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文檔簡介
1、<p> 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)</p><p> 輔 導(dǎo) 站: </p><p> 專 業(yè): 機(jī)電一體化技術(shù) </p><p> 題 目: 電子血壓計(jì)設(shè)計(jì)
2、 </p><p> 指導(dǎo)者: </p><p> 2017 年 3 月</p><p><b> 摘 要</b></p><p> 現(xiàn)代社會的迅速發(fā)展,導(dǎo)致環(huán)境日益惡化,不健康的生活習(xí)性與不科學(xué)的飲食習(xí)慣,導(dǎo)致人類疾病越來越
3、多的出現(xiàn)。其中,有著人類第一無形殺手稱號的高血壓病,已逐漸上升到人類疾病危害排行榜的前幾名,長期危害著人體健康,讓飽受高血壓折磨的患者痛不欲生。如何便捷有效地測量與監(jiān)控高血壓,從而有效預(yù)防與治療高血壓,成為人們對抗高血壓病的首要問題。于是,設(shè)計(jì)一臺便捷的測量血壓的裝置,成為重中之重。</p><p> 目前市場上的大部分動態(tài)血壓記錄儀,只記錄每次測量的結(jié)果,醫(yī)生面對的是一批真?zhèn)坞y辯的數(shù)字,無法判別血壓計(jì)的準(zhǔn)確性
4、、可靠性。本課題研究最終旨在設(shè)計(jì)出全信息的動態(tài)血壓記錄儀,使每次測量結(jié)果完全透明,使醫(yī)生可以對照原始波形判斷數(shù)據(jù)的真?zhèn)?,有效甄別出干擾和偽差引起的錯誤檢測,恢復(fù)真實(shí)血壓,保證血壓報告的有效性和可靠性。</p><p> 家用電子血壓計(jì),主要是用于家庭。家庭醫(yī)療保健已成為現(xiàn)代人的醫(yī)療保健時尚。過去人們測量血壓必須到醫(yī)院才行,而今只要擁有了家用電子血壓計(jì),坐在家里便可隨時監(jiān)測血壓的變化,如發(fā)現(xiàn)血壓異常便可及時去醫(yī)院
5、治療,起到了預(yù)防腦出血、心功能衰竭等疾病猝發(fā)的作用。本文將詳細(xì)介紹便攜式血壓測量裝置的設(shè)計(jì)。</p><p> 關(guān) 鍵 詞:ASDX 001,AT89C51,液晶顯示,壓力測量</p><p><b> 目 錄</b></p><p><b> 前言1</b></p><p> 第一章
6、便攜式血壓計(jì)裝置總體概述3</p><p> §1.1 便攜式血壓計(jì)簡介3</p><p> §1.1.1 便攜式血壓計(jì)的介紹3</p><p> §1.1.2 便攜式血壓計(jì)功能簡介3</p><p> §1.1.3 便攜式血壓計(jì)使用注意事項(xiàng)3</p><p>
7、 §1.2 血壓計(jì)裝置設(shè)計(jì)方案3</p><p> §1.2.1 設(shè)計(jì)總體要求3</p><p> §1.2.2 具體設(shè)計(jì)方案4</p><p> §1.3 便攜式血壓計(jì)工作原理5</p><p> §1.3.1 血壓測量的工作原理5</p><p>
8、; §1.3.2 便攜式血壓計(jì)的工作原理6</p><p> 第二章 硬件電路的設(shè)計(jì)7</p><p> §2.1 傳感器簡介以及電路設(shè)計(jì)7</p><p> §2.1.1 傳感器簡介7</p><p> §2.1.2 傳感器電路設(shè)計(jì)8</p><p> &
9、#167;2.2 AT89C51單片機(jī)的簡介及其電路設(shè)計(jì)9</p><p> §2.2.1 AT89C51簡介9</p><p> §2.2.2 主要性能參數(shù)9</p><p> §2.3 單片機(jī)電路設(shè)計(jì)12</p><p> §2.3.1 AT89C51的復(fù)位電路12</p&g
10、t;<p> §2.3.2 AT89C51的時鐘電路12</p><p> §2.3.3 AT89C51與液晶顯示模塊的電路連接13</p><p> §2.4 液晶顯示模塊簡介及電路設(shè)計(jì)13</p><p> §2.4.1 液晶顯示模塊DM-1602簡介13</p><p&g
11、t; §2.4.2 液晶顯示模塊DM-1602電路設(shè)計(jì)16</p><p> §2.5 其他電路設(shè)計(jì)17</p><p> §2.5.1 電源電路17</p><p> §2.5.2 線性閥PWM控制電路18</p><p> §2.5.3 充氣PUMP控制電路18<
12、/p><p> §2.5.4 按鍵電路19</p><p> 第三章 軟件系統(tǒng)流程以及程序的設(shè)計(jì)20</p><p> §3.1 單片機(jī)主程序流程圖20</p><p> §3.2 處理模塊20</p><p> §3.3測量模塊21</p><
13、;p> §3.4 信號處理模塊21</p><p> §3.5 顯示模塊22</p><p> §3.6 電源處理模塊23</p><p><b> 結(jié)論24</b></p><p><b> 參考文獻(xiàn)25</b></p><
14、;p><b> 致謝26</b></p><p><b> 附錄27</b></p><p> 附錄A 子程序流程圖27</p><p> 附錄B 部分參考程序29</p><p> 附錄C 元件清單31</p><p> 附錄D 主電路圖
