脈搏計設(shè)計與制作課程設(shè)計

1、<p><b>　　脈搏計設(shè)計與制作</b></p><p><b>　　1 摘要:</b></p><p>　　在醫(yī)學(xué)臨床監(jiān)護(hù)和日常中老年保健中，脈搏是一項基本的生命指標(biāo)，因而脈搏測量師最常見的生命特征的提取，近年來出現(xiàn)的日常監(jiān)護(hù)儀器。脈搏波所呈現(xiàn)出來的形態(tài),強(qiáng)度,速率和節(jié)律等方面的綜合信息,能反映出人體心血管系統(tǒng)中許多生理疾病的血流

2、特征.本系統(tǒng)采用 AT89S52 單片機(jī)為核心而制作的一種實用型脈搏測量儀. 采用數(shù)據(jù)采集.得到的信號經(jīng)過整形和放大后送入 AT89S52 單片 機(jī)進(jìn)行處理.單片機(jī)將采集到的脈搏心率在 LCD 液晶顯示器上實時顯示出來, 同時還設(shè)置了脈搏測量儀的上下限報警電路.本文首先描述本設(shè)計的整體思路, 然后介紹各個部分設(shè)計中的細(xì)節(jié)問題,最后提出一些完善本設(shè)計的改進(jìn)意見.</p><p>　　關(guān)鍵字:脈搏計 單片機(jī) AT89

3、S52 人體脈搏信號 實時顯示 </p><p>　　1.系統(tǒng)方案選擇與論證 </p><p><b>　　1.1 任務(wù)</b></p><p>　　設(shè)計并制作一個脈搏檢測器</p><p><b>　　1.2 要求 </b></p><p>　　(1) 用壓電陶瓷片對微弱

4、的脈搏信號進(jìn)行采集,設(shè)計脈搏波檢測電路,通過示波器顯 示出來</p><p>　　(2) 將整形后的脈沖波送入單片機(jī),采用單片機(jī)構(gòu)成脈搏檢測儀,要求實 時顯示脈率變化,脈率超限時用蜂鳴器報警,報警范圍可以通過鍵盤設(shè)定.</p><p>　　1.3 系統(tǒng)基本方案</p><p>　　根據(jù)題目的要求系統(tǒng)模塊可以基本劃分為:脈搏傳感器部分,信號放大整形 電路部分,單片機(jī)

5、處理電路部分及顯示電路部分. </p><p>　　1.3.1 各部分電路的方案選擇及論證 </p><p>　　(1)脈搏傳感器部分 </p><p>　　傳感器又稱為換能器,變換器等.脈搏傳感器是脈搏檢測系統(tǒng)中重要的組成 部分,其基本功能是將切脈壓力和橈動脈搏動壓力這樣一些物理量(非電量)轉(zhuǎn)換 成為便于測量的電量.脈搏傳感器的精度,靈敏度,抗干擾能力及安裝方式

6、決定 了脈搏測量精度,因此其選型對整個設(shè)計具有決定性的作用.</p><p>　　目前,脈搏信號的測量方式主要有: </p><p>　　1,光電脈搏波傳感器.血管不受壓力時,血流均勻,反射光也比較均勻, 故傳感器無脈搏信號輸出;當(dāng)血管受壓血液不流動時,傳感器也無輸出信號;只 有當(dāng)血管受到擠壓,血管中的血液斷續(xù)流動時,反射光也隨之變化,這時傳感器 4 輸出脈搏信號,達(dá)到了測量脈搏的作用.

7、</p><p>　　2,脈搏信號還表現(xiàn)為皮膚振動,因此可以用加速度傳感器進(jìn)行檢測,其特 點是結(jié)構(gòu)簡單,體積小,波形測量要求較高，很難排除干擾.</p><p>　　3,力傳感器測量.其測量原理是,將測力傳感器的受力端壓在人體橈動脈 處,模仿人的指頭.這種方式通常采用壓阻式傳感器, 這種傳感器的特點是結(jié)構(gòu)簡單,可靠性高,抗干擾能力強(qiáng),而且價格便宜。</p><p>

8、　　本設(shè)計中,采用第3種脈搏傳感器,即力傳感器這里用的是壓電陶瓷片.</p><p>　　(2)信號放大整形電路部分 </p><p>　　脈搏傳感器出來的電壓信號較弱,一般在毫伏級, 需要對其進(jìn)行放大. 有噪聲干擾信號，所以, 設(shè)計時設(shè)計了放大級、低通濾波器、信號比較級。放大級即信號放大電路,將脈搏傳感器出來的信號進(jìn)行放大,使之成為一個幅值適當(dāng)?shù)男盘?便于后續(xù)電路的處理. 帶通濾波器作用

9、為濾去干擾信號，比較級為將信號整成標(biāo)準(zhǔn)方波信號。送入單片機(jī)中進(jìn)行計數(shù)即可.</p><p><b>　　(3)單片機(jī)選擇 </b></p><p>　　本設(shè)計作為一個簡單脈搏測量儀,最后需給出脈搏波動頻率.以單片機(jī)作為 信息處理中心,通過對單片機(jī)進(jìn)行編程,完成信號輸入檢測,信息分析處理及信 息顯示. </p><p>　　1,AVR 單片機(jī) &

