机械毕业设计（论文）--80C51单片机数字电子脉搏计的设计【全套图纸】.doc

数字电子脉搏计的设计学 生：指导老师： 全套图纸，加153893706摘 要：脉搏波所呈现出来的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息，能反映出人体心血管系统中许多生理疾病的血流特征。根据人体脉搏信号特征，本文采用红外光电式传感器作为脉搏信号检测部分，并设计了信号放大、滤波、整形等电路；采用80C51单片机作为控制核心，结合程序共同实现对脉搏信号的测量与控制，设计了具有键盘输入设定、声音警报提示、测量结果显示功能的数字电子脉搏计。通过调试，表明本系统可以实现对脉搏波动频率的测量，为医生的诊断提供客观依据，具有一定的临床应用价值。本文首先描述设计的整体思路，然后介绍各个部分设计中的细节问题，最后提出一些完善本设计的改进意见。关键词：脉搏计；传感器；单片机；Design of the Nuierical Electronic Pulse AccountsStudent: Tutor: Abstract：The shape,intensity,speed,and rhythm of pulse signals mostly reflect the physical and pathological characters of heart-blood system in human bodies.According to the characteristics of the human pulse signals,the digital electron pulsometer uses the infrared photoelectricity type sensor to take the pulse signal examination part,and uses the electric circuit to enlarge,filter and reshape the pulse signal;It uses the 80C51 monolithic integrated circuit to take the control core,and uses the procedure to survey and control the pulse signal together;it has the keyboard entry established,the sound warning prompted and the measurement result demonstrated functions.Tests show that the system can measure and display the pulse fluctuation frequency,providing an objective basis for doctors to diagnose and having certain clinical value.At the beginning of the paper,the integral notion of the device design is brought out.Afterwards,the detail information of each part is narrated.At last part,some suggestions for improving the device are provided.Key words: Pulsometer;Sensor;Monolithic integrated circuit1 前言脉搏是人体四大生命特征之一，也是维持机体正常活动的支柱之一，在人体四大生命特征中不可或缺。人体血液循环系统内，血液在心脏收缩与舒张的交替运动下受压进入动脉而流向人体各处。因而动脉的跳动情况就反映了心脏的运动程序，医学上把心脏舒缩是，动脉管壁有节奏地，周期性地起伏叫脉搏。正常脉搏次数与心跳次数相一致，节律均匀，间隔相等，因此测量了脉搏次数实际上就是测量了心脏的跳动规律，这对我们在人体医学研究与身体健康上有着重大的意义。随着科学技术的飞速发展以及人类在医学领域的深入研究与科技成果的成功应用，脉搏测量技术不断发展与进步。传统的脉搏测量用手工测量，通常将指尖轻压动脉向较坚实的面，以使脉搏的感受传到指尖，如果将动脉压上软的组织，则脉动波会被吸收或抵消，使指尖不易触觉脉动；指尖压在动脉上的力量要适中，用力太重时将阻断血流，反而无脉搏产生。