15、:33</p><p><b> 前 言</b></p><p> 在現(xiàn)代疾病譜上,高血壓的危害無疑高居前幾位。對于上了年紀(jì)的人,血壓是一個重要的健康信號。隨著生活水平的提高,時下老年人對自己的血壓越來越關(guān)注。高血壓是世界最常見的心血管疾病,也是最大的流行病之一,它的危害非常的巨大,據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示,我國現(xiàn)有的高血壓患者已達(dá)一億,并且每年新增人數(shù)在300萬以
16、上。從高血壓目前的危害來看,高血壓病已成為人類的頭號隱形殺手病。高血壓病不但是長期危害人體健康的一種慢性病,而且它還是腦中風(fēng)、冠心病、心肌梗死、心力衰竭、腎衰等疾病的禍?zhǔn)祝虼吮蝗藗兎Q為“無形殺手”。</p><p> 治療高血壓病,首先是要測量準(zhǔn)確的血壓。測量血壓的儀器稱為血壓計(jì)。血壓計(jì)可分為直接式和間接式兩種。兩種血壓計(jì)的工作原理是不相同的,直接式是用壓力傳感器直接測量壓力變化;間接式的工作原理則是控制從外
17、部施加到被測部位上的壓強(qiáng),并將控制的結(jié)果與其相關(guān)的柯氏音的產(chǎn)生和消失的信息加以判斷。前者不管對動脈或靜脈都可連續(xù)測試,而后者只能測量動脈的收縮壓和舒張壓。 </p><p> 傳統(tǒng)的血壓計(jì)是模擬的血壓計(jì)。此類血壓計(jì)操作比較復(fù)雜,測量精度不夠,而且受環(huán)境影響較大。為了讓廣大血壓計(jì)使用者更方便的使用與維護(hù)血壓計(jì),也讓更多的人學(xué)會使用血壓計(jì)進(jìn)行簡單的血壓測量,設(shè)計(jì)出一臺操作便捷,測量精確,無需維護(hù)的智能型測量血壓的裝
18、置,以幫助人們對抗高血壓。</p><p> 本論文也具有比較重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前,市場上的使用的血壓計(jì)大部分仍是水銀血壓計(jì),也有一些動態(tài)血壓記錄儀。水銀血壓計(jì)每次測量必須由醫(yī)生戴上聽診器進(jìn)行測量,測量過程復(fù)雜;而且對不同的醫(yī)生,測量結(jié)果可能不同:對同一個人來說,影響血壓因素非常多,由于每次測量的時間不可能很長,測得結(jié)果在某些情況就不能真實(shí)的反映被測對象的血壓值。在動態(tài)血壓檢測中干擾和偽差是不可避免的。目前市場
19、上的大部分動態(tài)血壓記錄儀,只記錄每次測量的結(jié)果,醫(yī)生面對的是一批真?zhèn)坞y辯的數(shù)字。本課題研究最終旨在設(shè)計(jì)出全信息的動態(tài)血壓記錄儀,使每次測量結(jié)果完全透明,實(shí)時分析結(jié)合回顧分析,使醫(yī)生可以對照原始波形判斷數(shù)據(jù)的真?zhèn)?,有效甄別出干擾和偽差引起的誤檢測,恢復(fù)真實(shí)血壓,保證血壓報告的有效性和可靠性。</p><p> 第一章 便攜式血壓計(jì)裝置總體概述</p><p> §1.1 便攜式
20、血壓計(jì)簡介</p><p> §1.1.1 便攜式血壓計(jì)的介紹</p><p> 該產(chǎn)品重量輕,便攜,可放入醫(yī)生護(hù)士口袋。無水銀,增強(qiáng)環(huán)保性,避免了因水銀泄露而造成的污染事故。操作簡單易懂,特別適合家庭使用。[2]</p><p> §1.1.2 便攜式血壓計(jì)功能簡介</p><p> 該血壓計(jì)以壓力傳感器測得血壓
21、值,再將血壓數(shù)據(jù)通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,傳入單片機(jī),然后由控制核心單片機(jī)控制,經(jīng)主程序處理數(shù)據(jù)之后,在液晶顯示器上把數(shù)據(jù)顯示出來。</p><p> §1.1.3 便攜式血壓計(jì)使用注意事項(xiàng)[7]</p><p> 1.袖帶位置須與心臟高度保持一致,上臂自然下垂,肘和前臂自然地搭在桌子上,手心向上,不要把整個胳膊平伸在高于心臟位置的桌子上,或用墊子將胳膊墊得過高;<
22、;/p><p> 2. 每天要在固定時間和同樣狀態(tài)下,以相同的姿勢測量血壓;</p><p> 3. 應(yīng)該在安靜的狀態(tài)下進(jìn)行測量,測量前安靜休息10~20分鐘,深呼吸2~3次;</p><p> 4. 飯后或運(yùn)動后至少休息一小時再進(jìn)行測量;</p><p> 5. 不要在浴后、吸煙、飲酒、喝咖啡后測血壓;</p><p
23、> 6. 要在沒有尿意時測血壓。</p><p> 7. 測量時應(yīng)保持心情舒暢,沒有疲勞感,不緊張。</p><p> §1.2 血壓計(jì)裝置設(shè)計(jì)方案</p><p> §1.2.1 設(shè)計(jì)總體要求</p><p> 便攜式電子血壓計(jì)是傳感技術(shù)和微電腦技術(shù)的結(jié)合體,它的結(jié)構(gòu)應(yīng)該能保證完成三項(xiàng)基本任務(wù):①感應(yīng)血流