10、lt;/p><p>　　AVR 單片機(jī)是 ATMEL 公司生產(chǎn)的單片機(jī).高速度(50ns),低功耗,硬件應(yīng)用 Harward 結(jié)構(gòu),具有預(yù)取指令功能,使得指令可以在一個時鐘周期內(nèi)執(zhí)行,而 MSC-51 要 12 個時鐘周期執(zhí)行一條指令.AVR 單片機(jī)如 LPC2131 等.</p><p><b>　　51 單片機(jī) </b></p><p>　　5

11、1 單片機(jī)是 INTEL 公司生產(chǎn)的.它具有結(jié)構(gòu)簡單,價格便宜,易于開發(fā)的 5 特點.通用型,有總線擴(kuò)展,有較強(qiáng)的位處理功能,有全雙工異步串行通信口. 但是其功能相對較少,訪問外部數(shù)據(jù)有瓶頸,作電壓范圍窄. </p><p>　　本設(shè)計中,單片機(jī)只需要對脈搏信號的波動頻率進(jìn)行測量,計算和顯示,對 單片機(jī)的要求不是很高.而對 51 單片機(jī),本人比較熟悉,所以,本設(shè)計中選擇 51 單片機(jī)作為信息處理中心. </

12、p><p>　　在 51 系列單片機(jī)中,AT89 系列單片機(jī)是美國 ATMEL 公司推出的一種新型 高性能低價位,低電壓低功耗的 8 位 CMOS 微型計算機(jī).AT89S52 就是其中一 款,它可以完全滿足本設(shè)計的設(shè)計要求,而且,AT89S52 的價格較低. </p><p>　　(4)鍵盤與顯示部分 </p><p>　　根據(jù)題目要求,設(shè)計出來的系統(tǒng)是可以設(shè)定報警的范

13、圍的.對鍵盤和顯示部 分采用以下方案: </p><p>　　采用液晶顯示屏和普通小鍵盤.液晶顯示屏(LCD)具有功耗小,輕薄短 小無輻射危險,平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不閃爍,可視面積大,畫面效果好, 抗干擾能力強(qiáng),并可靈活的現(xiàn)實多種狀態(tài). </p><p>　　根據(jù)以上論述,51 單片機(jī)資源豐富,根據(jù)需要,我們選用方案一. </p><p>　　1.3.2 系統(tǒng)各

14、模塊的最終方案 </p><p>　　根據(jù)以上分析,結(jié)合器件和設(shè)備等因素,確定如下方案: </p><p>　　1. 采用 AT89S52 單片機(jī)作為控制器,分別對輸入,顯示,信號的處理控制. </p><p>　　2. 傳感器部分采用壓電陶瓷片該器件結(jié)構(gòu)簡單,可靠性高,抗干擾 能力強(qiáng) </p><p>　　3. 信號的處理設(shè)計了放大級、低通

15、濾波器、信號比較級三級處理。</p><p>　　4. 顯示用 LCD 液晶顯示實時脈搏數(shù)系統(tǒng)的基本框圖如下圖所示</p><p><b>　　2.系統(tǒng)硬件設(shè)計 </b></p><p>　　2.1 信號采集整形部分設(shè)計</p><p>　　本部分由傳感器部分和整形電路部分組成.如下圖示原理圖為，在脈搏計設(shè)計中信號的采集

16、和整形是最為關(guān)鍵部分，如果這一部分沒有做好整個設(shè)計將會不成功，如下圖U1A及其外圍構(gòu)成放大級這里的放大倍數(shù)為70左右，U1B及外圍構(gòu)成低通濾波器，因為人脈搏一般在100HZ以內(nèi)故這里設(shè)計了一100hz為臨界頻率的低通濾波器，U1C及外圍為二次放大級，U1D及外圍為比較級，這一級的作用為將采集的信號整成標(biāo)準(zhǔn)方波信號送入單片機(jī)處理。</p><p><b>　　PCB圖如下</b></p&

17、gt;<p>　　2.2 矩陣鍵盤的設(shè)計</p><p>　　由于控制鍵位不多,方便程序設(shè)計,硬件安全可靠,我們設(shè)計如下鍵盤：</p><p><b>　　2.3 液晶顯電路</b></p><p>　　我們用單片機(jī) P0 口作為 1602 的數(shù)據(jù)傳輸口, P2.0 為數(shù)據(jù)命令選擇端, P2.1 讀寫,P2.2 使能端.硬件電路如

18、圖所示.</p><p><b>　　控制器原理圖如下：</b></p><p><b>　　PCB圖如下</b></p><p><b>　　3.系統(tǒng)軟件設(shè)計</b></p><p>　　系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖如下</p><p><b>　　程

19、序設(shè)計：</b></p><p>　　#include <reg52.h></p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit dula=P2^6;</p><p>

