毕业设计（论文）-人体心率数字检测仪设计.doc

河南科技学院新科学院2014届本科毕业论文（设计）人体心率数字检测仪设计学生姓名： 所在院系：新科学院电气工程系所学专业：电气工程及其自动化导师姓名： 完成时间：2014年5月10日人体心率数字检测仪设计摘 要医院的护理天天都要给入院的病人评脉记实病人每分钟脉搏数，本计划建议了以AT89S52为中心，采纳光电传感器检测技巧。只有人把手指放在传感器检测地区内就能够正确测量出每分钟脉搏数，并显示出成果。本文描绘了脉搏波检测体系的设计进程，构成布局以光电检测模块、体现和报警模块，并采纳了光电传感技巧。该体系具备对任何心率数字检测体现；对超过正常心率局限外的举行报警提醒；在检测过程中设置掉电存储功能。可以推广到医学、家庭等领域。关键词：AT89S52单片机，心率测量仪Single-chip design based on the pulse measuring instrumentAbstractNurse hospital wants to give in hospital every day the patient takes the pulse to record the patient each minute pulse number, the design is put forward to AT89S52 as the core,using photoelectric sensor detection technology.As long as put the finger on the sensor detection region can accurately measure can the pulse number per minute,and show the results. Thisarticle describes the design process ofpulse wave detection system, structure with photoelectric detection technique,display and alarm module, and uses the photoelectric sensing technology.The system has for detecting any heart rate digital display; For beyond the normal heart rate outside the scope of the alarm prompt. In the test set out in the process of electricity storage capabilities.Can be applied to medicine,family,etc.Keywords:AT89S52 monolithic integrated circuit; pulse measuring instrument目 录绪论11.1心率计原理11.2总体电路框图设计22硬件电路的设计22.1AT89S52的主要性能22.2AT89S52的引脚说明32.3复位电路52.4时钟回路52.5硬件工作简介53 基本结构模块63.1脉搏波检测电路63.2传感器的工作原理63.3信号放大电路73.4报警电路83.5 显示电路模块93.6掉电存储电路103.7信号采集及处理系统114 软件设计124.1程序设计124.2主程序流程介绍124.3主程序流程图134.4子程序流程介绍144.4.1中断服务流程144.4.2定时器T0的服务流程144.5主程序155整体调试175.1几种主要系统干扰与影响175.1.1阳光的干扰175.1.2测量过程中手指的抖动175.1.3呼吸的影响175.2调试过程中遇到的困难176结论17参考文献19致谢20附录21附录电路总程序21附录总电路图25II绪论脉搏衡量便是检测被检测物体是不是有没有脉博信号的测量，有脉搏时就会遮挡住发出的光芒，无脉搏时透光强，所采纳的是BPW83型发光二级管和IR333型光敏二极管。最实际是用于运动时测量运动员的指脉或则是耳脉两处的脉搏。