24、的壓力;②判別高壓和低壓;③在屏幕上顯示測量結(jié)果。</p><p> 感受血流壓力離不了傳感器,民用電子血壓計(jì)中所應(yīng)用的壓力傳感器必須是高性能低成本的,靈敏度要高,測量范圍倒不需要很大。在各種傳感器中有一類是利用壓電效應(yīng)的,還有一種人工合成的被稱為PVDF的壓電薄膜,它是柔軟的塑料。其次就是能根據(jù)血壓變動及時抓住高、低壓的微處理器。另外,血壓會通過電子血壓計(jì)的液晶顯示屏進(jìn)行顯示。</p><
25、p> §1.2.2 具體設(shè)計(jì)方案</p><p> 在這里介紹一下有關(guān)血壓的基本知識,血壓是血液在血管內(nèi)流動時對血管壁的側(cè)壓力。血壓分收縮壓和舒張壓。當(dāng)心室收縮向動脈泵血時,血壓升高,其最高值為收縮壓。心室舒張時,血壓降低,其最低值為舒張壓。血壓通常以上肢肪動脈測得的血壓為代表,正常成年人上膠動脈的收縮壓為90~140毫米汞柱,舒張壓為60~90毫米汞柱。血壓過低或過高都是疾病的征象。<
26、/p><p> 血液在動脈血管中的壓力隨著心臟的收縮、舒張而不斷變化,而人的心臟的收縮頻率即心率比較低,一般在30~300bpm,由此血壓脈動鑲號是相對而言還是屬于一種緩慢變化的信號,我的設(shè)計(jì)是采用外接式的結(jié)構(gòu),以89C51單片機(jī)為核心,由其內(nèi)部自帶的10位8通道A/D轉(zhuǎn)換模塊構(gòu)成的采樣模塊,,該模塊的采樣數(shù)據(jù)由單片機(jī)串口經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后送到上位機(jī)的串口COMI或COMZ,形成種連續(xù)數(shù)據(jù)采集串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?lt;/
27、p><p> 本設(shè)計(jì)是基于89C51單片機(jī)的設(shè)計(jì),具體裝置方案如圖1-1所示。</p><p> 圖1-1便攜式血壓計(jì)設(shè)計(jì)方案</p><p> 系統(tǒng)工作示意圖如圖 1-2所示。</p><p> 圖1-2 血壓計(jì)系統(tǒng)工作示意圖</p><p> 電源開啟過后,若有必要修改系統(tǒng)的默認(rèn)參數(shù),將由鍵盤輸入或PC機(jī)對其
28、進(jìn)行設(shè)置。經(jīng)過了這個階段以后,系統(tǒng)將對某些參數(shù)和硬件內(nèi)部的一些寄存器進(jìn)行初始化工作。初始化完成之后,將啟動A/D轉(zhuǎn)換,等待直至A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束。然后將A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果送入上位機(jī)。待采樣的時間達(dá)1秒鐘后將分析數(shù)據(jù)結(jié)果,求出最大值和最小值,將這些數(shù)據(jù)處理后即為收縮壓和舒張壓。將它們送往LED數(shù)碼管進(jìn)行顯示。</p><p> §1.3 便攜式血壓計(jì)工作原理</p><p>
29、7;1.3.1 血壓測量的工作原理</p><p> 血壓有兩種,一是收縮壓:是當(dāng)心臟收縮把血液打到血管所測得的血壓,二是舒張壓:是心臟在不收縮所得的壓力。當(dāng)袖帶的壓力等于血壓時,血液開始可以流通而產(chǎn)生所謂的袖帶聲,這時候也就是收縮壓,必須開始從這里做記錄,直到最后當(dāng)袖帶聲沒有的時候,此點(diǎn)即為舒張壓。</p><p> 根據(jù)氣袖在減壓過程中,其壓力振蕩波的振幅變化包絡(luò)線來判定血壓的。目
30、前比較一致的看法是當(dāng)氣袖壓力振蕩波的振幅最大的時候,氣袖的壓力是動脈的平均壓。動脈的收縮壓對應(yīng)于振幅包絡(luò)線的第一個拐點(diǎn),舒張壓對應(yīng)于包絡(luò)線的第二個拐點(diǎn)。</p><p> 收縮壓判斷的確定:通常采用最大的振幅法,即在放氣過程中脈搏波振幅度包絡(luò)線的上升段,當(dāng)某一個脈搏波的幅度與之比時,就認(rèn)為此時對應(yīng)的氣袖壓力為收縮壓。</p><p><b> ?。?-1)</b>&
31、lt;/p><p> 舒張壓判斷的確定:也是用最大的振幅法來判定,不過是在脈搏波振幅包絡(luò)線的下降段,當(dāng)某一個脈搏波的幅度與之比時,就認(rèn)為此時對應(yīng)的氣袖壓力為舒張壓。</p><p><b> ?。?-2)</b></p><p> 血壓信號以及收縮舒張壓的位置如圖1-3所示</p><p> 圖1-3 血壓交直流信號及
32、收縮壓和舒張壓位置</p><p> 先找出最大振幅值 Amax,在往前找幅值為0.5Amax的瞬態(tài)位置對應(yīng)血壓直流分量即為收縮壓,往后找幅值為0. 8Amax的瞬態(tài)位置對應(yīng)血壓直流分量即為舒張壓,將計(jì)算出的收縮壓和舒張壓結(jié)果輸出至液晶驅(qū)動器顯示。</p><p> §1.3.2 便攜式血壓計(jì)的工作原理</p><p> 馬達(dá)在充氣時,袖帶內(nèi)部產(chǎn)生壓
