基于430单片机的智能脉搏测试仪设计_图文.doc

基于430单片机的智能脉搏测试仪设计摘要本作品以TI公司MSP430F2619控制器为核心，设计并制作了红外脉搏测试仪。采用红外对管，利用指端血液浓度随脉搏变化的原理，将脉搏信号转化为电信号，采用便宜实用的LM324运算放大器，进行信号的放大整形、滤波，处理过的信号经比较器LM311得到脉冲信号，送入单片机进行处理。MSP430F2619的捕获/比较功能来测量一个脉冲的周期，大大缩短了计数的时间和测试实时性。在软件处理上，对采入的数据进行算法处理屏蔽掉错误数值，对测试数据的稳定性有所提高。利用MSP430F2619的内部AD功能，将脉搏信号转化成数字量，在液晶上进行画图，可以直观的看到脉搏的跳动情况。对于测试数据，可以智能的将其存入单片机内部的FLASH，掉电也不会丢失，便于使用者对自己一段时间内的身体情况进行比较、评估。整个系统采用两种供电方式：适配器供电和4节1.5V的电池供电。两种供电方式切换简单，当插上适配器时系统采用适配器供电，当拔掉适配器时就是电池供电。可以大大降低使用成本。设计上解决了电源完整性、信号完整性等系列问题。设计方案达到了预定的设计指标。关键词: 脉搏仪,多一个标点用逗号、MSP430、液晶、红外线、FLASH存储The Intelligent Pulse Meter designAbstract： This works by TI company MSP430F2619 controller as the core, the infrared pulse tester is designed and produced. Using infrared tube, using the principle of finger tip blood concentration change with pulse, the pulse signal into electrical signal, adopt the cheap and practical LM324 , signal amplification plastic, filtering, level after practical common comparator LM311 get pulse signal, into a single chip for processing. Use of MSP4430F2619 capture/compare function, measuring a pulse cycle, greatly reducing the real-time counting time and testing. On software processing for data mining into the algorithm processing block error values, to improve the stability of the test data. Using MSP430F2619 internal ADC function, the pulse signal is converted into digital quantity, drawing on the 240128 LCD, can see the pulse beat intuitive. For the test data, intelligently will be deposited in the single chip microcomputer internal FLASH, using also will not be lost, to facilitate users to a period of time the physical condition of comparison and evaluation.The whole system consists of two power supply modes: 1.5 V power supply and adapter section 4 of the batteries. Simple to