这种手工方法虽然简单易行，但容易产生误差，特别在临床住院病人常规监测上，每个护士上下午两次分别测量每个病人的脉搏数，不仅影响工作效率，并且不能连续监测，无法实时观察。目前我过除中医疗法和部分农村仍采用人工把脉（手工测量）外，大部分地区以及国外都采用了电子化的检测设备如腕带式脉搏计、多通道数字脉搏测量仪以及目前较先进的基于芯片（单片机）控制与嵌入式技术的测量仪器等。正是这些脉搏计的长生为医疗诊断技术的发展带来了重大的贡献。数字电子脉搏计是用来测量人体心脏跳动次数的自动化仪器。它由指套式光电传感器、运算放大器、比较器、80C51单片机、键盘、译码驱动器，三位静态LED显示器及警报装置组成。它是一种自动检查并测量人体脉搏的仪器，能直观的显示人体每分钟的脉搏数，并能提示脉搏是否正常，可连续动态检测，具有大的应用前景。2 数字电子脉搏计方案的确定2.1 脉搏计基本工作要求及其功能 脉搏计是用来测量人体1分钟的脉搏数，显示其测量结果或并能进行提示的仪器，在医学上使用广泛。它要求能够准确的测量出小孩、成年人、老人的脉搏并进行显示或提示。由医学常识可知，正常人脉搏数一般为6080次/min，婴儿为90100次/min，老人为100150次/min。由此可知脉搏计是用来测量频率较低（由上述可知，人体脉搏的频率范围一般在12.5Hz以内）的小信号，它的几本功能应该是：l 用传感器讲脉搏的跳动转换为电压信号，并加以放大、整形和滤波。l 在短时间内测出每分钟的脉搏数，并进行显示或提示。2.2 脉搏计基本方案的选择及确定 在清楚了脉搏计应具备的基本功能后，接下来一步也是最重要的一步是如何确定脉搏计的基本方案。在多经查找已有脉搏计的设计资料后，发现目前的电子化脉搏测量仪器大可分为以下三种：能同时检测两种或两种以上人体生命特征的测量仪器，如松下电子血压计不仅可测量脉搏，而且能同时测量血压。采用传感器对人体手腕处的脉搏进行检测的仪器，如腕带式脉搏计等。利用传感器对人体指端的脉搏进行检测的仪器，如体育测量用的脉搏测量仪就采用指套式测量。数字电子脉搏计基本方案的来源主要是针对腕带式与指套式脉搏测量仪的分析与比较。以西安工业学院某讲师等设计的腕带式脉搏计为例，该腕带式脉搏计的基本功能是采用传感器检测手腕处的脉搏信号，脉搏信号转化为电信号后经放大、整形，输入数字计数器或单片机（微处理器），之后将测量结果进行显示。其基本的系统方框图如图1：控制电路数字计数器或单片机(微处理器)译码显示放大、整形 传感器图1 腕带式脉搏计的系统方框图Fig1 The system block diagram of wrist belt type pulsometer下图2是测量指端脉搏的电子脉搏计的系统方框图：控制电路计数译码显示倍频器放大与整形传感器基准时间产生电路图2 某电子脉搏计的系统方框图Fig2 The system block diagram of some electronic pulsometer各部分的功能如下：传感器：将脉搏跳动信号转换为与此对应的电脉冲信号。放大与整形：电路将传感器的微弱信号放大，整形除去杂散信号。倍频器：将整形后所得到的脉冲信号的频率提高。图2是讲15S内传感器所获得的信号频率4倍频，即可得到对应的一分钟的脉冲数，从而缩短测量时间。控制电路：用以保证在基准时间的控制下，使4倍频后的脉冲信号送到计数、显示电路中。计数、译码、显示电路：用来读出脉搏数，并以十进制数的形式由数码管显示出来。上述测量过程中，由于对脉冲进行了4倍频，计数时间也相应的缩短了4倍，而数码管显示的数字却是1分钟的脉搏跳动数。此种方案存在的缺点与不足有：测量不准确，测量时间越短，误差也越大；易受外界的干扰；测量时间固定，不能进行修改；缺少对测量结果的分析（不能提示是否正常）。结合上述两种脉搏计的基本工作原理，并特别针对第二种方案的缺点与不足，对指端脉搏计进行了改进与创新。除传感器方面基本一致外，控制、整形、显示等进行了改进。改进后的基本方案如下图3译码驱动LED显示单片机放大、滤波、整形传感器键盘输入警报提示图3 数字电子脉搏计的系统方框图Fig3 The system block diagram of digital electron pulsometer传感器：将人体手指末端的脉搏跳动信号转换为与此对应的电信号。放大、滤波、整形：电路将传感器的微弱信号放大，滤波整形除去杂散信号。单片机：单片机对放大与整形后的脉冲进行测量、计数，对采样的时间进行控制，对计数的结果进行加倍处理，将测量结果送入显示电路并将比较后的结果送入提示电路。