33、力,數(shù)字壓力傳感器ASDX 001感應(yīng)到該壓力值,經(jīng)過放大以及濾波電路后,由單片機(jī)89C51的第1腳讀入,并進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。單片機(jī)在程序的控制下,嚴(yán)格按照ASDX 001壓力傳感器的要求的工作時序進(jìn)行讀寫控制,讀入信號后,對數(shù)字信號進(jìn)運(yùn)算,然后經(jīng)DM-162液晶顯示模塊進(jìn)行顯示。</p><p> 第二章 硬件電路的設(shè)計(jì)</p><p> §2.1 傳感器簡介以及電路設(shè)計(jì)&l
34、t;/p><p> §2.1.1 傳感器簡介[11] </p><p> ASDX 001屬于微型結(jié)構(gòu)壓力傳感器ASDX DO系列。ASDX系列是Sensym 公司檢定合格的ICT 代表產(chǎn)品的一種增強(qiáng)型品種。也是工業(yè)水平領(lǐng)先的一種SDX系列傳感器增強(qiáng)型。ASDX 001 傳感器的外形尺寸要比SDX稍大,能提供高電平(4.0 V測量范圍)的輸出電壓,價格便宜。ASDX 001壓力傳
35、感器內(nèi)置專用集成電路(ASIC)經(jīng)全面CI校準(zhǔn)并有溫度補(bǔ)償。ASDX 001壓力傳感器采用標(biāo)準(zhǔn)DIP封裝,可對傳感器偏置、靈敏度、溫度系數(shù)和非線性度進(jìn)行數(shù)字校正。ASDX 001采用了IC兼容性協(xié)議,無需額外的元件或電子電路,就可容易地連接最常用的微控制器和微處理器。</p><p> 所有ASDX DO壓力傳感器的精度在滿量程范圍內(nèi)為 。具有可用單一5 供電電壓土作的特性。傳感器的設(shè)計(jì)和制造均遵循ISO 90
36、01標(biāo)準(zhǔn)。此系列傳感器可用于非腐蝕性、非電離的工作流體,如空氣和干燥氣體。</p><p> 傳感器的輸出是一個16進(jìn)制格式的己校正的壓力值,其分辨率為12位。</p><p> 該壓力傳感器可用于測量絕對壓、差力壓和表力壓。范圍從1PSI到100PSI,絕壓型傳感器有一個內(nèi)部真空參比值(基準(zhǔn)值),因此可直接輸出一個與絕對壓成比例的信號。差壓型裝置允許在傳感膜片的任一側(cè)施加壓力,可用于
37、壓力差的測量。</p><p> 數(shù)字壓力傳感器ASDX 001的結(jié)構(gòu)簡介。</p><p><b> ?。?)外部結(jié)構(gòu):</b></p><p> 圖2-1 ASDX 001外部結(jié)構(gòu)圖</p><p><b> ?。?)內(nèi)部結(jié)構(gòu)</b></p><p> ASDX
38、001的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括4部分,如圖2-2所示。</p><p> 多路分配器;②模/數(shù)轉(zhuǎn)換器;③微控控制;④模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。</p><p> 圖2-2 ASDX 00內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p> §2.1.2 傳感器電路設(shè)計(jì)</p><p> ASDX 001的外圍引腳共有8個,其中5個為空腳。工作電壓為正5負(fù)。由腳引入正
39、5負(fù)電壓,為數(shù)據(jù)輸出腳,將所測量得到的數(shù)字電壓信號傳送到單片機(jī)的P1.0腳,ASDX 001的地腳為GND腳,接地。</p><p> 因此,這個電路連接十分簡單,只需要將傳感器的輸出腳Vout連接到AT89C51單片機(jī)的1腳上即可,如圖2-3所示。</p><p> 圖2-3 ASDX 001與單片機(jī)的連接電路原理圖</p><p> §2.2
40、AT89C51單片機(jī)的簡介及其電路設(shè)計(jì)</p><p> §2.2.1 AT89C51簡介</p><p> AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓 ,高性能CMOS 8位單片機(jī),片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM ),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn),兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指
41、令系統(tǒng),片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU)和Flash存儲單元,功能強(qiáng)大的AT89C51單片機(jī)能應(yīng)用許多高性價比的場合,可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。</p><p> AT89C51的封裝如圖2-4所示。</p><p> 圖2-4 AT89C51封裝圖</p><p> §2.2.2 主要性能參數(shù)</p><p> ?。?)