衡量指脉和耳脉各有利弊，指脉测量的利处是操纵起来容易、单一，可是由于手指简易出汗，并且手指上的尘土可能会致使测量的灵敏度降低；然而耳脉测量时会相对干净些，在使用时给传感器带来的污染干扰少，并且容易维护。但是耳脉传播信号较弱，尤其是在四季分明变化的时候，出信号源到所接受到的测信号都会受环境温度影响，以至于造成所得的结果没有达到要求的准确度。在国内外心率检测仪的使用都是比较普及的，而且需求量也相当大；在中外医学界一直都把从人体的脉搏波中采样出来作为临床诊断和治疗的坚实依据。脉搏波所大白的状态（波形）、强度（波幅）、速度（波速）和节奏（周期）等方面的综合信息，而这些信息就是作为判断人体心血管系统中是否存在生理病理以及存在的血流特征。可是因为人们体内所发生的生物暗记大多都是强噪声情况下的低频段的较为弱的信号, 脉搏波信号那就更不用说, 必需要经过放大仪器放大和后阶段的滤波器滤波来满足采集的要求。在当代市场上所需要的心率测速仪大多数为简易，便捷的手表式仪器，但是价格一般为300到600元RMB之间，对于大多数的消费者来讲这个价格还是比较奢侈的，在此设计中采用廉价的单片机为核心，普通的BPW83型发光二级管和IR333型光敏二极管组成，在社会生活中的需求量还是比较大的，尤其是在医院的体检设备中，可以在短短的10s就可得出结果，并且可实现多人次测量、存储、查看已存储的数据等作用。1.1 心率计原理当人体的组织收到心脏的跳动时，它的半透明度就会因为血液的冲击而改变。当心脏受到血液填充时，体内组织的半透明度增大，然而当体内组织收到血液冲击时，半透明度减小。这种医学现象最容易检测到的就是在人们的手指尖和耳垂等部位最为明显。于是，本旨率计将BPW83型发光二级管产生的红外线照射到手指尖或则是耳垂时，并且用传感器中的IR333型光敏二极管来检测所要测量的对象的透明程度并且转换成电信号输入单片机。由于接受到的暗记的频率正比与人体每分钟的脉搏跳动次数，以是只需要将汲取到的信号转换成脉冲而且举行整流器整形、单片机计数和数码管显示，就可以实现实时检测脉搏次数的目的。1.2 总体电路框图设计心率计的整体计划电路框图如图1-1所示，重要包含取样电路、扩大电路、对比电路、单片机办理电路和体现电路先是将BPW83型发光二级管产生的红外线照射到手指采集跟人体脉搏同频率的暗记，当人体内的架构半透明度数值较大时，BPW83型发光二级管发射出的透过人体组织的光强度很弱，IR333型光敏二极管没法导通，以是传感器输出暗记为高电平；当人体内组织的半透明度的数值渺小时，BPW83型发光二级管发射出的红外线透过人体架构的光强度较强，光敏二极管导通，于是输出端显示为低电平，如此就构成了频率与脉搏次数成正比的低频暗记，它近似于正弦波形。图1-1 系统计划原理框图2 硬件电路的设计2.1AT89S52的主要性能经综合分析选用单片机AT89S52适合。AT89S52的长处比较突出开始低功耗高性能8位单片机，并且在它的片内带有一个4KB的Flash表现可编擦除只读存储器，并且其输出引脚和指令系统和51系列单片机兼容。单片机AT89S52内置存储器彻底支撑表现从新编程或用平凡的存储器编程器来编程。在广泛的AT89S51系列单片机中，要算ATMEL公司的AT89S52最适用，不单单是在于它和MCU-51系列单片机指令、管脚亦是彻底兼容，而且它还能够通用CPU和在线可编程Flash集成在一个芯片上。这类单片机对开发配置的耗费和机能请求都很低，建设期间也大大缩小。由于单片机本身只有1个串行I/O接口，4个8位并行输入输出I/O接口，对于复杂设备使用时是非常有限，于是当I/O口不行满意设置需要时则必要对有限I/O口举行扩大。其扩大方式为依据必需在串行口上外接1个或多个移位寄存器。2.2 AT89S52的引脚说明AT89S52是一个2个16位可编程按时计数器,32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中止口，40个引脚，2个全双工串行通讯口，AT89S52支持按照普通的方法来编程，同时也支持在线编程的功能。其是把微处理器和Flash存储器连接起来，尤其是可反复擦写的Flash存储器如此就能够很是高效地下降建设本钱。