switch between two kinds of power-supply modes, when system adopts adapter, power supply, plug in the adapter is the battery power when unplug the adapter. Can greatly reduce the cost. Design to solve the power integrity, signal integrity, etc. Design has reached the design index.删空行Key words：顶格pulse meter,MSP430、LCD、Infrared、FLASH storage第1章 前 言11.1 脉搏测试仪的应用与发展11.2 国内外研究现状11.3 本文研究的主要内容2第2章 总体方案设计32.1 总体方案框图32.2 红外脉搏传感器原理32.3 一阶有源低通滤波器原理42.4 FLASH存储4第3章 硬件系统设计53.1 硬件系统的总体设计53.2 方案选择53.2.1 电源系统53.2.2 放大电路63.2.3 滤波电路73.2.4 比较电路73.2.5 A/D转换电路的方案选择83.2.6微处理器的选择93.3 硬件电路的设计93.3.1 电源部分93.3.2 MSP430F2619最小系统103.3.3 传感器部分123.3.4 放大电路部分133.3.5一阶有源低通滤波部分143.3.6 比较电路143.3.7 LCD显示模块153.3.8 键盘控制模块163.4 模块硬件实物图17第4章 软件系统设计194.1 键盘控制模块194.2 LCD显示模块204.3 脉冲周期的测量214.4 数据的ADC转换234.5 FLASH存储23第5章 软硬件调试与测试总结245.1 系统工作流程245.2 硬件测试及问题分析245.3 软件调试及问题分析25第6章 总结28致 谢29参考文献30目录中各章题序及标题用小4号黑体， 其余用小4号宋体。左右分别对齐。第1章 前 言脉搏，临床科学的说法为心率，是病理研究中非常重要的参数之一。快速精确的获得心率参数，是对人体生命体征的一种检查与监测。传统的脉搏测量包括医师的人工测量、听诊器，这依靠人体感官进行测量、执行者不同测试结果也不同，其测量的准确性、精度、可靠性、稳定性都不能得到保证，且功能也很单一。随着科学技术的发展，电子技术的进步，脉搏测量仪的形态有了很大的变化，逐步向体积小，操作灵活的方向发展。281.1 脉搏测试仪的应用与发展传统的脉搏测试已经不能满足医学的需要，为了能快速准确的获得人体脉搏频率这一重要的病理研究参数，并可以实现在家庭中的测量，智能脉搏测试仪应运而生。小型化、智能化的脉搏测试仪测量精度高，携带方便，可以在家庭中使用从而随时监控使用者脉搏情况，为人体的健康状况检测提供了可靠的数据支持。伴随着电子技术的快速发展，家庭式、便携式的脉搏测试仪的问世时间并不长，但是备受广大消费者和医生的青睐。这种小巧、灵活的仪器替代了医生测试脉搏，提高了准确性，并缩短医生诊断的时间。随着人们生活水平的不断提高，对自身健康状况也日益关注，所以这种家庭化的脉搏测试仪在普通消费者中也很流行。现在市场上的脉搏测试仪大多都是单一的显示脉搏频率，不能对测试数据进行存储，也不能实时显示人体的脉搏波形，因此未来的医疗仪器并趋于智能化、小型化、集成化发展。1.2 国内外研究现状目前国内外生产脉搏测试仪的层出不穷，产品质量也参差不齐。其中国内公认做的最好的是理邦仪器（主要从事医疗仪器的研发与生产），该公司的脉搏测试仪功能丰富、体积小巧、测试速度快、测试精度高、使用人性化。所以具有很大的市场占有率。1.3 本文研究的主要内容本轮文论研究并实现了一款智能脉搏测试仪的设计，本设计可实现脉搏频率的测量、智能存储测试数据、实时显示脉搏波形。脉搏测量：对于脉搏频率的测量不是采用计数1分钟的脉搏跳动次数，而是采用脉搏周期的测量进而计算出脉搏频率，大大缩短脉搏频率的测试时间。数据存储：该设计还实现了数据（测试者编号、脉搏频率、测试时间）的智能存储，可按测试者输入的编号分类存储并随时可以查看历史数据。