42、主要特性:[8][11] </p><p> ·4K字節(jié)可編程閃爍存儲器;壽命:1000寫/擦循環(huán);數(shù)據(jù)保留時間:10年</p><p> ·全靜態(tài)工作:0Hz-24Hz</p><p> ·三級程序存儲器鎖定</p><p> ·128*8位內(nèi)部RAM</p><p>
43、 ·32可編程I/O線</p><p> ·兩個16位定時器/計(jì)數(shù)器</p><p><b> ·5個中斷源</b></p><p><b> ·可編程串行通道</b></p><p> ·低功耗的閑置和掉電模式</p>&l
44、t;p> ·片內(nèi)振蕩器和時鐘電路</p><p><b> ?。?)管腳說明:</b></p><p><b> VCC:供電電壓。</b></p><p><b> GND:接地。</b></p><p> P0口:P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口
45、,每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時,被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器,它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時,P0 口作為原碼輸入口,當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時,P0輸出原碼,此時P0外部必須被拉高。</p><p> P1口:P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口,P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后,被內(nèi)部上拉為高,可用作輸入,P1口
46、被外部下拉為低電平時,將輸出電流,這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時,P1口作為第八位地址接收。</p><p> P2口:P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P2口緩沖器可接收,輸出4個TTL門電流,當(dāng)P2口被寫“1”時,其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高,且作為輸入。并因此作為輸入時,P2口的管腳被外部拉低,將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器
47、進(jìn)行存取時,P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時,它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢,當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時,P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號。</p><p> P3口:P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口,可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后,它們被內(nèi)部上拉為高電平,并用作輸入。作為輸入,由于外部下拉為低電平,P3口將輸出電
48、流(ILL)這是由于上拉的緣故。</p><p> P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口,如下所示。</p><p> 口管腳 (備選功能)</p><p> P3.0 RXD(串行輸入口)</p><p> P3.1 TXD(串行輸出口)</p><p> P3.2 /INT0(外部中斷0)<
49、/p><p> P3.3 /INT1(外部中斷1)</p><p> P3.4 T0(記時器0外部輸入)</p><p> P3.5 T1(記時器1外部輸入)</p><p> P3.6 /WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通)</p><p> P3.7 /RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)</p><p&
50、gt; P3口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。</p><p> RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時,要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。</p><p> ALE/PROG:當(dāng)訪問外部存儲器時,地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間,此引腳用于輸入編程脈沖。在平時,ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號,此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此
51、它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是:每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時,將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時, ALE只有在執(zhí)行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止,置位無效。</p><p> /PSEN:外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間,每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問
52、外部數(shù)據(jù)存儲器時,這兩次有效的 /PSEN信號將不出現(xiàn)。</p><p> /EA/VPP:當(dāng)/EA保持低電平時,則在此期間外部程序存儲器(0000H-FFFFH),不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時, /EA將內(nèi)部鎖定為RESET;當(dāng)/EA端保持高電平時,此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間,此引腳也用于施加12V編程電源(VPP)。</p><p> XTAL1:反向振
53、蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。</p><p> XTAL2:來自反向振蕩器的輸出。</p><p><b> ?。?)振蕩器特性:</b></p><p> XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件,XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部
54、時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器,因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求,但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。</p><p><b> ?。?)芯片擦除</b></p><p> 整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合,并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中,代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前,該操作必須被
55、執(zhí)行。</p><p> 此外,AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯,可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯,支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下,CPU停止工作。但RAM,定時器,計(jì)數(shù)器,串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下,保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器,禁止所用其他芯片功能,直到下一個硬件復(fù)位為止。 </p><p> §2.3 單片機(jī)電路設(shè)計(jì)</p><p&g