键盘输入：主要是实现向单片机传送命令的功能，如开始测量婴儿或老人或成年人的命令以及清除测量结果的命令。译码驱动：用来将单片机检测结果的BCD码译码，输出至显示器。LED显示：用来显示脉搏测量的结果。警报提示：用来提示测量结果是否正常。图3所示的方案（改进后的方案）具有以下的优点：测量精度高，易于实现对脉搏测量的控制；具有抗干扰设计；可以对脉搏测量的时间进行更改；具有提示功能。3 传感器的选择及其电路的设计3.1 传感器的选用及其原理结构传感器是实现的测量与控制的首要环节，也是测控系统的关键部件。传感器的作用在于将被测的某一物理量（信号）的变化情况按一定规律转换成与其对应的另一种（或同种）物理量（或信号）的变化情况，目前一般指非电量与电量的转换，本设计中是将脉搏的跳动情况转换为电信号。根据目前在脉搏测量方面的成果，用光电法拾取人体手指末端小动脉的信息是无创伤且简单易行的方法。光敏传感器是最常见的传感器之一，它的种类繁多，主要有：光电管、光电倍增管、光敏电阻、光敏三级管、太阳能电池、红外线传感器、紫外线传感器、光纤式光电传感器、色彩传感器、CCD和CMOS图像传感器等。它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。光传感器不只局限于对光的探测，它还可以作为探测元件组成其他传感器，对许多非电量进行检测，只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。光传感器是目前产量最多、应用最广的传感器之一，它在自动控制和非电量电测技术中占有非常重要的地位。最简单的光敏传感器是光敏电阻，当光子冲击接合处就会产生电流。人体手指末端含有丰富的小动脉，它们和其它部位的动脉一样含有丰富的信息。检测出手指末端小动脉的跳动信息，就能从中知道人体脉搏的信息。因此脉搏测量的关键一步就是如何将人体手指末端的脉搏跳动信息转换为其它易获取的信号如电信号等，和就需要采用可靠的传感器。本设计采用红外光电法来测量脉搏，采用的传感器是光电式脉搏传感器，作用是通过红外光照射人的手指的血脉流动情况，把脉搏跳动转换为电信号。光电式脉搏传感器由红外发光二极管和红外光敏三极管组成。根据从光源发出的光除被手指组织吸收以外，一部分由血液漫反射返回，其余部分透射出来，光电式脉搏传感器按照光的接收方式可分为透射型与反射型两种。图4是反射型与透射型光电式脉搏传感器的结构示意图，反射型的发射光源和接收光器件（光敏三极管）位于同一侧，接收的是血液漫反射回来的光，这种方法可以精确地测量出血管内容积的变化；而透射型的发射光源与接收关器件（光敏三极管）的距离相等并且对称布置，接收的是透射光，次方法可较好的反映出心律的时间关系，但不能精确测量出血液溶剂量的变化。数字电子脉搏计最主要的功能就在于通过检测人体指端的脉搏，从而准确地显示其测量结果，这就要求脉搏信号的时间关系要较准确。由上述所知，本脉搏计应选用透射型光电式脉搏传感器，侧重于脉搏信号的测量与脉率计算。（光敏三极管）图4 反射型光电式脉搏传感器和透射型光电式脉搏传感器Fig4 The pulse sensor of reflection photoelectricity type and the pulse sensorof transmission photoelectricity type3.2 传感器电路的设计在脉搏测量系统中，传感器电路的设计是最为关键的设计之一，其性能的好坏直接影响到后置电路的处理和结果的显示。由于所检测的动脉脉搏波信号是低频、微弱的生理信号，故需要灵敏度较高的接收管，而且所检测的是光信号幅度的大小，为了准确地测出幅度大小的变化，必须选用线性好、响应快的器件。因此，采用了指套式的透射型光电传感器，传感器由发光二极管和光敏三极管组成。光敏三极管具有灵敏度高的特点，指套式减少了外界光的干扰。传感器电路的设计包括发射光电路的设计和接收光电路的设计。3.2.1 发射光电路的设计红外光电路传感器测量脉搏，是将由指端动脉血流情况的变化引起的光的变化情况检测出来并转换为电信号。因此光源强度就必须稳定，否则就会导致测量结果不准确，存在较大的误差。红外发光二极管尽管阻值很低，但随发光时间的延长，发热量过多，从而引起发光二极管的温度上升导致其阻值的升高，进而引起电流的不稳定。由此根据红外发光二极管的特点，将光发射电路设计成一恒流电路，以保持发光二极管电流的恒定即保证发射光电源稳定。发射光电路如图5所示。