毕业设计远程无线脉搏监测系统

1、兰州工业高等专科学校毕业设计（论文）系专 班 姓 学题 目远程无线脉搏监测系统别 电子信息工程业电子信息工程技术级 电信09-1名 姚志浩号200910101135指导教师（职称）龚成莹（讲师）2012-2-24兰州工业高等专科学校毕业设计（论文）任务书电子信息工程 系2012届 血子信息工程技术 专业毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目远程无线脉搏监测系统设计课题内容性质工程设计课题来源性质结合教师科研课题设计/论文校内（外）指导教 师职称工作单位及部门联系方式龚成莹讲师电子信息工程、题目说明（目的和意义人本题目设计一能够远程监测人体脉搏信号的仪器，实现数据的

2、采集与无线传输等功 能。本课题的题意旨在将模拟电路和传感器检测技术、单片机技术等理论知识灵活运用 到本课题中，使学生在硬件电路设计和软件编程及软硬件综合调试的能力上得到较为全 面的培养。使学生对专业知识的综合应用、查阅专业技术资料、科技论文撰写、电子产 品设计等方面的能力得到进一步的提高。二、设计（论文）要求（工作量、内容）：【设计内容】：木课题要求应用单片机，设计能够远程监测人体脉搏信号的仪器，实现数据的采集 与无线传输等功能。要求进行总体方案设计、制作外围电路、单片机及显示电路及编写 相关的程序软件。系统的发射模块主要进行脉搏数据的采集和发射数据，接收机通过串口 接口与pc机数据通信。【设

3、计报告要求】1. 论文撰写应该符合兰州工业高等专科学校毕业论文撰写规范要求；2. 论文中应该包括绪论、实现功能说明、方案论证、电路仿真、单元电路设计、完 整的硬件电路设计及软件流程等内容；3. 论文中选择一篇与木设计相关的英文技术资料，并进行翻译。【注意事项】：1. 毕业设计的时间安排根据时间表，最后一周，检查程序、交毕业设计论文；毕业 设计论文要求有封面（封面上写明班级、姓名、指导教师、时间等），并装订成册。2. 指导老师打分方案：毕业设计成绩二考勤*30%+论文*40%+系统*30%3. 每周考勤二次，有特殊情况需向指导教师或班主任老师请假。三、进度表日期内容第15-16周第17-18周第

4、19-20周 下学期开学1-2周根据设计任务书查阅资料、确定设计方案 系统设计整理资料、撰写论文毕业设计答辩完成日期本学期末答辩日期下学期第二周四、主要参考文献、资料、设备和实习地点及翻译工作量：1 黄智伟，朱卫华.433mhz单片机射频收发芯片nrf401j.世界电子元器件， 20012 李朝青.pc机及单片机数据通信技术m.北京：科学出版社,20033 沙占友.集成化智能传感器原理及应用m北京：北京航空航天大学岀版 社，2004.4 陈伟人.mcs-1系列单片机实用子程序集锦m.北京：清华大学出版社，1993.5 陈汝全，林永等.实用微机与单片机控制技术m.成都：电子科技大学出版 社，19

5、98.6 赵负国.现代传感器集成电路m北京：人民邮电岀版社，2001.7 卢胜利.智能仪器设计与实现1重庆：重庆大学岀版社，2003.8 徐爱钧.智能化测量控制仪表原理与设计m北京：北京航空航天大学出版 社，1999.9 谢自美.电子线路设计、实验、测试m.武汉：华中科技大学出版社，2000.10 433mhz single chip re transceiver nrf401.nordic 200仪器设备：计算机，单片机开发装置，示波器，直流电源、编程器、仿真器 计算机软件：c51或m51汇编软件、protel软件实习 地点：学校实验室，和学生的外部地点。翻译工作量：对论文标题；关键字；摘要

6、进行英文翻译。指导教师签字教研室主任签字主管系领导签字年 月 日年 月 日年 月曰注：木任务书要求一式两份，一份系部留存，一份报教务处实践教学科。本系统基于c8051f020.单片机，利用信息（体温、脉搏的次数）检测屯路、无线蓝牙 传输、web数据实吋推送、检测结果图形化、求助告警电子地图化设计的一款新型家用远 程健康监测系统一一家庭无线健康小保姆。本系统由三部分组成：健康信息检测端、信息监测端及远程监测端。其中健康信息采 集板使用c8051f020为核心处理器，利用外围电路进行体温和脉搏信号的采集，并显示信 号处理结果即体温和脉搏值，接着采集板将采集到的数据通过蓝牙无线方式发送到家庭监 测端