波形显示：设计采用大屏的240*128分辨率的液晶，可以很直接的将脉搏波形反应在液晶上，有助于对测试者身体状况的分析。第2章 总体方案设计22.1 总体方案框图 本设计采用MSP430单片机作为主控器，对脉搏信号进行数据处理， 并且进行FLASH存储。说明总体设计主要包括哪几个部分对测试对象进行红外透射测试对传感器得到的脉搏信号进行处理 MSP430F2619A/D转换 FLASH存储 测量脉搏 信号周期 LCD240128显示图2-1总体方案框图2.2 红外脉搏传感器原理 人体指端毛细血管丰富，并且组织较少便于红外线的透射。当心脏收缩一次，输送血液到指端，此时指端血液的红细胞浓度增加，衰减红外线强度，红外接收管的输出的电压降低；当心脏舒张，没有新鲜血液输送，指端血液的红细胞浓度减低，红外接收管的输出电压升高。将电信号进行放大整形，得到脉冲信号，这样就反应出了脉搏跳动信号。 图2-2脉搏信号2.3 一阶有源低通滤波器原理 一级RC低通电路的输出端加上一个电压更随器就构成了一个简单的一 阶有源低通滤波电路。电压跟随器具有输入阻抗高、输出阻抗低的特性，可以增强带负载能力也具有很好的阻抗匹配特性1。 图2-3一阶有源低通滤波器原理图 图2-4一阶有源低通滤波器幅频响应 一阶有源低通滤波器的传递函数：公式（2-1）其中， 2.4 FLASH存储 对测试者的测试结果，按照测试时间和测试者自我设置的编号进行存储，以方便测试者了解自己一段时间内的脉搏情况，对自己的身体有个大概的评估。FLASH存储空间简介： MSP430F2619单片机内部自带FLASH存储区，分为120KB的主存储器和256B的信息存储区。主存储器具有多个512B的段，每个段分为64B的块；信息存储器分为4个64B的段，每个段分为64B的块。可对其进行单个位、字节、字的操作。最小的擦除单位是段。信息存储器的地址是0X10000X10FF。FLASH存储器的特点：产生内部编程电压；可位/字节/字编程；超低功耗操作；支持段擦除和多段模块擦除。FLASH时钟，必须在257HZ到476HZ之间，这个可以通过专属flash的分频模块实现，在FCTL2寄存器中选择。时钟源可以选择ACLK,SCLK,MCLK。第3章 硬件系统设计硬件主要完成对传感器输出的信号进行放大整形、滤波，在经比较器得到脉冲信号，用于单片机计数。并且处理脉搏信号，使其可以满足430单片机的ADC采集要求。33.1 硬件系统的总体设计硬件系统用于处理红外传感器输出的信号，先对该信号进行隔直处理，滤除直流成分再进行放大，第一级放大采用低倍数放大，主要功能是匹配红外传感器的输出阻抗，第二级放大是可调增益的放大，方便在调试过程中的修改放大倍数。经过两级放大以后进行一阶有源低通滤波，滤波后的信号分为两路。第一路经比较器得到脉冲信号；第二路通过一个电压跟随器，输入单片机进行AD转换。图3-1 硬件结构图3.2 方案选择3.2.1 电源系统方案一：采用9V适配器供电，经DCDC直流转换芯片得到5V电压，这样可以降低在电平转换时的损耗，降低功耗，提高设备的续航时间。方案二：采用适配器和电池双电源供电的方式，在有适配器时，适配器供电；无适配器时，电池供电。通过L7805将输入电压转化成5V电压。方案选择：方案一，功耗小但是电路复杂，并且DC-DC转换芯片价格昂贵；方案二，价格便宜、结构简单且电路稳定。虽然在L7805上有些损耗，但是考虑整个系统的供电情况，综合以上情况这部分损耗是可以接受的。故选择方案二。3.2.2 放大电路红外传感器输出的信号较小，必须进行放大以后才能送入单片机进行处理，对于放大器的选择，要综合考虑整个系统的信号要求和制作成本。图3-2 传感器输出信号截图缩小，图不清楚红外传感器在测试对象时输出信号特性：l 频率范围：0.83Hz3.33Hzl 信号幅值：VPP约为500mvl 底部噪声：VPP约为200mv方案一：直接将信号进行AD转化，通过数字方式来进行脉搏频率测量。MSP430F2619的12位ADC能够直接转化幅值较小的信号，将信号转化为数字量，通过软件设置阈值，来判定是否有脉冲产生。方案二：使用LM324四运放集成芯片。该芯片是通用型运放，性能稳定，可靠性高。 