恒流源是由一个放大器实现，这个放大器输出电流要保持在10mA左右，因为常用的发光二极管的电流在10mA左右，如图所示，当发光二极管的阻值升高时，这时会导致放大器电压放大倍数增大，从而放大器的输出电压升高。尽管该电路阻值增加了，但通过二极管的电流仍会基本维持稳定即在10mA左右。同时通过调节R1可以调节发光二极管的电流初值。电流Ucc=+5V，R1=10K，R2=500，R3=500，红外发光二极管VD采用TLN104.图5 发射光电路Fig5 The electric circuit of emitting light3.2.2 接收光电路的设计接收光电路的核心元件为光敏三极管。光敏三极管（有名光电三极管）是靠光的照射量来控制电流的器件（可等效看作一个光电二极管与一只晶体三极管的结合，具有放大作用）。光敏三极管的特点是灵敏度高。因此能很好的将发射光的变化情况检测出来即很好的检测出血液的流动情况。接收光电路如图6所示，其中R4=10K，Vcc=+5V，接收晶体三极管采用TLP104.图6 接收光电路Fig6 The electric circuit of receive light4 放大、滤波、整形电路及元器件的选择4.1 放大电路的设计及其元器件的选择由于光电传感器获取的脉搏信号很微弱，幅度仅为几毫伏，因此必须进行放大。本脉搏计采用同相集成运算放大器，放大为同相交流放大，对直流无放大作用，只对交流起作用。选用的集成运算放大器为LM324，电源电压为5V，放大电路的电压放大倍数为10倍左右。电路元件为：R5=10K，R6=10K，R7=100K，C1=100F。电路如下图7所示：图7 同相放大器电路Fig7 The electric circuit of synchronism amplifer 同相运算放大器的放大倍数为Au1=1+R7/R6=1+100K/10K=11，则输出电压为Uo2=（1+R7/R6）Uo1=11Uo1.4.2 滤波电路的设计及其元器件的选择滤波电路采用了有限增益二阶可控低通滤波器，如图8所示，作用是把脉搏信号中的高频干扰信号去掉，同时把脉搏信号加以放大，考虑到去掉脉搏信号中的干扰尖脉冲，所以有源滤波电路的截止频率设计为1kHz左右。为了使脉搏信号放大到整形电路所需的电压值，通常电压放大倍数选用1.6倍左右。集成运算放大器采用LM324.图8 二阶有源滤波电路Fig8 The electric circuit of two steps active filters由有限增益低通滤波器的传递函数与二阶低通滤波器的标准式比较可知当R8=R9=R,C2=C3=C,则有截止频率2f=1/RC，f=1/1.6K*0.1*21kHz，Ho=（R10+R11）/R10=1.07，电路的品质因数Q=1/（3-Ho）0.5。有限增益二阶可控低通滤波器的幅频传输特性如图9所示。 H（jw） Ho Wc W图9 低通滤波器的幅频传输特性Fig9 The frequency transmission characteristic of low pass filter4.2.1 整形电路的设计及其元器件的选择经过放大滤波后的脉搏信号是不规则的脉冲信号，且有低频干扰。同时，由于单片机输入与输出均为数字信号，必须将模拟电压信号转化为高低电平信号，因此必须采用整形电路，并进行电平转换。这里选用滞回电压比较器，除了实现脉冲整形、电平转换外，还提高了系统的抗干扰能力。如图10所示，集成运放采用了LM324，其电路元件如下：R12=5.1k，R13=5.1k，R14=100k，R15=5.1k，Uz=6V，电源电压5V，二极管采用2CP10。图10 脉冲整形转换电路Fig10 The electric circuit of pulses reshaping transformation脉搏信号经放大、滤波、整形，最后转换成脉冲信号，由此输入至单片机。图11为经放大、滤波、整形转化后的脉冲信号。 U/v +Uz T 2T t/s图11 脉冲输入信号Fig11 Pulse inputed signal5 单片机的选型及其基本电路5.1 单片机选型传感器将指端脉搏信号转化为电信号，经放大、滤波，整形后转换为高低电平输入至单片机。单片机接收到输入键盘执行命令后，便对转换后的脉搏脉冲信号进行计数与分析判断，并将记述与分析的结果输出至显示与提示接口。可见，单片机是本脉搏计最为核心的器件之一。因此，单片机的选型很重要。MCS-51系列单片机包括51和52两大类。由于8031/8032无内部程序储存器，因此当存储空间不足时，需扩展外部程序存储器，且封装成本与含ROM型的单片机很接近，故目前多不采用此机型。本设计选用40脚双列直插式封装单片机80C51。