简易心率计设计——毕业设计论文

毕 业 设 计 作 品 题 目：简易心率计设计姓 名：专 业：应用电子技术班 级：学 号：校内指导老师：校外指导老师：填表日期：湘潭医卫职业技术学院教务处制湘潭医卫职业技术学院 毕业设计作品二级学院医管学院专 业应用电子技术 班 级 姓 名学 号校内指导老师毕业设计名称简易心率计设计校外指导老师毕业设计时间 1.设计功能 设计任务：将人跳动的脉搏信号转换为数字信号，送入单片机进行处理，接着进行软件设计，使显示单元能够直观的显示出被测的心率。实现上下限控制和报警蜂鸣的功能。 设计目标：完成毕业设计，按要求达到预期效果。2.设计方案 本设计使用美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的Flash程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，功能强大5。AT89C51单片机性价比高，可灵活应用于各种控制领域，所以我选用AT89C51作为本设计的主芯片。3.硬件设计3.1硬件系统方框图3.2硬件系统原理图图3-2-1 心率计整形放大电路原理图图3-2-2 心率计数码管显示电路原理图3.3元件清单序号元件名称序号元件名称1AT89C51单片机1740脚 IC座2LM358*2182.2k电阻*53 光敏电阻（5537）1912mhz晶振456k电阻*220导线若干510k电阻*221焊锡若干61M电阻22自锁开关71K电阻*223四位一体共阳极数码管8470k电阻24程序一套92k电阻*225原理图一份10220电阻*226蜂鸣器11 电容1UF*212电容0.1UF*213电容47UF14D1指示灯15S8050（三极管）*416DC电源座4.6工作原理本设计采用AT89C51单片机为核心器件，利用光敏电阻将人的脉搏信号转换为电脉冲信号，通过前置电路对电脉冲信号滤波、整形、放大后送入单片机。单片机对送来的电脉冲进行计数和定时，具体为：单片机以T0方式1计数，T1方式1定时，定时125ms中断一次，循环8次就为1s，再到一分钟计数结束。最后将信号送至七段数码管显示。4.7成品图片5.软件设计5.1软件系统方框图定时报警复位/返回开始赋值开始计时最小系统显示模块蜂鸣器按键模块AT89C51单片机软件系统流程示意图5.2资源配置单片机：20脚接GND，40脚接VCCP0.0-P0.7端：通过上拉电阻接数码管笔段P2.4-P2.7端：接9012三极管用来驱动数码管显示EA/VPP端：接VCC电源单片机XTAL2(18),XTAL1（19）：接外部晶振电路RST（9）端：接外部复位电路及开关单片机P3.3-P3.7端：接外部按钮开关单片机P3.2端：接外部蜂鸣器电路6.系统调试6.1硬件调试方案在制作之前，将元器件妥善保管好，制作时对于一些元器件的焊接要多注意，因为在焊接的过程中有些地方难免会出现虚焊和断点的情况，所以本课题的硬件调试，使用了我们平时课上最常用的测试设备进行检查，比如万用表、示波器等，用来检查潜在的故障问题。 第一步：用眼睛目测。检查焊接在外部的各种元器件和电路的连接点是否有断接和虚焊等。 第二步：用万用表检测。在没有通电之前可以用万用表进行反复检测之前在目测中，还存在有疑问的地方，然后再检查自动板上电源线和地线之间有没有存在短路虚焊或者断接的现象。 第三步：上电检测。给做好的自动板通电，然后对照原理图检查各个元器件的电源脚是否符合要求的值。 第四步：使用示波器检测。假如单片机不工作或者是不正常工作的话，则很有可能是元器件的问题，因此首先各个元器件必须要正常工作，有些元器件虽然工作了，但还是会存在着一些值的误差或者是信号的干扰，因此这时候就要用到示波器来检测各个元器件的波形，来确定元器件是否是正常的工作状态。 完成以上调试后，假如还存在其他的问题，我们可以使用去元件的办法，也就是换新的元器件，对照电路图一个模块一个模块的调试下去，这样做的目的是找到存在故障的元件。6.2软件调试方案本选题的软件调试中，首先通过对程序的编写、运行，以及仿真来发现程序中存在的一些错误，例如程序的语法错误和程序的逻辑错误，然后再进行剔除和改正。其次，还可以使用编程软件，修改程序中的设定值来进行检查，这样做的目的是尽可能的减少在程序设计过程中存在的差错。