7、；家庭检测段可以使用微机和手机终端查看图表方式的体温和脉搏的时数据值；家庭 监测者若遇见无法解决的问题可以向社区或医院监测中心端求助，社区或医院监测中心会 以电子地图的方式在谷歌地图上显示求助者的位置和个人信息。关键词：c8051f020； web服务；无线传输；蓝牙；屯子地图abstractthis system based on single chip microcomputer c8051f020, uses the information (body temperature, pulse frequency) detection circuit, bluetooth wireless

8、transmission, web data real-time push, test results graphical, ask for help alarm electronic map design of a new home remote health monitoring system-family wireless health little babysitte匚the system is composed of three parts: the health information detection end, information monitoring end and re

9、mote monitoring terminal. one health information acquisition boards use c8051f020 as the core processor, using peripheral circuit temperature and pulse signal collection, and signal processing results show that the pulse and temperature value, then acquisition boards will the data collected through

10、the bluetooth wireless means sent to family monitoring end; the family can be used for testing of the computer and mobile terminal view chart way temperature and when the pulse data value; if you meet the family monitoring unable to solve the problem to the community or the hospital can monitor cent

11、er end for help, community or hospital monitoring center to electronic map in google maps on the way that patients position and personal information.keywords: c8051f020; web services; wireless; bluetooth; electronic map摘要abstract1. 绪论2. 系统方案的论证及选择2. 1任务分析2.2方案设计与比较2.3 c8051f单片机及核心板概述.2.4显示模块lcd12864

12、基本特性2.5蓝牙模块的概述及特性介绍2.6远程报警及监控技术2.7体温模块及lm35介绍2.8 a/d模块及芯片的选取3. 破件电路设计3. 1体温、脉搏釆集3.2脉搏信号的处理3.2.1脉搏信号的放大电路3. 2.2低通滤波3. 2.3高通滤波3.2.4方波整形3.3温度信号处理3.4下位机显示电路3.5串口通信系统软件流程设计4.1总体的软件流程图4. 2液晶显示流程4.3 ad转换流程图4.4键盘扫描流程图系统特色及使用说明5. 1系统特色5.2系统使用说明论谢4.5.i.11.1.2.2.2.3.4.4.5.6.6.9.91010101111121210131314151517171

13、71920221绪论随着生活水平的不断提高，人们对健康的关注越来越重视。对于高血压、冠心病、心 脏病等慢性疾病来说，日常的身体健康信息检测就显得尤为重要。除了去医院进行定期健 康检查，许多人还购买了不少家用医疗诊疗或健康信息检测产品，这类产品通常对人体的 体温、血压、心电、脉搏等特征进行观测，使用者通过观测值判断身体的健康状况，尤其 是作为中医诊治主要参考的脉搏信号能为病情的诊断提供重要依据。脉搏即动脉搏动，脉 搏频率即脉率，正常人的脉搏和心跳是一致的，临床上有许多疾病，特别是心脏病可使脉 搏发生变化。测量脉搏对病人来讲是一个不可缺少的检查项目。随着现代科学技术的发展, 数字化、智能化、简单化

14、成为必然趋势，使不懂医学的人，也能够及时容易地了解自己的 身体状况。体温信号通过温度传感器可以比较容易的获取，脉搏信号一般使用压电或光电方式， 压电方式依靠脉搏的搏动带来压力变换来实现脉搏测量。光电方式使用光电式脉搏传感器 对手指末端透光度的监测，间接检测出脉搏信号。日常生活中，体温、脉搏检测产品电子 化已经成为趋势。目前市场上所推出相关产品主要用压电方式进行脉搏的采集，单机设备 较多，远程釆集、猶能处理、网络化、图形化的健康检测产品尚不多见。我们针对市场上 的家用医疗设备的需要及目前产品所存在的缺陷，设计了一款使用光电方式进行人体脉搏 无创伤测量、c8051f020数据采集处理、家庭蓝牙短距

15、高速数据传输、web数据实吋推送、 检测结果图形化、求助告警电子地图化的新型家用远程健康实时监测系统一一“远程无线 脉搏监测系统”。2. 系统方案的论证及选择2. 1任务分析1、基本要求在信息采集端实现健康数据（体温、脉搏次数）采集；下位机健康数据（体温、脉搏次数）显示；实现基于蓝牙的无线数据传输；能将所采集的信息传送到上位机（监测端手机、电脑）并显示。家庭多终端（电脑、手机）图形化实吋监测；基于电子地图的远端（社区或医院）求助信息监测；2、发挥部分其他功能的改进提高各温度检测器的温度检测精度2.2方案设计与比较方案一：利用脉搏和体温检测模块实现脉搏和体温的采集，数据采集后，利用采样电路及 放