80C51,为8位微控制器，具有4KB的内部程序存储器ROM和最多可扩充至64KB的外部程序存储器ROM；具有128B的内部数据存储器RAM和最多可扩充至64KB的外部数据存储器RAM；具有4组可位寻址的8位输入/输出端口，即P0、P1、P2及P3，1个全双工串行口，即UART，具有5个中断源，即INTO、INT1、T0、T1、RXD或TXD以及111个指令码。5.2 80C51的基本电路电源电路第40脚接VCC，为+5V，第20脚接地GND。如图12所示 图12 内部振荡电路Fig12 The electric circuit of interior shakes时钟脉冲电路8051内部已具备振荡电路，只需在第18、19脚连接简单的石英振荡晶体即可。8051的时钟脉冲频率采用12M赫兹，连接电路如上图12所示。复位电路8051的复位引脚为第9脚，当此引脚连接高平超过21个机器周期时，即可产生复位的动作。12MHz的时钟脉冲，每个时钟脉冲1us，两个机器周期为2us，因此，只需在第9脚上连接一个2us以上的高电平脉冲，即可产生复位动作，连接电路如图13所示：图13 复位电路Fig13 The electric circuit of replacement电源接上瞬间，电容C上没有电荷，相当于短路，所以第9脚直接连接到VCC，8051产生复位动作。随着时间的增加，电容上的电压逐渐增加，而第9脚上的电压逐渐下降，当第9脚上的电压降至低电平时，8051恢复正常状态，即上电复位。在此使用10K，10F电容，其时间常数为1ms，所以第9脚上的电压可保持2s以上的高电平，足以使系统复位。而约1ms的时间内系统处于复位状态。通常，还会在电容两端并连一个按钮开关，如图13所示，此按键是手动的复位开关。存储器设定电路基本电路的最后部分是存储器的设定，如果把第31脚接地，则采用外部存储器；如果把第31脚（EA）接VCC，则采用内部存储器。此次设计没有采用A/D转换电路，而直接采用整形转换后的高低脉冲信号输入至单片机，就能实现单片机对信号的读取并进行计数与处理。因此可不需采用外存储器作为信号的暂时存取，只需采用内部存储器，所以把80C51的第31脚与第40脚及VCC相接。整个基本电路图如下所示：图14 80C51的基本电路Fig14 The basic electric circuit of 80C516 键盘及其与80C51输入接口电路的设计数字电子脉搏计比一般的脉搏计增加了键盘输入功能，作用在于将测量婴儿、一般正常人、老人的脉搏分开，从而使单片机在测量计数后能根据该类人群正常的脉搏范围作出分析判断，同时将一次测量结束后再进行连续测量时，将显示结果清除。键盘共设置四个键，分别是婴儿、一般正常人、老人及清除键（Reset）。分别与80C51的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3相接，采用独立式按键接口电路，工作方式为查询方式。接口电路图见图15图15 按键接口电路Fig15 The electric circuit of pressed key connection7 显示电路的设计及其元器件的选择由人体的脉搏常识可知，脉搏最大不超过三位数，故脉搏的显示需要采用三位显示方式。本次设计采用三位静态显示方式。7.1 显示器的选择及介绍三位静态显示器使用最广泛的莫过于由7段LED数码管组成的三位静态显示器。LED数码管是由发光二极管显示字段组成的显示管，有7段和“米”字段之分，显示方式分为共阴极与共阳极两种类型。共阴极为高电平驱动，共阳极为低电平驱动。本设计宜采用七段LED共阴极显示器，据脉搏计测量时需要满足的功能：正常人脉搏数为6080次/分，婴儿为90100次/分，老人为100150次/分，因此需要采用三个七段LED显示块组成三位的LED静态显示器。图16为共阴极7段LED数码管适合的接线方式图16 七段共阴极LED数码管接线图Fig16 The suitable connection of seven sections of common cathodesLED7.2 显示电路的设计及译码驱动器的选择LED显示器在数据显示时需用译码驱动器将BCD码转换成7段LED数码管的输入码，再输入至显示块进行显示。本设计采用MC14513将单片机测量的脉搏结果经锁存、译码与驱动后，输入至LED显示器，由LED显示器把测量结果显示出来。MC14513作为BCD-7段锁存/译码/驱动器，输入BCD码，经锁存、译码后，输出高电平，用以推动共阴极7段LED数码管。