使用LM324内部的2个运放搭建成2级放大，第一级小倍数放大，主要用于匹配阻抗；第二级是增益可调的放大电路，便于在调试过程中更改。 方案比较：方案一，硬件电路简单，实现起来也相对容易，但是在进行AD转化的时候，AD数据采集量巨大，并且待测电压都在毫伏级，对于AD转化的准确性产生了影响。通常430单片机内部的AD在500MV3V之间有叫较好的线性度，在低电压输入时，转换误差会增大。方案二，利用通用型运放进行放大，该芯片价格便宜、好用，由于本系统对信号的信噪比要求不是很高，综合考虑性价比和系统要求，故选择方案二。3.2.3 滤波电路传感器输出的信号经过放大以后，含有很多的高频噪声，对后级的比较电路和AD转换都会产生影响，所以必须要将高频信号滤除。方案一：无源RC电路滤波。使用适当阻值的电阻和电容构成RC低通滤波器，无源RC低通滤波电路对应的截止频率公式如下所示： 公式（3-1）方案二：一阶有源低通滤波器，是由无源RC网络和运算放大器组成，不仅有滤波功能还可以对信号具有放大作用，并且和后级也可以很好的匹配阻抗。因为一阶有源低通滤波器输出阻抗很小。它的截止频率公式和RC滤波电路一致。方案三：二阶有源低通滤波器，可以很好的滤除脉搏信号中的高频噪声，可以大大提高信号的信噪比。方案比较：方案一，电路简单，能起到一定的滤波效果，但是对于后级的AD采集和比较电路都有一定的影响。方案三，虽然滤波效果好，但是电路复杂，调试难度大。再综合考虑本次设计对信号的要求，采用方案二，就能基本滤除高频噪声，就可以满足系统的设计要求，故选择方案二。3.2.4 比较电路方案一：通用运放作为比较器，在同相端输入一个基准电压（即比较阈值电压），反相端输入脉搏信号，当脉搏信号大于基准电压时，运算放大器输出低电平；当脉搏信号小于基准电压时，运算放大器输出高电平，这样就将脉搏信号转化为了反应脉搏频率的脉冲信号，就可以送入单片机内部计数、处理。图3-3 通用运放作比较器工作原理方案二：使用专用比较器芯片LM311，该芯片开环增益高，共模输入电压范围大，输入失调电压小，压摆率较高(比较器具有较快的响应速度)。另外，该比较器的输出为集电极开路结构，它的外部需要接一个上拉电阻。方案比较：使用比较器芯片比通用型运放作为比较器，具有很多优点，输出脉冲信号可以获得更高的信噪比，而且脉冲信号的上升沿和下降沿也更加陡峭，这样非常利于单片机对信号进行处理。故选择方案二。3.2.5 A/D转换电路的方案选择方案一：采用积分型ADC ICL7135。ICL7135精度和稳定型取决于外部积分电容，积分电容选用无感性好、漏电很小且内部升温很小的MKP电容时，ICL7135可达四位半的精度，而且稳定性好，成本低廉。方案二：采用MCU内部自带ADC。该ADC具有12位的转化精度、一位非线性误差、一位非线性积分误差，ADC具有如下特征：最大转化速率为200KPS；通过软件或TIMER_A初始化转化、无需外部硬件结构；软件选择片内参考电压1.5V或2.5V；具有采样保持功能、并可选择采样周期；软件选择内部或外部参考电压；具有多种转化模式（单通道单词单次转化、单通道多次转化、多通道单次转化、多通道多次转化）；可以自动将转换结果存储到16位的缓存中，并保持到下次转换前；方案选择：选用ADC ICL7135虽然转换精度高，但是硬件结构复杂，系统稳定性差，采用430单片机内部的12位ADC，在满足精度要求的同时，硬件结构也相对简单、系统稳定性更强。3.2.6微处理器的选择方案一：使用最为简单的微处理器51单片机，51单片机内部具有timer0和timer1两个内部时钟，能够满足脉冲计数的功能，并且可以准确的测量脉搏频率。而且51单片机系统结构简单、操作容易。方案二：使用功能较为丰富的MSP430F2619单片机，该单片机是美国德州仪器（TI）的一款16位超低功耗混合信号处理器。将很多的模拟电路、数字电路和为处理器集成在到了一起。该单片机采用1.83.6V供电，功耗极低（最低消耗电流仅0.1uA）。MSP430F2619是 16 位单片机，采用精简指令集(RISC)结构，CPU执行效率高。单片机集成了较丰富的片内外设： 看门狗(WDT)、模拟比较器 A、T imer_A、T imer_B、USART0、USARTI、硬件乘法器、液晶驱动器、12位 ADC、12 位DAC等。