16、大电路，然后通过c8051内置高速a/d转换成相应的数字信号。然后同过蓝牙模块发往 上位机，此时，我们就可在上位机中看到所釆集的相应参数，达到了实时监测的目的。同 时我们可根据具体的情况来进行相应的远程报警功能，以达到实时救援的目的。此方案脉搏的釆集利用红外二极管、体温的采集利用lm35o数据传输过程利用了蓝牙 模块。上位机显示及远程报警模块基于web服务器。并釆用了 falsh无刷新技术。方案二脉搏与体温的采集与方案一相同。不同点是：当所采集的数据经过a/d转换后，通过 无线模块将所转换后的数字信号发往上位机。方案三：脉搏和体温采集与方案一相同。利用两个c8051单片机，一个作为采集端，一个

17、作为 控制台。在釆集点，将脉搏和体温釆集并通过nrf2401或nrf905模块将采集到的数据发 往控制台。此时我们可同过控制台的显示屏进行实时监测。此时，也可通过控制台上的按 键对采集端进行控制，如：以等间隔的时间进行釆集，查看病人的相关参数。也可通过按 键进行远程报警功能。方案四：脉搏的采集利用了脉搏采集芯片，温度采集利用ds18b20o此时所采集的脉搏信号为 数字信号,所以可直接利用stc89c52单片机通过蓝牙或无线模块发往上位机。通过上位 机串口可达到实吋监测的目的，根据病人的情况可通过电话拨打120进行呼救。方案五：数据采集模块与方案四相同，当数据采集后，通过无线模块发往监测端，此时

18、可通过 公共电话网及stm卡实现对病人实吋监测的目的。当家人想查看病人的病情是，可直接拨 打一个电话号码，则病人的相关参数就可以短信的形式发到监测端手机上，则可达到实时 监测的目的，当病人有异常情况吋，家人可通过拨打120进行及吋救援。方案六：数据采集模块与方案一相同，不同点为：下位机与上位机之间数据的传送利用串口去 实现。其余与方案一均相同。本系统采用方案一：基于c8051f单片机，利用脉搏检测模块、体温模块、a/d模块、 按键模块、通讯模块、远程报警模块、显示模块等模块实现远程无线脉搏检测系统的设计。2.3 c8051f单片机及核心板概述c8051f单片机概述：c8051f020器件是全集

19、成的混合信号系统级mcu芯片。共拥有64个标准数字输入输出接 口。c8051f020采用cygnal的专利cip-51微控制器内核。cip-51与mcs-51指令完全兼容， 可以使用标准803x/805x的汇编器和编译器进行软件开发。cip-51内核具有标准的8052的 所有外设部件，包括5个16位的计数器/定时器、两个全双工的uart、256字节内部ram、128 字节特殊功能寄存器（sfr）地址空间以及8个字节宽的i/o mo cip-51t作在最大系统时 钟频率25mhz时，它的峰值速度达到25mipso 12位looksps的8通道adc带pga和模拟多路开关。两个12位可编程dac。

20、 64k字节系统可编程的flash存储器。 4352 （4096+256）字节的片内ram。可寻址64k字节地址空间的外部数据存储器接口。硬件实现spi、smbus/i2c和两个uart串行接口。 5个通用16位定时器。片内看门狗定时器、vdd监视器和片上温度传感器。拥有片上vdd监视器、看门狗和时钟振荡器的c8051f020芯片可以组成完全独立工作的 片上系统。所有数字和模拟外设均可由用户设置使能或禁止。flash存储器具备系统中编 程能力，提供非易失性数据存储，并且允许现场更新51器件。片上jtag调试电路使得对安装在最终产品上的8051芯片进行非侵入式（不占用系统资 源）、全速的在线调试

21、成为可能，并且支持观察并修改存储器中的寄存器，支持断点、观 察点、单步运行、连续运行和停止命令。在使用jtag进行调试时，所有的模拟和数字外设 都可以全功能运行。每个wt都可在2. 7v到3. 6v供屯的前提下工作在工业温度范围(-40°c到85°c)。端口1/0、rst和jtag引脚都能允许5v的输入电压信号。c8051f020器件是100脚tqfp封装。c8051核心板概述：一个用户复位按键。 mint usb接口，供usb模拟串口与pc通信。标准2. 54mm间距jtag调试接口。 4个由p40-p43 口控制的跑马灯，1个电源指示灯和1个复位状态灯。可由跳针选择外接

22、电源或usb接口供5v电。所有的gpi0都引到了电路板的2. 54mm间距双排针上，可供用户开发。大小：100mm x 60mmo2.4显示模块lcd12864基本特性(1) 低电源电压(vdd:+30+55v)(2) 显示分辨率：128x64点(3) 内置汉字字库，提供8192个16x16点阵汉字(简繁体可选)(4) 内置128个16x8点阵字符(5) 2mhz时钟频率(6) 显示方式：stn、半透、正显(7) 驱动方式：1/32duty, 1/5bias(8) 视角方向：6点(9) 背光方式：侧部高亮白色led,功耗仅为普通led的1 /51/10(10) 通讯方式：串行、并口可选(11)