图2-1 单片机AT89S52图VCC(40脚)：供电电压。GND(20脚)：接地。P0口(32脚39脚)：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。P0能够被界说为数据/地点的第八位，也可以用于外部流程数据存储器。在FIASH编程时，P0 口举行原码输入口，当FIASH举行校验时，P0输出原码，此时P0外部务必被拉高。当P1口的管脚第一次写“1”时，被界说为高阻输入。P1口(1脚8脚)：P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流，同时P1口管脚写入“1”后，被里面上拉为高，可用作输入，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口行动第八位地点接管。P1口是一个里面供应上拉电阻的8位双向I/O口。P2口(21脚28脚)：P2口为一个里面上拉电阻的8位双向I/O口，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，且作为输入。并以是举动输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是因为在内部上拉的原因。P2口当用于外部流程存储器或则是16位地点外部数据存储器举行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它使用内部上拉优势，当对外部八位地点数据存储器进行读写时，P2口输出其特别功效寄存器的实质。P2口在FLASH编程和校验时汲取高八位地点暗记和把持信号。P3口(10脚17脚)：P3口管脚是8个带里面上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被里面上拉为高电平，并用作输入。举行输入，因为外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。RST（9脚）：复位输入。当振荡器复位器件时，要坚持RST脚两个机械周期的高电平期间。ALE/PROG（30脚）：当会见外部存储器时，地点锁存容许的输出电平用于锁存地址的方位字节。在FLASH编程时期，此引脚用于输入编程脉冲。在平常，ALE端以稳定的频率周期输出正脉冲暗记，此频率为振荡器频率的1/6。于是它可用干扰外部输出的脉冲或用于按时目标。不过要注重的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想不容ALE的输出可在SFR8EH地点上置0。此时， ALE只有在实行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。此外，该引脚被稍微拉高。若是微处理器在外部实行状况ALE制止，置位失效。XTAL1（19脚）：是反向振荡放大器输入暗记并及内部时钟事情电路的输入。XTAL2（18脚）：反向振荡器的输出。PSEN（29脚）：外部流程存储器的选通讯号。在由外部流程存储器取指时间，每一个机械周期两次PSEN有用。但在会见外部数据存储器时，这两次有用PSEN暗记将不永存。EA/VPP（31脚）：当/EA坚持低电平时，则在此时期外部标准存储器（0000H-FFFFH），无论否有里面程序存储器。注重加密方法1时，/EA将里面锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，其间里面流程存储器。在FLASH编程时候，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。2.3 复位电路图2-2 复位电路图在时钟电路通电最先后，在REST管脚上会有维护两个机械周期的高电平，同时在芯片里面要举行初始复位（如图2-2）。2.4 时钟回路时钟回路中的根本构成是：从一块完全的石英警戒中按所需要的方位角切割下来薄片，简称为晶片，而各人所说的石英晶体谐振器，简称为石英晶体；而在拼装里面增添IC构成振荡电路的警戒元件称为晶体振荡器。