基于51单片机心率脉搏计设计.docx

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1、摘要IAbstractIII引言11控制系统设计31.1 系统方案设计31.2 系统总体设计42硬件设计52.1 主控电路52.2 驱动电路82.3 信号采集电路102.4 显小电路132.5 总体电路图设计153软件设计163.1 软件开发环境的介绍163.2 系统重要函数介绍164系统调试194.1 系统硬件调试194.2 系统软件调试19结论22参考文献23附录1总体原理图设计25附录2源程序清单26致谢30摘要为实现探究心率脉搏计的应用领域，测量心率能够高效的进行，在节省时间的同时准确显示心率相关状况是否存在异常的目标，本文设计了一款操作简单、运行稳定、可靠性高的心率脉搏计。本设计使用

2、STC89C51单片机作为控制核心，结合ST188光电传感器检测，再借用单片机系统的内部计时器计算时间。其大致的步骤为通过ST188光电传感器感应生成脉冲，心跳次数由单片机累计所得，其对应的时间根据定时器获取。本设计使用的时候可以展现脉搏心率次数当其终止使用的时候可以展示总的脉搏心率次数以及时间长短。由于一些现实状况的存在我们应当实施下述的相关内容：一是了解系统功能的同时可以进行需求分析；二是机体内部生物信号大都在充满噪音状况里，频率和信号很弱，应该放大并且进行滤波处理；三是所有的硬件设备以及对弱信号的处理都应整合在一起，这样能够让人体脉搏信号转化为电信号。还能够通过C语言这种方式进行编程，而

3、且实现构建屏显等作用。相关结果能够说明，心率脉搏计设计在技术方面有一定的可行性，基本上符合精度标准。能够确保基础脉冲测量功能的同时又可以确保测量的精准度且使用单片机控制确保了系统准确稳定。传感器采用光电传感器，大大降低了外界干扰信号的干扰。显示器运用液晶显示器，显示效果更好，且易于操作。关键词：心率脉搏计；STC89C51单片机；红外反射式传感器AbstractToachievetoexploretheapplicationfieldofheartratemeterpulse,heartratemeasurementcanefficiently,timecostreductionandaccu

4、ratedisplayheartraterelatedtargetwhetherthereisanyabnormalcondition,thispaperdesignsaSimple9Stableandreliableheartratepulsemeter.ThisdesignusesSTC89C51microcontrollerasthecontrolcore,combinedwithSTl88photoelectricsensordetection,andthenborrowstheinternaltimerofthemicrocontrollersystemtocalculatethet

5、ime.ThegeneralstepsaretogeneratepulsesthroughtheSTl88photoelectricsensor,thenumberofheartbeatsisaccumulatedbythesinglechipmicrocomputer,andthecorrespondingtimeisobtainedaccordingtothetimer.Whenthisdesignisused,itcanshowthepulseheartratetimesandthelengthoftime,andwhenitisterminated,itcanshowthetotalp

6、ulseheartratetimesandthelengthoftime.Duetotheexistenceofsomepracticalconditions,weshouldcarryoutthefollowingrelatedcontents:First,weshouldunderstandthefunctionsneededbythesystemandconductdemandanalysisatthesametime;thesecondisthatmostofthebiologicalsignalsinthebodyarefullofnoisebecausethefrequencyan

7、dsignalareveryweak,andtheyshouldbeamplifiedandfiltered;thethirdisthatallhardwareequipmentandtheprocessingofweaksignalsshouldbeintegratedtogether,soastomakethebodypulseIntoelectricalsignals.CanalsobeprogrammedthroughtheClanguageinthisway,butalsotoachievethebuildingscreenandotherfunctions.Theresultssh

8、owthatthedesignofheartratepulsemeterisfeasibleintechnology,whichisbasicallyconsistentwiththeaccuracystandard.ltcanensurethatthebasicpulsemeasurementfunctioncanensuretheaccuracyofmeasurementandthesystemisaccurateandstablebyusingsingle-chipmicrocomputercontrol.Thesensoradoptsphotoelectricsensor,whichg

9、reatlyreducestheinterferenceofexternalinterferencesignal.LCDisusedinthedisplay,whichhasbetterdisplayeffectandiseasytooperate.Keyword:HeartRatePulseMeter;STC89C51Single-chipMicrocomputer;Theinfraredreflectiontypesensor引言脉搏能够体现机体的健康情况，而且其有着十分悠久的历史并在中医中占据着十分重要的地位，自公元3世纪开始，脉学的相关理论以及研究变得日益完备。其不仅是中医治疗中相关精

10、神以及理论的直接应用，更是为全世界人所重视的无创的诊断方式。科技的不断更新变革也推动了脉搏测量技术的不断变化以及更新，越来越多的脉搏测量仪被研究制造出来，它们一般是根据测量精度的不同从而形成了不同的类型1。脉搏检测不再局限于现有的人工检查或听诊器检查方法，通过电子仪器测量，可以获得更高的准确度。通常情况下脉搏的跳动等能够展现出人体内部的各种信息，也受到了越来越多临床医生的关注，使得测量脉搏获取的信息变得更加便捷以及拥有较高的准确性。但是考虑到脉搏诊断的时候会受到病人自身以及医生主观性的影响，可能会导致其准确度存在不足，这就使得中医里脉搏诊断这项技术变得十分难以推广到更大的范围，使得中医的发展受