23、 内置dc-dc转换电路，无需外加负压(12) 无需片选信号，简化软件设计(13) 工作温度：0°c - +55°c，存储温度：-20°c - +60°c2. 5蓝牙模块的概述及特性介绍蓝牙概述：蓝牙是fi前非常通用的短距离无线传输技术。由于它可以被用来代替有线电缆，其花 费相对要较低，并且易于操作。这些要求对蓝牙技术提出了挑战，蓝牙技术通过多种手段 满足这些挑战。蓝牙的无线电单元采用调频扩展频谱方式(fi1ss)设计，设计重点在低功 耗，低费用和在工业、科学、医疗无线电频段抗干扰性能。蓝牙设备工作于ism (工业、科学、医学)频段，通常是在2. 402

24、ghz至2.4835giizz 间的79个信道上运行，每个信道占用1m带宽。并可以在79个信道上进行跳频。它使用 称为高斯频移键控（gfsk）的数字频率调制技术实现彼此间的通信。特性介绍：系统采用csr的btm400_6b蓝牙模块，该模块采用3. 3v供电，最大能够实现2mbps 的数据速率，特别方便的是该模块能够使用串行方式进行控制，十分便于c8051f单片机 进行控制，btm400.6b模块如图2-1所示。图2-1 btm400_6b蓝牙模块因此，我们采用btm400_6b设计远程无线脉搏检测系统的下位机（检测端）数据与上 位机（家庭监测端）之间的数据传输。2. 6远程报警及监控技术上位机

25、端，蓝牙串口接收到下位机发来的数据后，立即利用web组态软件实时展示体 温、脉搏值和变化曲线。数据实时监测，系统采用dll+rtmp+flex技术；dll动态链接库 侦听蓝牙串口信息，一旦串口有数据，就利用rtmp协议将数据推送到web客户端，rtmp 是adobe system公司为flash播放器与服务器之间音频、视频和数据传输开发的协议，r tmp能够实现真正的实时数据推送，省去了客户端request请求的时间。采用rtmp方式， 一旦客户端使用浏览器开始访问服务器端，就在客户端和服务器之间建立一个通道（rtmp 隧道），以后当上位机端有数据需要推送时，直接推送即可，不再需要客户端的请求

26、，设 计思路如图22所不。图2-2 web服务器端与下位机通讯思路系统使用flex中间件wcborb实现rcmoting （web向下位机发送数据）和rtmp （下位 机向web实时推送）这两个方向上的通讯，执行过程中，wcborb根据情况调用dll动态连 接口，实现串口的侦听和向外发送数据，该动态连接库的使用c#开发。报警模块基于google公司的google maps api接口进行设计，通过调用谷歌地图配 合存储在监测中心服务器数据库中的数据进行信息显示，及其异常情况处理。2. 7体温模块及lm35介绍温度信号采集使用传感器lm35,该器件的输入电压会随着温度值的变化，直接将53 5的输

27、入接到c8051f020的ad输入引脚,利用c8051f020片内12位的高速ad进行温度信 号的采集和转换。本系统采集的体温是指尖温度。1- 电源正极（y+）2- 输出（vo）3- 地（gnd ）lm35d是把测温传感器与放犬电路做在一个硅片上，形成一个集成温度传感器如图2- 3所示。9 4-30v_ 1lm35d -_。v0_ vo=t*10mv/°c3图2-3 lh35的实物图及引脚图lm35是由national semiconductor所生产的温度传感器,其灵敏度为10mv/°c；工 作温度范围为0°c-100°c；工作电压为4-30v；精度为

28、±1°c。最大线性误差为土0.5°c； 静态电流为80uao其输出电压与摄氏温标呈线性关系，转换公式如式1, 0时输出为0v, 每升高1°c,输出电压增加lomvo在常温下，lm35不需要额外的校准处理即可达到 ±1/4°c的准确率。其电源供应模 式有单电源与正负双电源两种，正负双电源的供电模式可提供负温度的量测；在静止温度 中自热效应低（0.08°c）,单电源模式在25°c下静止电流约50 na,工作电压较宽，可在 4-20v的供电电压范围内正常工作非常省电。计算公式为2-1式（hioxrc（2_）2.8 a/d