在使用中：当信号通用设备中的晶体振荡器，产生出来振荡频率；那是钟所发生的脉冲用石英警戒谐振器，普遍用于数字电路中；微处理器用石英晶体谐振器；CTVVTR用石英警戒谐振器；钟表用石英晶体振荡器。图2-3 时钟电路图在此设计电路中晶振的频率是12MHz，使用的电容是30pF如图（2-3）。通过计算可以得出单片机工作时机器周期为1us。2.5 硬件工作简介整体电路的原理图见图附录。电路是由暗记夸大电路和整形电路、单片机电路、传感器电路、液晶显示器1602表现电路等局部构成。传感器主要由BPW83型红外线二极管和接收二极管构成，传感器的大致原理如下：将被检测的有效手指放在红外线发射二极管和接收二极管中间，随着心脏的跳动，人体血管中血液的流通速度会因为心脏的跳动而发生变化。当手指放在传感器的精确职位时，因为心脏的心跳的频率是于，血管中血液的充足水平关系，于是该转变将会致使后强度也会随之变化，红外汲取二极管的电流暗记也会随之转变，这就致使BPW83型红外接受二极管输出脉冲信号。单片机中电路对P3.2输入的承受脉冲暗记举行快速的估计和处置后把算数信号送到数码管中体现。发光二极管D2是举动脉搏之中实时测量状态来做出的体现，当脉搏每跳动一次就会引发发光二极管就随之对应的亮一次。使用液晶显示屏1602对所处理的信号进行显示所组成的显示电路。本机采用动态扫描显示的方式，使用液晶屏1602，P0.0P0.7口作液晶显示屏的动态扫描位驱动码输出，VL的功用是当液晶显示器在应用为了更好的观察成果来调整一下对比度，当接的是正电源时对比度是最弱的，反之接地电源时那末对比度是最高的，当在请求刻薄的过程当中最佳利用一个10K的电位器来调整对比度，如此更能精准到达要求。3 基本结构模块3.1 脉搏波检测电路按照如今的脉搏波检测技能体系有如下几种衡量的方式：压阻式脉搏传感器、光电容积脉搏波法、液体耦合腔脉搏传感器和应变式脉搏传感器。经过近年的成长, 光电检测技能在各个行业范畴中尤其是临床医学利用中是发展最快速的, 这是因为光能有用避让电磁的干预, 具备很好的绝缘机能, 并且还可以不用侵入病人体内就可以检测出来患者的各种病症。因此用光电法来检测人体指尖上的脉搏信号引起了生物医学界的及其关注以及研究。在此传感器中设计的是环形的透射型光电传感器, 有效的实现了光电隔离的效果,从而减少了对电路后级的各个电路的干扰，结构如图3-1所示。图3-1 投射式光电传感器图3.2 传感器的工作原理传感器由BPW83型发光二级管和IR333型光敏二极管组成，这两个布局在一起的作事道理是：BPW83型发光二极管发出的光透射过手指，通过手指构造的血液汲取和衰减，由IR333型光敏二极管回收。因为手指动脉血在血液循环过程当中呈周期性的脉动转变，以是它对后汲取和衰减依然周期性脉动的，因而光敏二极管输出暗记的变化也就反应了动脉血的脉动变化。红外回收二极管在红外光的映射下能发生电能，单个二极管能产生0.4 V电压，0.5 mA电流。BPW83型红外回收二极管和IR333型红外放射二极管作事波长都是940 nm摆布，在指夹中，红外汲取二极管和红外放射二极管相对于摆放以获取最好的指向特征。红外放射二极管中的电流越大，发射角度越小，发生的发射强度就越大。R5选360是基于红外汲取二极管感到红外光灵敏度思考的。R5过大，经过红外放射二极管的电流偏小，BPW83型红外回收二极管没法区分有脉搏和无脉搏时的暗记。当红外放射二极管发射的红外光直接照射到红外回收二极管上时，U2A的反相输入端电位大于同相输入端电位，3端电压为Vi为“O”。当手指处于衡量职位时，会出现二种情形：一是无脉期。尽管手指掩饰了红外放射二极管发射的红外光，可是，因为红外回收二极管中生计暗电流，仍旧lA的暗电流会形成Vi电位略低于2.5 V。二是有脉期。当有跳动的脉搏时，血脉使手指透光性变差，红外回收二极管中的暗电流减小，Vi电位上涨。放射角度（15度、30度、45度、60度、90度、120度、180度）、红外管的发光频率是由PN结的质料及工艺确定是的，没法采取，在红外波长范围内就能够，但是在此采取的频率为1.3101241014HZ。径直3mm,5mm为小功率红外线放射管。而8mm,10mm为中功率及大功率放射管。