(wěn)壓管，輸出 +5V 電壓，通過 C5濾波，二極管 D4 為保護電路，通入單片機，然后單片機最小系統(tǒng)開始工作，首先單片機晶振電路工作， 12MHZ 的晶振連接到引腳 XTAL1 和 XTAL2，電容 C2 和 C4 分別并到兩端， 兩個電容的作用是容易起振和減小頻率的溫漂，晶振模塊為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。顯示電路 通過 7個 220 歐姆 和一個 330 歐姆 的電阻直接給數(shù)碼管供電， 和 、 、 端口控制數(shù)碼管的 千位、 百位、十位和個位的供電， 三極管 Q1， Q2， Q3， Q6，為驅(qū)動放大江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 14 頁 共 37 頁 的作用 。 蜂鳴器電路中，當(dāng)輸出高電平時，三極管截至，當(dāng)輸出低電平時，三極管導(dǎo)通，蜂鳴器產(chǎn)生報警聲。當(dāng)單片機 置低時，即可實現(xiàn)聲光報警。 江蘇理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 15 頁 共 37 頁 第 4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)軟件設(shè)計原則 系統(tǒng) 軟件 是一種不需要用戶干預(yù)的程序集合，也控制和協(xié)調(diào) 計算機 和 外部設(shè)備 ，主要功能是調(diào)度，監(jiān)控，維護計算機系統(tǒng)，負(fù)責(zé)管理計算機系統(tǒng)中各種獨立的硬件才能協(xié)調(diào)工作。 ： 合理的要求，設(shè)計了軟件，它具有良好的結(jié)構(gòu)，完整的文檔的科學(xué)方法，完備系統(tǒng)的性能。 :可測試性就是設(shè)計一個適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù) 集合，用來測試所建立的系統(tǒng)，并保證系統(tǒng)得到全面的檢驗。 主程序設(shè)計流程圖 總流程圖如下圖 41所示 ,從程序開始，進(jìn)入顯示，然后系統(tǒng)初始化，看按鍵是否按下，假如按鍵按下，則進(jìn)入相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，如不按下按鍵，則返回初始化，進(jìn)入數(shù)據(jù)參數(shù)之后，下一步進(jìn)入定時中斷和顯示端口，最后脈沖輸出，如想重新設(shè)置，則返回系統(tǒng)初始化。其流程圖如圖 42所示。其流程圖如圖 43 所示。之后就上電檢測，檢測的方法是看數(shù)碼管上面有無顯示，發(fā)現(xiàn)能夠顯示，則表示這部分沒有問題了，緊接著進(jìn)行下一步的硬件焊接工作。單片機的四個按鍵都有自己的功能。發(fā)現(xiàn)數(shù)碼管可以正確的按鍵功能， 但是稍顯遲鈍，但