29、模块及芯片的选取因为课题要求的检测分辨率为±0. 1°c,假如用8位的模数转换芯片，则其分辨率为: 400/255=1. 57度显然不能满足课题的精度要求;而选用12位芯片精度可达到400/4096二0. 097可以达到课题的要求。所以必须选用12位以上的模数转换芯片才能达到课题的要求。 因此，我们采用c8051f020片内自带的12位a/d转换器。c8051f020单片机具有12bit分辨率的adc和lobit分辨率的adc,这里使用12bit分 辨率的adc, 12bit分辨率adc的采样速率高达lookbps,利用c8051f020片内的adc, 一方 面简化了原外围

30、扩展的adc,另一方面，其12bit的精度和lookbps的采样速率使得本系统 的测量精度和测量实时性大为提高，满足了本系统的动态精度要求和实时性要求，从而使 本系统的更加稳定。12位a/d的主要功能及特性：分辨率：12位位非线性误差：小于±1/2lbs或±1lbs转换速率：25us模拟电压输入范围:0-10v和0-20v, 0-+5v和0-±10v两档四种电源电压：±15v和5v数据输出格式：12位/8位芯片工作模式：全速工作模式和单一工作模式分辨率:5/4096=0. 00122 v3.硬件电路设计3. 1体温、脉搏采集1. 脉搏信号采集本系统所采用

31、的脉搏测量原理是：随着心脏的搏动，人体组织半透明度随z改变。当 血液送到人体组织时，组织的半透明度减小；当血液流回心脏，组织的半透明度增大。因 此，本心率计将红外发光二极管产生的红外线照射到人体的上述部位，并用装在该部位另 一侧或旁边的红外光电管来检测机体组织的透明程度并把它转换成电信号。由于此信号的 频率与人体每分钟的脉搏次数成正比，故只要把它转换成脉冲并进行整形、计数和显示， 就能实现实时检测脉搏次数的目的。采用光电反射红外对管如图3-1所示，光源和光电接收器同置于被测指尖的下方，并 靠在一起，红外二极管发光，光敏接收期间对血压变化所引起的光线发射率变化做出响应, 经过滤波、放大、比较电路

32、后得到脉搏脉冲，并送c8051f单片机处理。脉搏及温度信号 采集电路如图3-2所示。lmi1171in our(n)l i图3-1反射式脉搏采集方案图3-2脉搏及温度信号采集电路2. 温度信号采集温度信号采集使用传感器10135,该器件的输入电压会随着温度值的变化，直接将53 5的输入接到c8051f020的ad输入引脚，利用c8051f020片内12位的高速ad进行温度信 号的采集和转换。3.2脉搏信号的处理脉搏信号的处理包括信号的放人、低通滤波、高通滤波、方波整形等部分。3. 2. 1脉搏信号的放大电路透过动脉血管床的混合光信号经过传感器的接收器件光敏二极管后转换为电信号，该 信号包括红光

33、、红外光和暗光信号。由于该信号比较微弱，我们先用一个预放大电路将信 号放大，如图3-3所示。该放大电路是具有较高抑制共模干扰能力的测量放大器，它因具 有高输入阻抗、低失调电压、稳定放大倍数和低输出阻抗等优点，而被广泛应用于生物医 学测量以及那些提供微弱信号而共模干扰较大的场合。图3-3信号放大电路3. 2. 2低通滤波采用低通滤波器主要是消除容积脉搏波信号中高频噪声的干扰。为了得到更好的滤波 效果，采用了一个截止频率为40hz的二阶低通滤波器，如图3-4所示。图3-4低通滤波电路3. 2. 3高通滤波经过低通滤波后容积脉搏波信号含有伏特级的肓流信号和毫伏级的容积脉搏波交流 信号，将此信号采集进

34、计算机后就可以作为计算脉搏血氧饱和度所需要的肓流成分。高通 滤波器采用了截止频率为0.1hz的二阶高通滤波器，如图3-5所示。最后，将高通滤波后 的信号进行交流放大就可以采集进计算机作为计算脉搏血氧饱和度所需要的交流成分。图3-5高通滤波电路3. 2. 4方波整形在方波整形中，主要是把采集的信号通过lm339比较器进行比较。比较器是一种常用 的集成电路，它可以将两个模拟电压比较其大小，并判断出哪一个电压高，如图3-6示。 同向端（“ + ”端）是一个基准电压选择断，反向输入端（“-”端）是信号输入端口。当 反向端的电压小于vcc/2时,输出端输出高电平，反之输出低电平。vccr230c22kr

35、25一51kr26r2422k110kgndgnd图3-6信号电压比较器电路3- 3温度信号处理温度信号采用lm35z温度芯片直接采集（如图3. 7温度信号连接图）。其采集的信号 是以电压的形式进行输出，然后把电压信号送往片内高速的ad进行数据转换，得到的数 据便可直接用于单片机处理。1inout38"cttt十 v、vuu 1gndgndcl1gndgnd图3-7温度信号釆集电路3.4下位机显示电路下位机（采集端）显示电路利用lcd12864,将c8051f处理后的数据（体温、脉搏次 数）显示在液晶屏上。12864液晶外圉连接图如图3-8所示。u1-<lcdi2864r).(