小功率放射管正向电压：1.11.5V，电流20mA。中功率放射管正向电压：1.41.65V，电流50100mA。大功率放射管正向电压：1.51.9V，电流200350mA。由此看来，所谓脉搏暗记的拾取实际上是经过红外回收二极管，在有脉和无脉时暗电流的弱小变化，再通过U2B的夸大而获得的。所拾取的暗记为2V摆布的电压信号。3.3 信号放大电路按人体脉搏在运动后无上跳动次数达120次/分估计来设计低通放大器，它由U2A和C6等构成，如图3-2所示。波折频率由R8、C6、RW1确定是，夸大倍数由R8和R7的比值决定。经试验可知,采纳BPW83型红外发光二极管举动光源时，可基本抑止由呼吸活动形成的脉搏波曲线的漂移。脉搏波检测以光电检测技能为基础，于是受四周杂散光、暗电流等种种干预教化较大。为了降服这一题目本系统采纳脉冲振幅光调制技能。脉冲调制传递的是调制暗记的采样值，只有采样频率奈奎斯特采样频率，则可由采样脉冲来恢复原信号，而不会致使失真。为了确保红外发光二极管的光源巩固，本文采纳运放行为恒流源电路向发光二极管供应稳定的作事电流，光源启动电路如图3-2所示。放大器兼对比器如图3-2所示。RW1用以调节体系的夸大倍数，C6用以以避免放大器自激。选用夸大，零点漂移不很显明，在0.1 V摆布。以是将对比器的阈值电压计划成0.25 V，以保证滤除干预暗记。选用对比器的长处是能有效地降服零点漂移所形成的感化，进步衡量的准确性。此时当电源通电后，P32在发出信号的同时，如果当人的手指放在发射器两端，那么D2就会检测出人体的心脉跳动，就会一闪一闪的跟随人的心跳频率。图3-2 信号放大电路3.4 报警电路当测试出来的脉搏一分钟跳的次数超过100或者是低于60的话，报警电路就会自动报警，当测试的时候，会有一个发光二极管显示心跳的快慢，就是一闪一闪的。图3-3 报警电路图3.5 显示电路模块在日常生活中，对液晶显示器其实不生疏。液晶显示模块已作为不少电子产品的经过器件，如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都能够看到，体现的重要数字、专用标记和图形。在单片机的人机交换界面中，正常的输出方法有如下几种：发光管、LED数码管、液晶显示器。发光管和LED1602对比习见，软硬件都比较单一，在单片机体系中利用液晶显示器行为输出器件有如下几个益处为体现质料高：因为液晶显示器每个点在收到暗记后就不停坚持那种色调和亮度，恒定发光而不像阴极射线管显示器（CRT）那样需求不休改良新亮点。于是，液晶显示器画质高且不会忽闪；数字式借故：液晶显示器都是数字式的，连接单片机体系的接口更为单一可靠，掌握更加利便。相对而言，液晶显示器的功耗重要损耗在其里面的电极和启动IC上，于是耗电量比其它显示器要小的多。1602采用标准的16脚接口，其中：第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调节端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度无上，对比度太高时会发生“鬼影”，利用时能够经过一个10K的电位器调节对比度。第4脚：RS为寄存器采取，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 第5脚：RW为读写信号线，高电平时举行读操纵，低电平时进行写操作。当RS和RW联合为低电平时能够写入指令大概体现地址，当RS为低电平RW为高电平时可以读忙暗记，当RS为高电平RW为低电平时可以写入数据。 第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变为低电平时，液晶模块执行命令。 第714脚：D0D7为8位双向数据线。 第1516脚：空脚。图3-4 显示电路图3.6 掉电存储电路1-3：A0-A2是地点输入，4：GND是接地，8：VSS是接电源:7：WP是写保护，6：SCL是串行时钟输入，5：SDA是串行数据。24C02与单片机的借故十分单一，E0、E1、E2为器件地点线，WP为写保护引脚，SCL，SDA为二线串行接口，合适I2C总线协定。