6.3调试数据6.3.1硬件调试 在初次对元器件调试时，单片机的18-19脚外接晶振没有起到起振作用，造成大量的干扰信号，使得P0端外接的上拉电阻给了数码管低电平，造成数码管全亮。这时候考虑在晶振端的正负极加一个0.1pF的瓷片滤波电容，滤波。测试后数码管显示正常，各元器件无异常现象，无异常气味。6.3.2上电调试 上电调试时，单片机的40脚VCC电源与输入电源5V大致相等。流经三极管的电压，也大致相等，因此用检测各三极管的电压，来确定三极管的工作状态，是否有击穿和损坏。6.3.3按键调试 功能测试时，各按键能正常工作，包括对通电电源测试，及开始/暂停，复位，移位，清零，设置等功能按键测试，均无故障。6.3.4调试结果 对软/硬件进行系统调试，确认没有异常后，进行通电检测，测试过程中电路板元器件正常，各功能显示与控制正常，能达到预期效果。 7.小结本文在总体设计上，基于单片机控制，利用光敏电阻将人微弱的脉搏信号转换成脉冲信号，经过单片机的运算和处理，最后由LED显示单元将心率用数字形式显示出来。在软件设计上，运用C语言来控制单片机AT89C51、LED显示器等硬件的运行。 通过本次毕业设计，让我体会到，所学知识的重要性，做事流程的重要性，严谨性。尤其是要把自己在学校学习到的理论知识，更多的多应用到实际中去，从生活中去发现问题并解决问题。 参考文献1.刘宁，单片机多功能时钟的设计M，浙江:浙江海洋学院,2009. 2.孔维功，c51单片机编程与应用.北京：电子工业出版社.2011.3.鲁维佳，Altium Designer6.x电路设计实用教程.北京：北京邮电大学出版社20144.陈忠平，曹巧媛，单片机原理及接口，北京，北京：清华大学出版社.20075./ 电子发烧友论坛相关帖子6./ 中国知网相关设计及文档附录3程序ORG0000HAJMPMAINORG001BH ;中断入口地址AJMPPITOMAIN:MOVSP,#60HMOVTMOD,#15H;设T0计数方式1 T1定时方式1MOVTL1,#0DCH;设T1 125MS定时初值MOVTH1,#0BH;MOV30H,#08H; 循环8次MOV32H,#00HMOVTL0,#00HMOVTH0,#00HSETBTR1;启动T1 TR1=1SETBTR0;启动 T0 TR0=1SETBEA;CPU开中断 EA=1SETBET1;允许T1中断 ET1=1ML0:LCALL SMXS;调用显示子程序 SJMP ML0 ;中断子程序PITO:PUSHPSWPUSHACC;保护现场CLREA;CLRTR1MOVTL1,#0DCH;重新赋值MOVTH1,#0BHDJNZ30H,RETUNT;1s来到返回MOV30H,#08H ;重置中断次数MOVA,#01HADDA,32H;秒加1;DAAMOV32H,A;转换为BCD码CJNEA,#3CH,RETUNT ;未计满60s，返回MOV32H,#00H;计满60s，秒位清零MOVTL0,#00HMOVTH0,#00HRETUNT: SETBEA;SETBTR1POPACCPOPPSW ;恢复现场RETI ;中断返回 ;显示子程序SMXS: MOV R4,#0FFH ;LED全灭 MOV R2,#00H MOV R7,#00H CLR C MOV A,TL0 ;计数值低位送ACHAN1: SUBB A,#64H JC CHAN2 INC R2 ;若无借位，R2加1 AJMP CHAN1CHAN2:ADD A,#64HCHAN22: CLR C SUBB A,#0AH JC CHAN3 INC R7 AJMP CHAN22CHAN3: ADD A,#0AH MOV 7AH,A MOV 7BH,R7 MOV 7CH,R2LOOP1: MOV DPTR,#7F00H ;8155初始化 MOV A,#03H MOVX DPTR,A MOV R0,#7AH MOV R3,#01H MOV A,R3DISP: MOV DPTR,#7F01H;8155 PA口地址 MOVX DPTR,A INC DPTR MOV A,R0 ADD A,#0FH MOVC A,A+PC ;查表取字型代码 MOVX DPTR,A ;字型代码送数码管 ACALL DL1MS INC R0 MOV A,R3 JB ACC.2,DONE ;