36、h).p().mh).p().mpo.lcd_datat70strobebusylcdldatao7.01linelcdldata_triaddr(3.o dat al 7.01lcd rslcd rwrstlcdzeclko-o-图3-9 lcd 12864外围电路3.5串口通信串行接口的一般概念：单片机与外界进行信息交换称之为通讯。并行通讯:数据的各位同吋发送或接收。串行通讯:数据一位一位顺序发送或接收。异步通讯：它用一个起始位表示字符的开始，用停止位表示字符的结束。在异步通 讯中，cpu与外设之间必须有两项规定，即字符格式和波特率。字符格式的规定是双方能 够在对同一种0和1的串理解成同一

37、种意义。原则上字符格式可以由通讯的双方自由制 定，但从通用、方便的角度出发，一般还是使用一些标准为好，如采用ascii标准。在一帧格式中，先是一个起始位0,然后是8个数据位，规定低位在前，高位在后， 接下来是奇偶校验位（可以省略）最后是停止位lo用这种格式表示字符，则字符可以一 个接一个地传送。波特率即数据传送的速率，其定义是每秒钟传送的二进制数的位数。例如，数据传 送的速率是120字符/s,而每个字符如上述规定包含10数位，则传送波特率为1200波 特。同步通讯：在同步通讯中，每个字符要用起始位和停止位作为字符开始和结束的标 志，占用了吋间；所以在数据块传递吋，为了提高速度，常去掉这些标志，

38、采用同步传 送。由于数据块传递开始要用同步字符来指示，同时要求由时钟来实现发送端与接收端 之间的同步，故硬件较复杂。通讯方向：在串行通讯中，把通讯接口只能发送或接收的单向传送方法叫单工传 送；而把数据在甲乙两机之间的双向传递，称之为双工传送。在双工传送方式中又分为 半双工传送和全双工传送。半双工传送是两机之间不能同吋进行发送和接收，任一吋， 只能发或者只能收信息。c8051f020串行接口是一个可编程的全双工串行通讯接口。它可 用作异步通讯方式（srt）,与串行传送信息的外部设备相连接，或用于通过标准异步通 讯协议进行全双工的c8051多机系统也可以通过同步方式，使用ttl或cmos移位寄存器

39、 来扩充i/o 口。c8051f020单片机的通讯接口如图3-10所示。图3-10并行通讯与串行通讯4. 系统软件流程设计4. 1总体的软件流程图首先打开控制开关，系统开始工作，显示缓冲区清零，这时候数码管被点亮，显示 全零；判断开关是否接高电平，如果不为高电平则继续判断，数码显示继续为零，如果 接高电平计数器/定吋器开始工作初始化，开中断启动定吋器/计数器；定时吋间到显示 脉搏数；继续判断开关是否接低电平，如果接低电平，则关闭定吋器/计数器，如果接高 电平则继续显示脉搏数。红外线脉搏测量单片机系统，采用c语言编写。总体的软件流程图如图4-1所示。图4-1总体软件流程图4. 2液晶显示流程把r

40、0对应存放数据的首地址，r2附值ofeh, r3对应03h；关显示器通过位选置高电 平来实现，应为采用的是共阴极数码管；调用延时子程序；查表；继续调用延i寸子程 序；r0指向下一位地址，r2不带进位左移，r3减1；判断r3是否为零，不为零则继续位 选管脚置高电平，为零则指向把r0对应存放数据的首地址进行下一轮次的扫描动态显 示。液晶显示流程图如图4-2所示。图4-2显示流程图4. 3 ad转换流程图本系统采用c8051f020片内12位的高速ad进行温度信号的采集和转换。ad转换流程 图如图4-3所示。4. 4键盘扫描流程图系统采用键盘进行状态选择，键盘担描流程图如图4-4所示。图4-3 ad

41、转换流程图图4-4键盘扫描流程5. 系统特色及使用说明根据要求，我们所设计的远程无线脉搏监测系统实现了：健康数据（体温、脉搏次数） 采集、下位机健康数据（体温、脉搏次数）显示、基于蓝牙的无线数据传输、家庭多终端（屯 脑、手机）图形化实吋监测、基于电子地图的远端（社区或医院）求助信息监测等功能。5. 1系统特色本系统具有先进性、实用性、和创新性。下面我们来逐一介绍。1、先进性：（1）系统使用光电方式进行无创伤的健康信息采集；（2）使用内置高速ad的微控制器c8051f020；（3）无线数据使用蓝牙方式进行传输；（4）包括手机、电脑在内的多终端远程监测；（5）形象化的电子地图监测健康信息；（6）基