20、　　sbit wela=P2^7;</p><p>　　sbit rs=P3^5;</p><p>　　sbit en=P3^4;</p><p>　　sbit wr=P3^6;</p><p>　　sbit s1=P3^0;</p><p>　　sbit s2=P3^2;</p><p>　　

21、sbit rd=P3^7;</p><p>　　uchar code table[]="SUDU:";</p><p>　　uchar code table1[]="SHIJIAN: :";</p><p>　　uchar count,s1num,fen,miao,a;</p><p>　　void

22、delay(uint z)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint x,y;</b></p><p>　　for(x=0;x<z;x++)</p><p>　　for (y=0;y<110;y++);</p><p><

23、b>　　}</b></p><p>　　void write_com(uchar com)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　rs=0;</b></p><p><b>　　wr=0;</b></p><p

24、><b>　　en=0;</b></p><p><b>　　P0=com;</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　en=1;</b></p><p><b>　　delay(5);&l

25、t;/b></p><p><b>　　en=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void write_data(uchar date)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>

26、;　　rs=1;</b></p><p><b>　　wr=0;</b></p><p><b>　　en=0;</b></p><p><b>　　P0=date;</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p&

27、gt;<p><b>　　en=1;</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　en=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void write_sfm1(

28、uchar add,uchar dat)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar ge,sh;</p><p>　　sh=dat/10;</p><p>　　ge=dat%10;</p><p>　　write_com(0x80+0x40+add);</p&g

29、t;<p>　　write_data(0x30+sh);</p><p>　　write_data(0x30+ge);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void write_sfm(uchar add,uchar dat)</p><p><b>　　{</b&g

30、t;</p><p>　　uchar ge,sh;</p><p>　　sh=dat/10;</p><p>　　ge=dat%10;</p><p>　　write_com(0x80+add);</p><p>　　write_data(0x30+sh);</p><p>　　write_da

31、ta(0x30+ge);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void init()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar num,a=0;</p><p><b>　　count=0;</b>&

32、lt;/p><p>　　miao=0,fen=0;</p><p><b>　　s1num=0;</b></p><p><b>　　rd=0;</b></p><p><b>　　dula=0;</b></p><p><b>　　wela=0;

33、</b></p><p><b>　　en=0;</b></p><p>　　write_com(0x38);</p><p>　　write_com(0x0c);</p><p>　　write_com(0x06);</p><p>　　write_com(0x01);</p&

34、gt;<p>　　write_com(0x80);</p><p>　　for(num=0;num<5;num++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　write_data(table[num]);</p><p><b>　　delay(5);</b>

35、</p><p><b>　　}</b></p><p>　　write_com(0x80+0x40);</p><p>　　for(num=0;num<11;num++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　write_data(table1[

36、num]);</p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　TMOD=0X01;//設(shè)置定時器</p><p>　　TH0=(65536-50000)/256;</p><p>　　TL0=(65536-5

37、0000)%256;</p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　ET0=1;</b></p><p><b>　　IT0=1;</b></p><p><b>　　PX0=1;</b></p><p&g

38、t;<b>　　IE0=0;</b></p><p>　　//PCON=0X01;</p><p><b>　　//EX0=1;</b></p><p><b>　　//TR0=1;</b></p><p><b>　　}</b></p>

39、<p>　　void temp_() interrupt 1</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TH0=(65535-50000)/256;</p><p>　　TL0=(65535-50000)%256;</p><p><b>　　count++;</b>&

40、lt;/p><p>　　if(count==20)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　count=0;</b></p><p><b>　　miao++;</b></p><p>　　if(miao==60)</p&g

41、t;<p><b>　　{</b></p><p><b>　　miao=0;</b></p><p><b>　　fen++;</b></p><p>　　if(fen==60)</p><p><b>　　{</b></p>

42、<p><b>　　miao=0;</b></p><p><b>　　fen=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　// write_sfm1(8,fen);<

43、/p><p>　　//write_sfm1(11,miao);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void ex_int() interrupt 0</p><p>　　{delay(10);</p>

44、<p><b>　　a++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void keyscan()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　if(s1==0)</b></p>

45、<p><b>　　{</b></p><p><b>　　delay(5);</b></p><p><b>　　if(s1==0)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　s1num++;&l

46、t;/b></p><p>　　while(!s1);</p><p>　　if(s1num==1)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　TR0=1;</b></p><p><b>　　EX0=1;</b><

47、/p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(s1num==2)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　TR0=0;</b></p><p><b>　　EX0=0;</b></p&

48、gt;<p><b>　　}</b></p><p>　　if(s1num==3)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　s1num=0;</b></p><p><b>　　a=0;</b></p>

49、<p>　　fen=0;miao=0;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　

50、　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　init();</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　

51、keyscan();</p><p>　　write_sfm(6,a);</p><p>　　write_sfm1(8,fen);</p><p>　　write_sfm1(11,miao);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　//while(1);</p>

52、<p><b>　　5.收獲與體會</b></p><p>　　課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌握單片機(jī)的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。 回顧起

53、此次單片機(jī)課程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在整整兩星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到