因三位静态显示器有3个7段LED显示块，故需要采用三个MC14513芯片。MC14513引脚图及其说明图17 MC14513Fig17 MC14513图17所示的MC14513，有关引脚说明如下：l D、C、B、A：BCD码输入引脚。l a、b、c、d、e、f、g：7脚LED数码管输出引脚。l LT：本引脚为测试输入引脚。为低电平时，与输入无关，所连接的7段LED数码管全亮。l LE：本引脚为锁存允许端。为高电平时，锁存输入的BCD码。l RBI：高位零消隐输入端。当其有效时，如果BCD码为0，则产生消隐，即高位零不显示。l RBO：高位零消隐输出端。当高位零发生消隐时，产生此信号，作多为显示消隐之用。三位静态显示器的借口电路：图18为采用MC14513与80C51、LED显示块构成的三位数字静态显示器，并对高位零进行自动消隐。MC14513的A、B、C、D输入端分别与80C51的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3连续，三个MC14513的A、B、C、D输入端分别与80C51的P1.5、P1.6口，配合程序控制分别实现百、十、个位的显示。图19为脉搏显示子程序流程图。由于BCD码只有0000至1001共十个数，因此此显示器显示的数字范围是000999。当三位数均为零时，只显示个位零，而十位和百位的零不显示，即被消隐。消隐原理是将百位的消隐输入RBI接高电平，让其有效，并将百位的消隐输出RBO接至十位的消隐输入端。这样，当百位为零时，产生消隐，零不被显示，同时百位的消隐输出RBO=1，进而十位的消隐输入端RBI=1，高电平有效，零不被显示，同时百位的消隐输出RBO=1，进而十位的消隐输入端RBI=1，高电平有效，对十位进行消隐，当十位为零时，此零也不被显示。脉搏测量开始时，脉搏结果为000则只显示出个位的零，十、百位的零不显示。若脉搏测量结果数字是101，则三位照常显示，如果脉搏测量结果数字是090，则只显示90，百位零消隐。图18 三位静态显示器Fig18 Three static monitors图19 脉搏显示子程序流程图 Fig19 The subroutine flow chart of pulse number demonstrated8 警报提示接口电路的设计及其元器件的选择警报提示的功能在于不同年龄范围内的人在测量脉搏时，对脉搏是否正常做出一定的提示。本脉搏计采用蜂鸣音报警提示与音乐报警提示两个鸣声警报接口。如果被测量者测量的脉搏在其正常的范围内，就音乐报警1s，若不在正常的范围内（偏高或偏低）均蜂鸣音白净1s，若过高或过低就均蜂鸣音报警2s（报警的时间可以根据需要来加大，以方便区别，本次设计的采用的时间只作为参考）。偏高或偏低是指测量脉搏数超过或低于正常的脉搏范围10次/分以内，而过高或过低则是指超过或低于正常的脉搏范围10次/分，相关判断过程由程序来实现（见附录）。蜂鸣音的报警的发音器件采用电压式蜂鸣器，图20为采用一个晶体三极管作驱动的蜂鸣音报警电路。图中，晶体三极管基极输入端接80C51的P3.1口。当P3.1输出高电平“1”时，晶体三极管导通，压电蜂鸣器两端获得约+5V电压而产生蜂鸣音。当P3.1输出低电平“0”时，晶体三极管截止，压电蜂鸣器的两引线间的直流电压降至接近于0V，发音停止。图20 蜂鸣音报警电路Fig20 Buzzing sound alarm circuit音乐警报接口由两部分组成：一是乐曲发生器，集成电子音乐芯片；二是放大电路，也可以采用集成放大器。图21为音乐报警接口电路，与8051的P3.0进行接口。图中，当8051从P3.0输出高电平时，乐曲发生器7920A的输入控制端MT变为1.5V高电平，输出端Vout便可输出华尔兹乐曲信号，经M51182L放大而驱动扬声器发出乐曲报警声，音量大小由10K电位器调整。相反，若P3.0输出低电平，则7920A因MT输入电位变低而关闭，故扬声器停止奏曲。图21 音乐报警电路Fig21 Music alarm circuit9 电源电路的设计电源电路的设计是数字电子脉搏计一个重要且严格的环节。电源是脉搏计工作的源泉，只有电源供应稳定可靠，整个脉搏测量系统才能正常的运行。本脉搏计电源电路最关键的是如何向整个测量系统提供稳定正常的电压。由以上设计可以知道，整个测量元器件（除继承运算放大器外）均采用+5V工作电压，其中集成运算放大器的工作电压为5V。由此可知，整个脉搏计电源电路设计的目标在于设计一个能同时输出5V的电路。很显然，选用集成稳压电源是较理想的设计方案。