56、t; §2.3.1 AT89C51的復(fù)位電路:</p><p> 同時在第9腳引出一個22uF的電容和一個2K的電阻接+5V的電源組成一個復(fù)位電路,如圖2-5所示。</p><p> 圖2-5 AT89C51復(fù)位電路原理圖</p><p> §2.3.2 AT89C51的時鐘電路:</p><p> AT89C
57、51的+5V電源由39腳引入,第19腳接地,第17腳和第18腳間由12MHz的晶振及兩個20pF的無極性電路組成一個時鐘振蕩電路,如圖2-6所示。</p><p> 圖2-6 AT89C51時鐘電路原理圖</p><p> §2.3.3 AT89C51與液晶顯示模塊的電路連接</p><p> 液晶顯示模塊所要的數(shù)字信號從AT89C51的P0.0-
58、P0.7口引出,分別對應(yīng)的接DM-162的D0-D7端口,完成數(shù)據(jù)傳輸,液晶顯示模塊的控制引腳RS、PR、E分別接到89C51的P3.5、P3.6、P3.7口,以實(shí)現(xiàn)微處理器對液晶顯示模塊的控制,如圖2-7所示。</p><p> 圖2-7 AT89C51與顯示模塊電路接線原理圖</p><p> §2.4 液晶顯示模塊簡介及電路設(shè)計(jì)</p><p>
59、; §2.4.1 液晶顯示模塊DM-1602簡介</p><p> 液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn),在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。</p><p> 這里介紹的字符型液晶模塊是一種用5x7點(diǎn)陣圖形來顯示字符的液晶顯示器,根據(jù)顯示的容量可以分為1行16個字、2行16個字、2行20個字等等,實(shí)物圖片如圖2-8所示。</
60、p><p> 圖2-8 DM-162實(shí)物圖</p><p> 1602采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳接口,其中:</p><p> 第1腳:VSS為地電源</p><p> 第2腳:VDD接5V正電源</p><p> 第3腳:V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端,接正電源時對比度最弱,接地電源時對比度最高,對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影
61、”,使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。</p><p> 第4 腳:RS為寄存器選擇,高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。</p><p> 第5腳:RW為讀寫信號線,高電平時進(jìn)行讀操作,低電平時進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址,當(dāng)RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號,當(dāng)RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。</p>
62、<p> 第 6腳:E端為使能端,當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時,液晶模塊執(zhí)行命令。</p><p> 第 7~14腳:D0~D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。</p><p> 第15~16腳:空腳</p><p> 1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器(CGROM)已經(jīng)存儲了160個不同的點(diǎn)陣字符圖形,如表2-1所示,這些字符有:阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小
63、寫、常用的符號、和日文假名等,每一個字符都有一個固定的代碼,比如大寫的英文字母“A”的代碼是 01000001B(41H),顯示時模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來,就能看到字母“A”。</p><p> 表2-1 CGRM和CGRAM中字符代碼與字符圖形對應(yīng)關(guān)系</p><p> 1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11條控制指令,如表2-2所示。</p><p
64、> 表2-2 1062 內(nèi)部控制指令</p><p> §2.4.2 液晶顯示模塊DM-1602電路設(shè)計(jì)</p><p> VSS為地電源,VDD接5V正電源,V0為液晶顯示器對比度調(diào)整端,接正電源時對比度最弱,接地電源時對比度最高,對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”,使用時可以通過一個10K的電位器調(diào)整對比度。PS為寄存器選擇,高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存
65、器。RW為讀寫信號線,高電平時進(jìn)行讀操作,低電平時進(jìn)行寫操作。當(dāng)PS和PR共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址,當(dāng)PS為低電平PR為高電平時可以讀忙信號,當(dāng)PS為高電平PR為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。E端為使能端,當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時,液晶模塊執(zhí)行命令,如圖2-11所示。</p><p> 圖2-11 液晶顯示模塊電路</p><p> §2.5 其他電路設(shè)計(jì)<
66、;/p><p> §2.5.1 電源電路</p><p> 電源由AAA電池兩顆提供。電源透過L1、D1、U3形成PFM升壓電路,R33與C9做為升壓后電壓濾波作用。實(shí)測中,加上R33可降低50%之電源離訊。Q4為VCC電源控制電晶體。R13與R14分壓值做為電壓偵測位準(zhǔn)。</p><p> 具體工作方式:當(dāng)3V電壓從L1流過給升壓IC后,經(jīng)升壓從第3腳
67、輸出為5V,Q4為開關(guān)管,在關(guān)機(jī)狀態(tài)下,Q4不導(dǎo)通,C9,C11為濾波電容。當(dāng)POWER鍵按下時Q4導(dǎo)通,輸出一個5V的電壓給Vcc,供電給其他設(shè)備。如圖2-12所示。</p><p> 圖2-12 電源電路原理圖</p><p> §2.5.2 線性閥PWM控制電路</p><p> 泄氣速率以PWM(Pulse Width Modulatio
68、n 脈寬調(diào)變)方式控制,MCU將依據(jù)壓力值之泄氣變化調(diào)整泄氣速率在規(guī)格范圍內(nèi)。C11與C12做為 穩(wěn)定電源與濾波作用,減少PWM控制避免電源變動造成電壓不穩(wěn)。[12]</p><p> 具體工作方式:當(dāng)充氣到200KPA時,開始漏氣,由IC發(fā)出一個信號給第3腳,經(jīng)R12流過到Q2,使Q2導(dǎo)通,輸出一個2.7V的電壓給V1,使V1開始工作,D2保護(hù)Q2和V1的正常工作而設(shè)計(jì),如圖2-13所示。</p>
69、<p> 圖2-13 線性閥 PWM控制電路</p><p> §2.5.3 充氣PUMP控制電路</p><p> PUMP control訊號控制PUMP動作,R27為限流電阻。</p><p> 具體工作方式:由IC的4腳輸出一個低電平約(0.6V)信號給R27,經(jīng)Q1導(dǎo)通,VBT為Q1提供3V的電壓,Q1導(dǎo)通輸出一個3.2V的
70、電壓經(jīng)PUMP,使PUMP導(dǎo)通。D3為保護(hù)二極管,使PUMP能穩(wěn)定工作。[12]如圖2-14所示。</p><p> 圖2-14 充氣PUMP控制電路原理圖</p><p> §2.5.4 按鍵電路</p><p> 開關(guān)連接單片機(jī)的27腳,構(gòu)成整個系統(tǒng)的開關(guān)電源。按下POWER鍵,則系統(tǒng)導(dǎo)通,開始工作。如圖2-15所示。</p>&
71、lt;p> 圖2-15 按鍵電路原理圖</p><p> 第三章 軟件系統(tǒng)流程以及程序的設(shè)計(jì)</p><p> §3.1 單片機(jī)主程序流程圖</p><p> 主程序流程如圖3-1所示。</p><p> 圖3-1主程序流程圖</p><p> 主程序依此調(diào)用5個模塊:處理模塊、測量模塊
72、、信號處理模塊顯示模塊、顯示模塊、電源處理模塊。</p><p><b> §3.2 處理模塊</b></p><p> 判斷鍵盤的當(dāng)前狀態(tài)(是否開/關(guān)電源),執(zhí)行相應(yīng)的操作。處理模塊流程圖如圖3-2所示。</p><p> 圖3-2 處理模塊流程圖</p><p><b> §3.