11、到了极大的限制。综上所述，为实现推广中医学知识，促进脉搏诊断的应用以及发展的目的，我们应该和一些新型的科学技术相结合，这样才能进行更为准确高效的判断。相关的医生应该对就诊患者把脉同时记录1分钟内的脉搏次数，一般是将手指置于患者手腕的动脉，依据其跳动进行计数。一般为达到较高的工作效率，大部分的把脉IDS获取的脉搏次数，然后把它翻为6倍就是Imin脉搏次数，尽管这样依旧要耗费大部分的时间而且有着较低的精度。由此为了确保相应的精度以及效率，脉搏测量仪越来越多的产生，所以其成为了崭新的医学诊断技巧。VierOrdt在1860年创立了第一个杠杆脉搏心率计朱安先生也在20世纪50年代引用脉搏心率计作为中医

12、脉诊的客观化研究。此后，随着机器和电子技术的发展，国内外加快了中医起搏器的开发。特别是在70年代中期，国内相继成立了跨学科脉搏研究合作小组，在多学科合作下，TCM脉搏研究进入了新的境界。近段时间来全世界都在研发没有创伤非接触式的传感器，其非常关键的一个特点是测量的探测部分不会进入人体，不会使其产生损伤，同时可以自动消除仪表系统的相关误差而且测量精度较高，一般情况下位于机体外部特别是在体表间接测量机体的生理以及生化参数。目前，脉搏心率计广泛应用于肠管血管功能检查、妊高征检查、TCM脉冲、脉搏检查等医学领域，运动、运动器械的心率检测也应用于高端脉搏心率计。在上面所叙述中，光电式传感器检测脉搏心率是

13、基于光电容积法，通过光源穿过手指的透射强度检测接收脉搏心率信号，其具有多种优点。比如说结构简洁，没有损伤，较高精度等。依据该传感器研发制作的脉搏心率测量仪在临床医学等各个领域在广泛的应用，而且效果优良。人体心室的周期性收缩和松弛与主动脉是相对应的血流压力会经过波传递给整个动脉，所以也被叫作脉搏心率波。我们可以从中获取患者的相关机体信息等，从而进行相应的诊断，因此其在中医领域变得尤为重要2。脉搏心率波表现出来的形态很大可能会展现出机体内部的相关信息，所以如何对此波进行处理采集等就变得尤为重要。然而考虑到该波相较于机体的生物信号更为薄弱，所以我们需要将其放大以及后级滤波才能进行相应的采集。脉搏心率

14、测量仪的设计一般情况下要依据机体脉搏心率变化产生的生物信号，随后将其转变成物理信号从而可以在一定程度中表现人体心跳次数的起伏，最终得到每分钟的心跳次数。在此之后就应该使用对应的硬件电路以及芯片对物理变化进行处理。通常情况下硬件设计里物理信号即为电压变化。根据上述的大致思路我们进行了这项课题的设计。该设计基于STC89C51单片机实现了相应的功能。用传感器收集脉冲信号，收集的信号被处理后向单片机的外部中断获取传递输出信号，最终显示在数字管上。论文共分为四章节进行陈述，主要内容如下：第一章着重说明系统的设计方案，阐述本设计的主要功能和设计目标。第二章介绍了系统的硬件设计，着重介绍选取的各个元件的组

15、成。第三章阐述了系统的软件设计，介绍项目的程序开发环境及系统流程图。第四章为系统的调试，保证软件硬件准确无误后调试，并论证。1控制系统设计1.1 系统方案设计心率脉搏检测系统可以使用一个主控制器来完成，主控制器是联系各个模块的桥梁，更是整个系统的控制中心。经过资料采集，本系统可供选择的有单片机控制和DSP控制两种方案，具体方案如下：方案一：使用单片机作为主控制芯片。单片机是一种具有普通微处理器所没有的功能的集成电路芯片，能单独完成现代产业要求的控制功能。单片机的体积非常小但功能很强大，单片机将微处理器(CPU)、记忆体(RAM和RoM)、输入/输出电路(I/O)整合到同一芯片中3。单片机作为主

16、控芯片的系统结构图如图LI所示，整个系统是采用单片机作为本设计的控制部分，该系统主要有单片机、传感器和显示器构成。人体检测心率脉搏时，通过传感器采集输出脉冲信号，传递给单片机，单片机经过计算输出给显示电路进行显示。方案二：以TI公司生产的DSP芯片作为核心。SP称为数字信号处理器，是分析、转换、过滤、检测、调制、解调和高速算法分析信号的组件。其主要是完成模块之间的通信，例如键盘读取、音频编码芯片和屏幕初始化、通过屏幕显示数字编解码器芯片操作状态等。该系统主要由脉冲信号调理电路、光电脉冲传感器以及DSP实时检测和处理系统三部分组成。如图1.2所示，当传感器采集到人体生理脉搏信号时，信号就会经调理电路传送到DSP系统中，实现心率脉搏的检测。光电脉搏传感器脉拇信号调理电路S d 实 时 检 测 与 处 理 系 统声光报