在正常单片机体系中，24C02 数据遭到干预的情形是很少的，可是跟着单片机抗干扰机能的变差，和卑劣产业情况中单片机系统的利用，少许智能单片机控制系统接踵涌现24C02数据被冲掉的题目，并且跟着单片机的牌号和24C02的商标分歧而出现不同程度的干预表象。之前经过单一的器件之间代替对比，察觉不同商标的24C02其抗干扰机能是不同样的，于是就认定24C02器件生活“质量”优劣的题目。其后在一次偶尔机遇里，发现有些24C02的WP引脚其实不起到珍爱功用，也就是说将 WP引脚与CPU输出引脚断开并坚持高电平的情况下，CPU依然可以对24C02中的数据举行修正写入。在诧异之余，笔者搜集了很多分歧商标的24C02 举行实验，除根本读写功效外，还对地点功能和WP引脚保卫功能进行了全部的检测，觉察一种ATMEL（激光印字）和XICOR商标的24C02具有全面的合适I2C总线协定的功效，而有些牌号24C02要不无有WP引脚庇护功能，要不无有器件地点功效（即2 片24C02不行共用一个I2C总线），有些乃至两种功能均无。所以说少许一样功能型号的电子器件在兼容性上不时会带来意想不到的题目，值得引发注重。图3-5 掉电存储电路图3.7 信号采集及处理系统因为光电脉搏波属于迟缓转变的弱小心理暗记，信噪比低，极易遭到环境噪声和肢体活动的干预。古板的光电脉搏波信号检测电路都采用高增益放大器，以得到较高的检测灵敏度，这类计划思绪致使了检测暗记动静规模缩短，在遭到活动干预时，将致使因为干预暗记而带来的光电脉搏波信号检测的充足失真。本系统采纳过采样技能，经过对暗记的高速采样来提高采样精度，到达了升高信噪比并改进动静范畴的成果。该滤波器的作用是滤波、抽取和抗混叠。滤波器为一个数字低通滤波器，紧要滤除采样暗记频带之外的高频量化噪声，并维护信号频带之内的信号根本稳定，相当于增长数字信号的有用分辨率；抽取是将采样获得的高速低分辨率的数字信号的抽样频率降至奈奎斯特采样频率，继而实现高分辨率数字信号的重构；抗混叠主紧要滤除下降取样频率后大概呈现的混叠噪声。脉搏衡量属于检测有没有脉博的测量，有脉搏时掩饰光芒，无脉搏时透光强，所采纳的传感器是红外回收二极管和红外放射二极管。用于体育衡量用的脉搏测量约略有指脉和耳脉二种方法。这二种衡量方法各有优缺点，变成测量后果不许确。在数据收集中, 为了保障采集数据的不失真和恰当精确度, 务必采取符合的采样频率。人体脉搏一般跳动约为60次/ 分摆布,即跳动频率在1Hz 左右，本系统为了更好的解除50Hz工频干预，体系以50Hz的数据输出率对数据举行下抽取，抽样比为2048。将脉冲载波的高电平时间内的数据累加16次；将脉冲载波低电平时段内的数据累加16次；通过上述对暗记的解调，有用去除布景光、杂散光的干预。流程同时完成了过采样算法中的滤波和下抽取。从脉搏波中索取人体的心理病理讯息行为临床诊断和医疗的根据，从来都受到中外医学界的注重。几近世界上所有的民族都用过“摸脉”举动诊断疾病的技术措施。脉搏波所大白的状态(波形)、强度(波幅)、速度(波速)和节奏(周期)等方面的综合信息，在很大程度上响应人体心血管体系中许多心理病理的血流特性,因此对脉搏波采集和。4软件设计4.1 程序设计本系统的硬件平台的主旨为AT89S52，其片内含4k bytes的可系统编程的Flash只读流程存储器,器件采纳ATMEL公司的高密度、非易失性保存技能出产，兼容尺度8051指令系统及引脚。它集Flash流程存储器既可表现编程（ISP）也可用古板方式举行编程及通用8位微处理器于单片芯片中，ATMEL公司的功能强大，廉价位AT89S52单片机可为您供应很多高性价比的利用场所，可灵活应用于种种节制规模。流程主要功能为：体系初始化；转变电平形态，启动红外光二极管；举行数据收集；暗记滤波处置；与中心监测体系或计算机举行及时数据传输。本文采用的单片机AT89S52，从软件需要和单片机速率动身，将采样率fs定为102.4kHz，为便于估计，将过采样倍数k定为64，则下抽取后采样率为f为：fsk=1600Hz，是频率为400Hz载波的四倍，满足奈奎斯特采样定理。因为过采样倍数k为64，按每升高4倍采样率就可以提高一名分辨率来计算，得到的有用分辨率能提3位，最终能到达15位精度，其分辨率可达到0.0763mv/LSB。