73、3測量模塊</b></p><p> 測量信號為二路,壓力傳感器的信號經(jīng)放大送AD1,作為靜態(tài)直流血壓信號;隔直后經(jīng)再次放大送AD2,作為脈搏波信號。由于傳感器的AD為10位,因此最高精度可達(dá)1/1024。采樣后的信號經(jīng)信號處理模塊的處理,最終計(jì)算得到收縮壓、舒張壓。</p><p> §3.4 信號處理模塊</p><p> 主要功能是
74、脈搏波的判斷和檢測,主要分為兩步:第一步,對A/D采樣的脈搏波信號進(jìn)行低通濾波處理,排除因外界干擾造成的信號讀數(shù)的誤差;第二步,采用相關(guān)運(yùn)算,最大程度的排除因手臂的運(yùn)動造成的誤差。在這基礎(chǔ)上,分析信號,得到波形的峰值(供判斷收縮壓,舒張壓和平均壓),得到每個脈搏波的時間。信號處理模塊流程圖如圖3-3所示。</p><p> 圖3-3 信號處理模塊流程圖</p><p><b>
75、; §3.5 顯示模塊</b></p><p> 主要顯示3種信息:測量過程顯示當(dāng)前壓力值、漏氣速率;測量結(jié)束后分別以mmHgH和Kpa方式滾動顯示收縮壓、舒張壓及心率;校準(zhǔn)狀態(tài)下顯示當(dāng)前壓力值、漏氣速率。</p><p><b> 串行通信模塊</b></p><p> 采用PC機(jī)主叫的中斷方式,一旦接到PC機(jī)發(fā)
76、來的命令,對血壓進(jìn)行初始值的設(shè)定,主要包括起始加壓值,每次的壓力遞增值和最高壓力限制。</p><p> LCD顯示子程序流程LCD1602。顯示模塊流程圖如圖3-4所示。 </p><p> 圖3-4 顯示模塊流程圖</p><p> §3.6 電源處理模塊</p><p> 用于穩(wěn)壓模塊的控制,按開/關(guān)鍵,穩(wěn)壓模塊的
77、控制端為高電平,穩(wěn)壓模塊處于正常輸出狀態(tài)。此時,血壓計(jì)處于“開”狀態(tài);再次按開/關(guān)鍵,置PAO低電平,關(guān)閉穩(wěn)壓模塊的輸出,處于斷電的“關(guān)”狀態(tài)。</p><p><b> 結(jié) 論</b></p><p> 目前市場上的大部分動態(tài)血壓記錄儀,存在很多缺點(diǎn),如:只記錄每次測量的結(jié)果,醫(yī)生面對的是一批真?zhèn)坞y辯的數(shù)字;需要大量的連線才能把現(xiàn)場傳感器的信號送到采集卡上,布
78、線施工麻煩,成本也高;其二,線路上傳送的是模擬信號,易受干擾和損耗。為了克服這些缺點(diǎn),一種基于數(shù)字化技術(shù)的系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。</p><p> 本課題研究最終旨在設(shè)計(jì)出全信息的動態(tài)血壓記錄儀,使每次測量結(jié)果完全透明,實(shí)時分析結(jié)合回顧分析,使醫(yī)生可以對照原始波形判斷數(shù)據(jù)的真?zhèn)?,有效甄別出干擾和偽差引起的誤檢測,恢復(fù)真實(shí)血壓,保證血壓報告的有效性和可靠性;設(shè)計(jì)的集成式A/D傳感器大大降低了因?yàn)榫€路復(fù)雜而造成的信號干擾;
79、并且使信號傳輸更為快速準(zhǔn)確性也大大提高,降低了產(chǎn)品成本。</p><p> 但同時由于作者能力有限設(shè)計(jì)方面也有缺陷,如由于成本限制,采用的芯片并不是最新版本,系統(tǒng)計(jì)算速度上不如同類產(chǎn)品;能源消耗量還沒有完全優(yōu)化。望讀者給予建議或意見。</p><p><b> 參考文獻(xiàn): </b></p><p> [1] 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].
80、第4版.高等教育出版社.1989</p><p> [2] 汪吉鵬.微機(jī)接口原理與技術(shù)[M].高等教育出版社.1997</p><p> [3] 阮德生.自動測試技術(shù)與計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].西安電子科技大學(xué)出版.1997</p><p> [4] 邱關(guān)源、羅先覺.電路[M].高等教育出版社.2000</p><p> [5] 孟立
81、凡、藍(lán)金輝.傳感器原理與應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社.2001</p><p> [6]王曉明.電動機(jī)的單片機(jī)控制[M].第2版.北京航空航天大學(xué)出版社.2001</p><p> [7] 王武江 陳樹凱.常用集成電路速查手冊[M].冶金工業(yè)出版社.2004</p><p> [8] 崔桂華 萬兆強(qiáng) 金少華.高血壓的自我療法[M].中國中醫(yī)藥
82、出版社.2005</p><p> [9] 來清民.傳感器與單片機(jī)接口及實(shí)例[M].北京航空航天大學(xué)出版社.2005</p><p> [10] 宋家友 張友漢.新編電子線路設(shè)計(jì)實(shí)用手冊[M].福建科學(xué)技術(shù)出版社2007</p><p> [11] 包旭鶴.便攜式電子血壓計(jì)設(shè)計(jì).現(xiàn)代電子技術(shù)[J].2007年第8期總第247期 7-11頁</p>
83、<p> [12] 張毅剛 彭喜元.單片機(jī)原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].電子工業(yè)出版社.2008</p><p><b> 致 謝</b></p><p> 經(jīng)過本次畢業(yè)設(shè)計(jì),使我能夠把所學(xué)的理論知識和實(shí)際應(yīng)用得以結(jié)合,總結(jié)出了很多實(shí)踐設(shè)計(jì)中的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。同時接觸到電子產(chǎn)品的一些新技術(shù),了解到電子產(chǎn)品的發(fā)展趨勢。在設(shè)計(jì)期間,通過王書滿老師的悉心指導(dǎo),使我在設(shè)