在此，本电源电路的设计是将家用220V交流电经单向桥式整流电路整流、滤波后，接集成稳压器W7805与W7905，从而输出5V稳定的工作电压。电路如图所示：图22 电源电路Fig22 The electric circuit of power10 系统总电路图根据以上设计好的单元电路和数字电子脉搏计的基本方案图，可画出系统的硬件总电路图，如图23所示图23 系统硬件总电路图Fig23 The total circuit diagram of system hardware11 单片机程序的设计数字电子脉搏计采用8051单片机作为控制核心，整个测量系统的完成包括两个部分一是硬件电路设计，二是单片机程序设计。单片机程序设计包括主程序设计以及各子程序的设计。图24为主程序流程图，图25为脉搏检测程序流程图，脉搏显示子程序流程图见图19，主程序以及各子程序见附录。图24 脉搏计主程序流程图Fig24 The master routine flow chart of pulsometer图25 脉搏检测程序流程图Fig25 The program flow diagram of pulse examination12 结论毕业设计是对大学所学的部分课程的一次综合运用，是一个不可缺少的环节。只有经过了认真的准备和细心的思考，设计才会具有较合理的思维与明确的目标，设计结果才会较准确。脉搏计的设计与对人体脉搏的了解程度有关，由于本人对人体脉搏医学知识缺乏了解，本次设计难免有或多或少的缺点与错误。尽管如此，但本数字电子脉搏计也不乏其特有之处。数字电子脉搏计作为医疗诊断的必备的器械，具有不可或缺的作用。本脉搏计的设计是在参考现有的脉搏测量技术的基础上，提出改进并进行创新的。不仅采用单片机作为脉搏测量控制的核心，而且增加了键盘输入、报警提示等功能，既有效的提高了脉搏测量的准确度，又增加了脉搏计的功能。其最主要的不足在于提示功能采用的是报警提示，没能更进一步如采用语音提示等。当然还有一些不尽人意之处如程序的编辑不太合理，元器件的选择可能缺乏性能或价格上的考虑等。总而言之，此次毕业设计，不仅使自己发现了一些问题，而且通过设计使自身的知识和能力有了一定的深化与提高。通过本次设计使我深深地体会到：知识不是一蹴而就的，而是需要积累和提升的。参考文献1 彭介华等.电子技术课程设计指导M.北京:高等教育出版社,2003:10-25.2 戴君伟,王博亮. 光电脉搏传感器的研制和噪声分析J.现代电子技术,2006(2):78-80.3 李华等.MCS-51系列单片机使用接口技术M.北京:北京航空航天大学出版社,1993:133-136,170-171,274-279,319-327.4 张义和,陈敌北编著;刘丹等改编.例说8051M.北京:人民邮电出版社,2006:5-10.5 张毅刚,彭喜元,姜守达,乔立岩.新编MCS-51单片机应用设计M.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2003:308-309.6 陈亚明,郭云波,谭小丹.基于MSP430嵌入式系统的数字脉搏计J.医疗设备信息,2006,5(2):21-22.7乜国荃,方祖祥.人体脉搏的测量与分析J.上海生物医学工程,2006,4 (2):74-76.8 朱莜玮,朱新亚.腕带式脉搏计的研制J.西安工业学院学报,2001,12(4):349-351.9 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；正常的最低脉搏次数保存地址 HIGHNUM EQU 33H ；正常的最高脉搏次数保存地址TIME_AD_DELAY EQU 800 ；输入信号延时 单位微秒，假设值这里自行根据实际情况设定 SAMPTIME EQU 488 ；采样间隔 小于TIME_AD_DELAY-12且大于TIME_AD_DELAY/2,12为采样程序指令占用的机器周期SAMPNUMS_D_10S EQU (10*1000*1000)/（SAMPTIME+12） ；10秒内采样，当采样次数 此数时结束采样显示结果12为采样指令占用的机器周期SAMPNUMS_D_200 EQU SAMPNUMS_10S/200-2 ；由于寄存器只能表示256以内的数，因此将SAMPNUMS_10S分成SAMPNUMS_D_200*200 ；2为DJNZ指令占用的机器周期 MUSIC EQU 069H ；音乐编码SHORTSOUND EQU OFFH ；蜂鸣编码，设定OFFH为蜂鸣音发声编码；-主程序入口；-