过采样和滤波的实现都是在中断服务程序中实现的。集成于单片机上定时器2发生用于触发暗记，于是需求经过设立T2寄存器从新装载的值来获得102.4kHz的采样率，参考信号取自片上自带的2.5V基准电压。中止流程中的数字处置包含一下环节：将脉冲载波低电平时间内的数据累加2048（264）16次；通过上述对暗记的解调，有用去除配景光、杂散光的干预。流程同时完成了过采样算法中的滤波和下抽取。当脉搏检测体系与中心监测系统或计算机举行及时数据传输时，经过设立定时器T3的把持寄存器T3CON为#86H，T3FD为08H，得到9600的串口波特率。AT89S52发送握手暗记与体系机创建通讯，当握手告捷后，系统开中止并将改变处置后的数据送交系统应用程序举行处理。4.2主程序流程介绍程序流程图如图4-1所示。程序初始化是每个单片机程序所必备的，它的主要任务是确定程序入口和中断入口地址。当没有人的手指在传感器的检测区域内，也就是没有检测目标，接下来是显示为“NO INPUT”，主要目的是为了区分是否有信号送入，当没有信号送入时，体现为“NO INPUT”，则声明心率计无有作事，反之，则正常工作。按时l00ms是计划中比较重要的一部分，它紧要为采样6s打下底子。计划中行驶定时器T0的按时功效来实现100ms的定时，等待中断占用了流程实行的大部分期间，它紧要一个死循环语句，只要之中断前提满意时，才实行中止办事子程序，对计数的后果举行累加，累加以后，判别采样的次数，若是采样未满60次，声明不到6s，返回不断的采样、等待中断，直到采样60次截止，以后把6s内采样获得的次数由二进制数变动为十进制数，通过单片机处置再送到数码管进行动态显示，若是无有所累计的心跳数不到下限或超出上限时，就会报警并且可以存储的并且还的显示出来让检测人员可以一眼看出来不正常的心率是多少，也可以有多次人数进行测试存储，当需要查看时就可以按下查看按键就可以查看已经存储的心率。4.3主程序流程图图4-1 主程序流程图4.4子程序流程介绍4.4.1 中断服务流程心率的有用衡量局限为40120次/分钟，为了驱除外界暗记的干预，在定时器中止流程中加入了对频率巨细的判别，判别所尝试的心率是不是小于40次/分钟和大于120次/分钟的脉冲暗记，中止流程如图4-2所示，但是当不在设定的范围内时也能够实现显示出来所测试的心率数字并且报警提示，正常心率是40120次/分钟，这是为了很好的设置一个宽范围，这样就更可靠的确定为有病情的心率。图4-2 中断程序流程图4.4.2 定时器T0的服务流程定时器T0的中断服务流程图如图4-3所示，是定时器T0工作应用的具体流程，首先就是赋予初值10s当有中断时就开始计时，当计时结束后就开中断并且显示所测数字，当没有手指在传感器时就没有信号进行中断，此时电路板上的呼吸灯不会亮也不会计数，当手指放到传感器中时就会有输入，此时T0就会计数并且往下执行相应的程序。图4-3 定时器T0程序流程图4.5 主程序void main(void)InitLcd();/DelayMs(15);IT0=1; /INT0下降沿中断EX0=1; /允许INT1中断TMOD=0x1;TH0=0x0;TL0=0x0; TR0=1;ET0=1;EA=1;while(1) if(n10) n=0; jj=0; ci=0; TimeNum0=N; TimeNum1=O ; TimeNum2= ; TimeNum3=I ; TimeNum4=N ; TimeNum5=P ; TimeNum6=U ; TimeNum7=T ; TimeNum8= ; ShowString(0,TimeNum); ShowString(1,Test1); else if(w=0&EX0=0) delay(); EX0=1; TimeNum0= ; TimeNum1= ; TimeNum2= ; TimeNum3= ; TimeNum4= ; TimeNum5= ; if(ci/1000)TimeNum6=ci/100+0 ; else TimeNum6= ; if(ci/100=0&ci%100/100)TimeNum7=ci%100/10+0;else TimeNum7= ; TimeNum8=ci%10+0 ; ShowString(0,TimeNum); ShowString(1,Test1); if(ci100)spd=0;else spd=1; 5整体调试5.1几种主要系统干扰与影响5.1.1阳光的干扰由于本计划是经过红外光线透过手指收集到暗记，继而对信号处置获得人体的心跳，光在本设计中很重要。