84、計(jì)思路上更加明了。在剛開始我使用PIC單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì),但由于所學(xué)的單片機(jī)是89C51,在匯編語言上面遇到了很大障礙,最后放棄了利用PIC單片機(jī)的設(shè)計(jì),轉(zhuǎn)向用51單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì),特別感謝王老師對我在編程方面的指導(dǎo),使我對單片機(jī)編程思路有了更加清晰的認(rèn)識。本次設(shè)計(jì)同時參考了王老師刊登在現(xiàn)代電子技術(shù)雜志的基于PIC單片機(jī)血壓計(jì)設(shè)計(jì)思路。也讓我對電路的硬件方面有了全面的設(shè)計(jì)能力的和動手能力,在軟件方面也有了很大的提高,了解到要編好一個程序首先要
85、有豐富程序積累并多去動手做實(shí)驗(yàn)、調(diào)試。</p><p> 在設(shè)計(jì)同時我也認(rèn)識到自己在技術(shù)方面的種種不足,以及在設(shè)計(jì)思路上面的欠缺,我會在以后的學(xué)習(xí)生活中注意提高自己的種種不足,同時非常感謝學(xué)校老師們的諄諄教誨,在離開大學(xué),走進(jìn)工作崗位之際,我會記住老師們的教導(dǎo),將自己所學(xué)的知識貢獻(xiàn)社會。</p><p><b> 附錄</b></p><p&g
86、t; 附錄A 子程序流程圖</p><p> (1) 讀狀態(tài)命令子程序流RDcommand:</p><p> (2) 讀數(shù)據(jù)子程序ASDX001:</p><p> ?。?)復(fù)位子程序REST:</p><p> (5) 寫命令子程序流程圖GETWD:</p><p> 附錄B 部分參考程序<
87、/p><p> DAT EQU P1.0</p><p><b> ORG 0000H</b></p><p> LJMP START</p><p><b> ORG 0030H</b></p><p> START: LCALL ASDX 001 ;
88、調(diào)用讀數(shù)據(jù)子程序ASDX001</p><p> LCALL LCD1602 ;調(diào)用LCD顯示子程序LCD1602</p><p> SJMP START</p><p> RD18B20:LCALL INIT</p><p> LCALL GETWD</p><p><b> RET
89、</b></p><p> *************ASDX001初始化子程序*******</p><p> INIT: CLR EA ;關(guān)閉總中斷</p><p> INI10: SETB DAT ;主機(jī)釋放總線,P1.0改為輸入</p><p> MOV
90、 R2,#200</p><p> INI11: CLR DAT</p><p> DJNZ R2,INI11 ;主機(jī)發(fā)復(fù)位脈沖持續(xù)3μs×200=600μs</p><p> SETB DAT ;主機(jī)釋放總線,口線P1.0改為輸入</p><p> MOV R2,#30</p>
91、<p> IN12: DJNZ R2,INI12 ;ASDX 001等待2μs×30=60μs</p><p><b> CLR C</b></p><p> ORL C,DAT ;ASDX 001數(shù)據(jù)線變低(存在脈沖)嗎?</p><p> JC INI10
92、 ;ASDX 001未準(zhǔn)備好,重新初始化</p><p> MOV R6,#80</p><p> INI13: ORL C,DAT</p><p> JC INI14 ;ASDX 001數(shù)據(jù)線變高,初始化成功</p><p> DJNZ R6,INI13 ;數(shù)據(jù)線低電平可持續(xù)3μ
93、s×80=240μs</p><p> SJMP INI10 ;初始化失敗,重來</p><p> ***********讀取A/D轉(zhuǎn)換信號子程序******</p><p> INI14: MOV R2,#240</p><p> IN15: DJNZ R2,INI15 ;AS
94、DX 001應(yīng)答最少2μs×240=480μs</p><p> RET </p><p> WRITE: CLR EA</p><p> MOV R3,#8 ;循環(huán)8次,寫一個字節(jié)</p><p> WR11: SETB DAT</p>
95、<p><b> MOV R4,#8</b></p><p> RRC A ;寫入位從A中移到CY</p><p><b> CLR DAT</b></p><p> WR12: DJNZ R4,WR12 ;等待16μs&
96、lt;/p><p> MOV DAT, C ;命令字按位依次送給ASDX 001</p><p> MOV R4,#20</p><p> WR13: DJNZ R4,WR13 ;保證寫過程持續(xù)60μs</p><p> DJNZ R3,WR11
97、 ;未送完一個字節(jié)繼續(xù)</p><p><b> SETB DAT</b></p><p> RET ; </p><p> READ: CLR EA</p><p> MOVR6,#8 ;循環(huán)8次,讀一個字節(jié)</p>
98、<p> RD11: CLR DAT</p><p> MOV R4,#4</p><p> NOP ;低電平持續(xù)2μs</p><p> SETB DAT ;口線設(shè)為輸入</p><p> RD12: DJNZ R4,RD1
99、2 ;等待8μs</p><p> MOV C,DAT ;主機(jī)按位依次讀入ASDX 001的數(shù)據(jù)</p><p> RRC A ;讀取的數(shù)據(jù)移入A</p><p> MOV R5,#30</p><p> RD13: DJNZ R5,RD13
100、 ;保證讀過程持續(xù)60μs</p><p> DJNZ R6,RD11 ;讀完一個字節(jié)的數(shù)據(jù),存入A中</p><p><b> SETB DAT</b></p><p><b> RET </b></p><p><b> 附錄C 元件清單</
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