方案选择：方案一虽然结构简单、操作简便，但51单片机功能不足，还需外部扩展FLASH存储器，ADC转化器等器件。这样大大增加了系统的不稳定性，并且也提高了整个设计的成本。方案二，采用集成的功能强大的430单片机。该MCU使用3.3V的低电压供电，功耗极低，内部集成了12位ADC带采样保持、基准电压参考源和16位的定时器TIMERA和TIMERB，整个系统的复杂度得到降低、稳定性得到增强。在使用电池供电的情况下，可以利用片内的供电电压管理器，来进行电池电量不足提示，非常方便。故选择方案二。3.3 硬件电路的设计3.3.1 电源部分整个系统设计为便携式，所以设计为双电源供电（当接入适配器时，适配器作为供电电源，断开电池的接入；当拔掉适配器时，使用电池供电）。为了使系统具有更好的完整性，加入了LED电源指示灯。图3-4 电源部分硬件结构图在电源部分，综合考虑了接入电源的可能性，做出了相应的保护措施。当电源反接时，电路中的保护二极管被击穿，起到保护整个电路的作用。为了防止开启系统时，电源电路中产生电流尖刺，对电路中其他芯片产生不利影响，所以在电源的输入端口接有较大的电容，吸收尖刺电流，小电容滤除高频噪声，对整个系统的电源起到了很好的净化作用。这是制作系统设计必须要考虑的问题。3.3.2 MSP430F2619最小系统整个最小系统包括：3.3V电源转换电路、复位电路、晶振电路、声光指示电路、IO扩展电路、2.5V基准源产生电路。图3-5 MSP430F2619最小系统图图放到附录里放大，这里不清楚，或者截图时钟电路：在存储用户测试数据时，数据包括的测试时间，该测试时间必须与外界时间一致。为了达到此目的，使用DS1302实时时钟芯片来记录时间。 DS1302 具有良好的稳定性、极低的功耗、可以实现年、月、日、周日、时、分、秒的精确计时，还有闰年补偿功能。工作电压为2.5V5.5V。通过三根数据线和MCU通信，可以实现主电源和后备电源的切换，并对后备电源进行涓流充电。图3-6 时钟电路图3.3.3 传感器部分本次设计采用的是华科电子的HKG-07红外脉搏传感器（透射式），用特定波长红外线对血管末端血液微循环产生的血液容积变化的敏感特性，检测由于心脏的跳动,引起手指指尖的血容积发生相应的变化，经过信号放大、调理等电路处理。HKG-07B 输出反应指尖血容积变化的完整的脉搏波电压信号。该系列红外脉搏传感器主要用于临床上脉率的测量、监测和脉搏波的病理分析。图3-7 传感器接入口HKG-07红外脉搏传感器使用注意事项：1、 使用时被测者保持安静。 2、 提高脉率测量准确性的方法有正确识别有效脉冲信号、求前数个脉冲周期的平均值 等、设定脉率量程等方法。3、 波形输出幅度与夹的松紧程度、环境温度有关。环境温度造成皮肤表面血管微循环变化较大，冬天输出信号较小4、 由于环境温对人体血动情况有较大影响，在冬天和夏天差别很大，所以该传感器的输出幅也随气温的变化差异较大。 图3-8 HKG-07传感器实物图 图3-9 HKG-07传感器接口说明3.3.4 放大电路部分放大电路包含两级放大，第一级放大是低倍数放大，为了和红外脉搏传感器匹配阻抗。R3和R4两个电阻的作用是为了将输入的脉搏信号抬升到2.5V左右进行放大，这样放大器才能叫好的发挥作用，因为LM324是通用型运放，在0V左右的放大性能不理想，所以将电压抬升后进行放大。C3是隔直电容，隔离掉脉搏信号中的直流成分。R8和R7的作用是将放大后的信号抬升1V，使得放大后的信号在1.8V3V之间，在这个范围的输入电压也是ADC转换最准的电压。图3-10 二级放大电路图3.3.5一阶有源低通滤波部分删除在该滤波电路中，放大倍数约为1，主要是为了和后级进行连接，电容C5选择的是滤波效果好的独石电容。而且在实际试验测试的过程中，一阶滤波足以满足系统的要求。硬件设计对应的截止频率 = 50HZ图3-11一阶有源低通滤波电路3.3.6 比较电路R15和R16对电源电压进行分压得到比较电压为3V，和经过放大和滤波后脉搏信号进行比较，得到脉冲信号。R19的作用：由于比较器LM311的输出端是集电极开路，所以必须接一个上拉电阻才能工作。