42、于web的无刷新监测数据显示。2、实用性:（1）适于在家庭中对病人健康状态进行无线监测，可以利用手机等移动终端，方便 在家庭中不同房间使用。（2）能够对体温（指尖温度）、脉搏次数进行准确检测；（3）病人能够进行紧急呼叫（sos）,这个功能对于危重病人更为实用。（4）在家里可以通过该系统及时向远端监测中心（社区或i矢院）求助，远端监测中 心能够在电子地图上及时定位病人位置并查看基本信息，并进行及时救援。3、创新性：（1）使用蓝牙方式进行无线数据传输，高速、快捷。（2）基于web的无刷新数据推送，使包括手机、电脑在内的多终端能够实时监测病 人健康信息；（3）充分利用google maps这一 we

43、b gis技术，实现远端监测中心监测界面的电子 地图化，直观、形象。5.2系统使用说明（1）在社区或医院监测屮心进行信息注册；（2）在家庭监测电脑（需支持蓝牙）上安装上位机软件（家庭监测端软件）；（3）下位机（检测板）上电，指尖放置到监测区域，按下“开始监测”按键（再次 按下即停止监测），即开始监测，在lcd上显示监测结果同时，数据实时发往上位机web 界面；（4）使用者打开手机或在上位机端打开浏览器，输入给定监测url地址，即可进行实 吋监测；（5）下位机按下“sos”按钮，向上位机进行报警，上位机上相应指示灯会变红，同 吋上位机可以在web上相应此次“sos”报警；（6）上位机web上点击

44、“向卫生机构求助”，即可向社区或医院卫生机构求助；（7）社区或医院卫生机构监测中心在电子地图上查看求助信息。其他功能：（1）若要使用本产品的全部功能，使用者家里需接入internet、家庭监测电脑支持 蓝牙、家里最好有无线路由器，以便利用手机进行监测。这种情况下，可以在家里任 何地点监测到数据。（2）若家里未接入internet,且没有支持蓝牙的电脑，则只能监测板本身。（3）若家里未接入internet,有支持蓝牙的电脑，则可以在监测电脑上观看形象化 的监测图表，便于采集点与监测电脑在不同房间吋使用。结论本系统能够实现脉搏的自动测量和实吋显示的功能要求，能够较为准确地测量数据。 实验电路简单，

45、占用的空间比较小，满足了便携要求，能够较为方便的为用户及时提供自 己的心率数据。消除干扰是本课题系统设计中需要重点解决的问题是关系到测量准确性、 精度。（1）对于环境光干扰,可以通过软件去暗光方法和改进探头结来消除。（2）对于心率不齐，可以通过检波程序进行取舍采集的峰峰值来消除。（3）对于电源工频干扰，采用工频整数倍采样频率进行消除。（4）对于一般性电磁干扰，采用高阻抗、输入以提高信噪比、低通滤波来削除高频 来实现。目前主要在以下几个方面做的还不够理想：传感器部分受外界环境影响较大由于脉搏波是一种以低频成分为主的生理信号，不像 心电信号中有一个频率相对比较高的qrs波群，如果受生理状态、个体差

46、异和传感检测手 段等因素的影响脉搏波信号在形态上往往差异很大而口常常伴随着比较人的基线漂移和 噪声干扰。对脉搏波进行有效的处理，准确识别脉搏波以正确划分脉搏波周期，并在相应 周期内提取脉搏波峰峰值。软件设计方面：加强抗干扰的算法。滑动平均值法：采用先进先出的循环队列作为测量数据缓冲器,其长度固定为l,每进 行一次新的采样,把测量结果放入队尾，而扔掉队首的数据，再将新队列的算术平均值作为 输入数据。此方案大人提高了系统的响应速度，但是受到脉冲干扰的采样数据会平均到结 果上去从而降低了精度。防脉冲干扰平均值法：在读入l个采样数据后先滤去其中的最大值和最小值,再将剩 下数据的平均值作为输入数据，这样

47、就大大提高了系统精度和稳定性。实际设计上中，可以 将上述两种算法结合起来，既有效地抑制了干扰信号，保证了系统精度，又能对信号进行快 速响应，实现了系统的实吋刷新处理。致谢大学三年的学习和生活就要随着这篇论文的答辩而结束了。有许许多多的舍不得，也 有许许多多的感谢要说。在做毕业设计这段吋间里,通过参考各种书籍、网上查找信息以及龚老师的耐心指导 下,完成了这次毕业设计一一远程无线脉搏监测系统。起初，我遇上了好多问题但由于龚老师的耐心指导，终于熟悉了系统分析的整个过程, 我了解了单片机在温度、脉搏次数检测方面的应用，而且也体现了我们小组成员之间的团 结合作精神，正因如此我们才能很好的完成这次的毕业设