而且在种种分别情形中，外界光照的强度不一样，这对试验的干预就讲很明显。可是外界光照关于人体是平衡的，即到处光照强度不异，对人体内转变的教化是相同的，即可以彼此对消。5.1.2测量过程中手指的抖动光电传感器检测到的人体暗记很弱小，手指的一点发抖都可能引发衡量心跳值的大幅转变。为了解决这个问题，在设计中，把BPW83型红外线放射二极管和发光二极管相距必定间隔（够放下小拇指）以后牢固死，这样在衡量的期间只有人尽可能坚持手指不动，就能够大大减小手指发抖对试验的教化。5.1.3呼吸的影响实验的道理紧要血液中的含氧量的转变继而致使人体构架变化而衡量心跳的，如此匀称呼吸和仓促呼吸就将使得人体内的含氧量大大差别。据实验所得，当人活动以后呼吸会比较激烈，这时候他的心跳值就会随之变大。正常情况下 ，心率指的是当人心平气和的时候的心跳值。5.2调试过程中遇到的困难在BPW83型红外发光二极管采集人体心率时，刚开始就是找不到为什采集不到心率信号，在单片机内没有输入信号，后来才知道在放大电路内没有选择好电容跟电阻的大小；在程序方面也是调试了好几天才修改好十几处的错误，其中就在中断这一块程序中就是没有一步编程好；在采集的过程中，需要将手指放在接收器与放射器的两个管子之间，并且要稍微离开两个管子2mm，这也原因放射角度为15度、30度、45度、60度、90度、120度、180度，以是不行直接紧挨两个管子之间。6 结论心率是指单元时间内心脏振动的次数。正常指每分钟的心跳次数，是临床通例搜查的心理目标。古板衡量脉搏次数的方式因此基准期间为单元，并经过基准时间内测得的脉搏跳动次数和相干倍数，计算出没分钟的脉搏次数。在此则选用单片机为基础，重点则放在传感器上，BPW83型红外线发射二极管是一种普通的二极管，能够发出一定波长的光由接受二极管收到后，再有放大器跟比较器输入单片机处理；优点是：价格低，制作比较简单，在短时间内即可做出来，所用器件也比较少；缺点是：不是太便捷，不便宜随身携带，在测试时必须要放到发射角度容易接受的位置。但在现实生活中，这类能够直接衡量心跳的仪器还不是很经常使用，在不少病院里 ，医师们仍旧利用着陈腐的手动式听诊器，这大大教化了效能和就诊的期间。这就为心率计的考虑与出产奠基了必然根蒂。心率计硬件电路的计划重要包含单片机体系及显示电路、暗记收集和信号夸大与滤波处置电路三部分。采纳12MHz高精度的晶振，以得到较不乱时钟频率，减小测量误差。单片机用P1.0端口输出超声波换能器所需的40kHz的方波暗记，使用外中止0口监测由传感器信号收集电路输出的信号。体现电路采纳单一适用液晶显示器显示，暗记用运算放大器夸大。基于单片机心率计的软件设计重要由主程序流程图、中止流程图及显示子程序构成。咱们了解C言语流程有利于完成较繁杂的算法，又要求精密估计程序运行期间（动脉搏动时间），以是控制程序可采用C语言和汇编语言夹杂编程而成。实物焊接出来以后，先要进一步硬件调试。电路的调试经过的是检修、修改设计方案的实际过程，亦然利用理论知识来解决实践中各种题目的枢纽步骤，是电路设计者务必操作的基本技能。把电子元器件连接起来，完成特定功效的枢纽一步是调试。调试方式有两种：分块调试法和总体调试法。在硬件检测完以后，在没有问题的情况下能够输入流程，调试程序的可行性，并加以修正，配合着程序改变体系的原理图。参考文献1 张毅刚，彭喜元.单片机原理及接口技术M.北京：人民邮电出版社，20122 饶连周.基于单片机的语音心率检测仪的设计J.三明学院学报，2008，（12）：8123 何忠姣.基于单片机控制心率计J.邵阳学院学报：自然科学版，2008，（5）：15184 王延林，谢少良. 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