而且该比较器在低频时输出信号的上升沿会产生震荡，为了解决这个问题，所以在R19两端并联一个电容。R20和C12也是用来消除上升沿和下降沿震荡的。图3-12 比较电路3.3.7 LCD显示模块为了方便的显示波形，所以采用了240*128分辨率的液晶作为显示器。并且为了节约IO口的引脚资源，使用串行通信的方式。240128在3.3V供电时，开背光的工作电流为45mA，对于便携式设备来说，功耗还是比较大的。所以单独设计了一个开关用于开关背光。这样既能满足使用者的使用要求，也可以大大降低功耗。240128液晶的背光控制，在液晶背面的J1，若短接则背光常亮；若断开，则可以通过软件来控制背光的开或关。图3-13 240128的背光控制3.3.8 键盘控制模块使用430单片机的IO口检测键盘控制模块的输出脚，当有键按下时端口拉高。图3-14 键盘控制模块3.4 模块硬件实物图图3-15 实物正面图图3-16实物左侧图 图3-17实物右侧图 图3-18实物内部结构图第4章 软件系统设计系统软件显示了友好的人机界面，为了避免长时间的测量等待，摒弃了测试一分钟的脉冲个数，而是测量一个脉搏周期的长度，由此来计算脉搏的频率。并且还有脉搏信号通过ADC采集并显示到了液晶上，这样用户就可以直观的看到，并且可以给医生提供诊断依据。流程图如下：图 4-1 程序流程图44.1 键盘控制模块键盘模块分为四个按键，从上之下依次标号为1,2,3,4号。四个按键采用了非常简单的结构直接操作IO口。当有键按下时，该IO口被拉高，这样单片机就可以识别，并进行相应的操作。由于在整个系统上需要操作的功能不多，所以仅设计了四个按键，采用同一个按键在不同模式下的多功能形式，大大简化了系统硬件结构，缩小了设计体积。按键功能描述：在所有状态下，4号键都是用于切换背光状态。在主界面时：1号键无对应操作；2号键用于存储功能并进入存储界面；3号键用于读取存储的数据并进入数据分类显示界面。在存储界面时：1号键按一次，用户编号加1。当1号键按住不放，用户编号持续增加，当松开按键增加结束；3号键按一次，用户编号减1。当3号键按住不放，用户编号持续减小，当松开按键减小结束；当用户编号设置好以后，2号键用于确认存储，将测试结果和测试时间存储到FLASH中去，LCD回到主界面。在显示存储数据界面时：1号键向上翻页，3号键向下翻页，2号键返回主界面。4.2 LCD显示模块LCD的初始化包括液晶和串口的初始化。液晶的初始化主要完成图形区首址，图形区宽度，文本区首址，文本区宽度，光标形状及图形显示方式和文本显示方式等的设置。串口的初始化则是串口时钟源的选择，波特率的设置，对应中断的开启。图 4-2 液晶的初始化图 4-3 串口的初始化每个点的坐标与数组的转换关系图4-4液晶坐标图4.3 脉冲周期的测量使用TIMERA0的定时功能和TIMERA1捕获功能来测量脉冲周期。TIMERA0用于定时，每隔1ms进入一次中断，计数加一。TIMERA1设置为下降沿捕获，当一个下降沿来时，进入中断，将TIMERA0的计数清零，并退出中断。当下一个下降沿来时，将计数值读取出来后清零。这个值就是一个脉冲的周期。通过计算就可以得到脉搏频率。图4-5 脉冲周期测量时序图脉冲周期测量是由两个中断实现，以下为2个中断函数：#pragma vector = TIMERA0_VECTOR_interrupt void TAO(void) TACCTL0 &= CCIE; /关闭TimerA0中断 TACCTL0 &= TAIFG; /清除TIMER0的中断标志位 i+; /定时计数加1ms TACCTL0 |= CCIE; /打开TimerA0中断#pragma vector = TIMERA1_VECTOR_interrupt void TA1(void) TACCTL0 &= CCIE; /关闭TimerA0中断 TACCTL1 &= CCIE; /关闭捕获/比较中断 TACCTL1 &= CCIFG; /清除TIEMR1的中断标志位 flag = 1; count= i; i = 0; TACCTL0 |= CCIE; /打开TimerA0中断4.4 数据的ADC转换ADC12采用单通道单次转化的工作方式，避免了对脉冲周期测量的中断产生影响。