48、计。并口使我对相关软件的掌握 的熟练程度更进一步的加强了。要衷心感谢的是我们的指导老师龚老师，她严谨细致、一丝不苟的作风是我工作、学 习的榜样；她循循善诱的教导和不拘-格的思路给予我无尽的启迪。感谢所有教育过我的 老师！你们传授给我的专业知识是我不断成长的源泉，也是完成本论文的基础。感谢所有 同组成员，因为这篇论文是我们大家一起完成的。感谢我身在远方的父母！你们给我生活 上的关怀和精神上的鼓励是我学习的动力。再次对所有关心、帮助我的人说一声“谢谢”。参考文献1 胡汉才.单片机原理及其接口技术".北京:清华大学出版社，1996:274-279.2 沙占友，王彦朋，孟志永.单片机外围电路

49、设计.北京：电子工业出版社,2003:135-137, 222-226.3 童诗白，华成英.模拟电子技术基础m.北京:高等教育出社,2001:312-330, 387-391, 408-411, 446-451.4 何希才编.传感器及其应用电路.北京：电子工业出版社,2004:315-328, 227-234.5 王家桢，王俊杰编.传感器与变送器.北京:清华大学出版社,2006:432-4416 黄继昌，张海贵，郭继忠实用单元电路及其应用m北京:人民邮电出社,2002： 185-190,234-235.7 谢宜仁单片机实用技术问答.北京:人民邮电出版社,2003:31, 33-35, 55-5

50、7, 67-69.8 黄智伟编.全国大学生电子设计竞赛训练教程m.北京：电子工业出版社,2005:314-5219 李娟，陈涛.传感器技术及应用m.北京:北京航空航天大学出版社,2007:192-201.10 谢芳芳.数字信号处理技术及应用.北京:科学出版社,2009:84-92.11 王卫平.电子工艺基础.第二版.m.北京：电子工业出版社,2007:134-141.12 王兴亮.数字通信原理与技术.西安：西安电子科技大学,2006:243-251.附录主函数voi d ma.i n ()uint gw; /个位uint sw; /十位initdeviceo ;seri al ini tial

51、 12864 ();serial write char chinese str(0, 0, tablel);serial write char chinese str(1, 0, table2);serial write char chinese str(2, 0, table3);serial_write_char_chinese_str(3, 0, tabled);wdtcn=oxde;wdtcn=oxad;/关看门狗ini t_device();lcdinit ();adoen=1;p4 = 0x00;delay ms(10);p4 = oxff;delay_ms(5);ea=1;tio

52、二1;tro=1;wh i 1 e 仃)keyo ;按键的程序必须在串口判断之前 /处理接收中断一一取消报警if (rio)f/屮断标志rto=1数据完整接收1rio = 0;软件清零p4二p4 | 0x03;led2=0;/led显示脉搏次数gw=(int) mb%10;sw=(int)mb/10;serial_write_onechar(0x93, biaotsw);serial write onechar(0x94, biaogw);serial write charchinese str (1, 5,"次每分");/led显示温度gw=(int)u%10;sw=(i

53、nt)u/10;serial write onechar(0x8b, biaosw);serial write onechar(0x8c, biaogw);serial_write_char_chinese_str(2, 5, 度); if (m=l)m二 0;tmr3cn&二oxfb;/关定时器 3sjclo;/处理数据tmr3cni二0x04;开定时器 3adc0屮断处理函数void adco_isr(void) interrupt 15adcocn&二oxdf;adco dataladco data nl = adco;adco_data_nl+;amxosl 二 0x0

54、0;adco_data_n+;i f (adco data n=800) /两路采集完 800 点m二 1;void timero()interrupt 1yy+;if (yy=10000) /计数值是250*20000；每个指令周期是0. 75us«计数结果和仿真结果一样，3. 75毫秒yy=0;j+；ms+;if(ms=3) /计数值是250*20000；每个指令周期是0. 75us。计数结果和仿真结果一样，3. 75毫秒ms=0;/delay_ms(60);printfc bj=%cwd=%. ofzt=%csd二dn", bj, u, zt, mb);if (shumu=l&&k=l) /shumu是信号线，就是30秒计时，i是一秒计时，k是判断电频高低num+; k 二0;i f (shumu=0) k=l;if(j=22)mb二num*2;num=0;j=0;数据釆集完处理函数void sjcl (void)unsigned int i;unsigned long data adco dataadd=0;/釆集完毕的累加计算值unsigned long data a=0;通道一数据处理for(i=0;i<=adco_data_nl;i+)a=