图4-6 ADC单通道单次转换流程图4.5 FLASH存储FLASH的操作时钟频率，通过内部分频设置为300HZ。将测试结果、客户信息、测试时间存入主存储器，从0xF000开始存储。在存储完一组数据以后，将地址指针对应的值（即此时的地址值）存入信息存储器的0x1000位置，在下次上电时读取该地址值，继续数据存入该地址的下一位。数据的存储由以下两个函数完成：write_Seg_data();write_Seg_adress(); /将数据存储地址写入0x1000中存储，重启系 统后读取该地址，继续存放数据数据的读取有下面的函数实现：int read_seg(ulong adress);第5章 软硬件调试与测试总结结果本章给出了系统测试数据和在整个软硬件调试过程中遇到的问题及解决办法，并对数据误差做出分析、提出了有效减小误差的办法。5.1 系统工作流程整个系统的信号输入为红外传感器的输出的信号，硬件电路对输入信号进行放大、滤波得到脉搏波形。该波形分为两路，一路经电压跟随器送入单片机进行ADC采集，将模拟信号转化数字信号，通过液晶显示脉搏波形；另一路信号通过比较器（比较阈值电压为1.2V）得到脉冲波形，送入单片机进行脉冲周期测量并进行计算获得脉冲频率，最后显示到液晶上（单位为次/分钟）。5.2 硬件测试及问题分析硬件测试：输入信号经放大、滤波得到的脉冲波形的VPP为1.98V，含有1V左右的直流分量，加入该直流分量的目的在于，为了使ADC的采集更加准确（单片机内部的ADC在输入信号较小时的转换误差比输入较大信号的转换误差小）。图5-1 硬件测试的脉搏信号硬件问题分析：问题描述：在测试脉冲波形时，探头信号输入端接模拟部分波形输出，探头接地端子和模拟地连接测得的波形VPP为1.98V；探头的接地端子和数字地连接测得的波形VPP为0.9V（数字部分和模拟部分通过导线连接）。问题分析：模拟部分给整个系统提供电源，并通过两根导线和数字部分连接，为数字部分供电。整个数字部分的电流全部通过一根地线回流至模拟部分，该导线上阻值较大，产生压差。解决办法：使用数字万用表测量数字地和模拟地的压差约为1V左右，为了解决此问题，在数字部分和模拟部分之间再使用一根导线进行连接，两根连接导线并联、减小导线阻值，即电流回流过程中在导线上产生的压差大大减小。再次测量模拟地与数字地之间的压差，此时压差约为10MV左右，在可接受范围内。5.3 软件调试及问题分析ADC采集与波形显示截图：见图5-2处理后的脉冲信号的最大值不超过2.5V，所以ADC的基准源采用内部的2.5V基准源，转换模式设置为单通道多次转换。将模拟信号转换成数字信号，并在液晶上显示，波形截图如下：图5-2 液晶显示脉搏信号FLASH数据存储与读取：将测试者的编号、脉搏频率、测试时间存入FLASH中，并可以随时查看。存储具有续存功能，在关机重启后，测量的数据紧接着上次的存储位置进行存储。数据存储位置从0X4000开始，一直可以存放到0X1FFFF。每组数据大小为8个字，可以存放16930组数据。可通过查看按钮进行查看，并通过上下翻页来翻看所有记录。存储数据截图如下5-3：图5-3 脉搏频率存储截图软件问题分析：问题描述：在软件调试过程中，中断的共存与CPU的使用产生冲突，如ADC进行实时采集的ADC12IFG，时间的读取和脉冲周期测量的TIMER0和TIMER1中断的冲突。解决办法：为了提高程序的稳定性，减小程序跑飞的几率，避免使用中断中嵌套中断，这个软件的中断采用分时复用的原则，在进入某个中断时关闭其他两个中断，提高程序的执行质量。给出改进意见第6章 总结5经过这段时间的资料查找和设计，最终完成了毕业设计的。本文实现了智能脉搏测试仪的设计，系统的介绍了智能脉搏测试仪的硬件电路设计到软件设计的一系列步骤。本设计采用红外投射传感器作为检测器件，msp430单片机作为控制芯片，结合按键和LCD，实现了智能脉搏测试仪的功能。从整体设计来看，使用了熟悉的430单片机，从而对控制芯片的功能更加了解，熟悉的控制芯片设计起来也是得心应手。所用芯片简单实用，减少了开发和硬件开销。传感器部分使用了集成的投射式红外传感器，可以稳定、准确的检测脉