基于单片机的脉搏测量仪设计

1、基于单片机的脉搏测量仪设计摘要：脉搏测量仪在我们的日常生活中应用很广，可以通过观察脉搏信号进行人体健康检查，通常用于保健所和医院。为了提高脉搏测量仪的简易性和准确度，设计了基于51单片机的脉搏测量仪。该系统以stc89c52微控制器为核心，光电传感器利用微控制器系统内部排序计算时间，光传感器检测生成信号，微控制器根据计时器计时累计脉冲跳动次数获取信号。观察系统运行时指示灯闪烁，表明测量值正确。系统停止工作时，可以显示总脉搏数和时间。经测试，系统正常运行，满足设计要求。本设计利用红外光电传感器生成脉冲信号，经过放大成型后输入微控制器内，在一分钟内测量脉搏跳动次数，快速简便地测量。系统可以在用户测

2、量当前脉搏数的同时设定最大和最小数目，超过测量设定的范围时驱动蜂鸣器报警警告通知，可以设定用户可自行设定的每日报警通知测量，结果可以在lcd1602中显示收集到的脉搏信号。关键字：stc 89 c 52脉搏测量仪；液晶显示器光电传感器0前面的脉搏测量有脉搏时切断光，没有脉搏时光线传输良好，使用红外接收二极管和红外发射二极管。观察脉搏信号可以接受人体健康检查，通常用于保健中心或医院。系统可用于测量用户当时的脉搏数，可以设置上限和下限数，如果测量超过设定的范围，可以驱动蜂鸣器警报通知。从脉搏波中提取人体生理病理信息作为林爽诊断和治疗的依据一直受到中外医学界的关注。该系统以stc89c52微控制器为

3、核心，使用单片机系统内部计时器计算时间，光电传感器检测生成信号，单片机根据计时器计时通过累积信号获得脉冲跳动次数。观察系统运行时指示灯闪烁，表明测量值正确。几乎世界各地的所有民族都使用“脉搏”作为诊断疾病的手段。脉搏波提供的形式(波形)、强度(振幅)、速度(波速)和节奏(周期)等综合信息极大地反映了人体心血管关系的许多生理和病理的血流特性，但人体的生物信号大部分属于强噪声背景下低频的弱信号，脉搏波信号是较低频率的非电子生理信号，必须进行放大和后过滤才能满足收集要求。1完整计划演示和设计1.1主模块选择和演示方案1:msp 430系列微控制器，即ti公司1996年向市场推出的16个超低功耗混合信

4、号处理器。其内部集成了很多模拟电路、数字电路和微处理器，提供强大的功能。但是这个芯片很贵，不适合一般的设计开发3。程序ii使用51系列微控制器，可提供高可靠性、低成本、不可解密的高性能8位微控制器、32个io端口，以及stc系列微控制器在线编程、调试、程序下载和整个设备调试方面的便利。因此，选择方案2中的51系列微控制器作为主控制芯片。1.2显示模块选择和演示方案1:光栅数码管由8行8列发光二极管组成，适用于显示文本。例如，显示数字太浪费，价格相对较高，因此不用于显示。选项2: led数码管动态扫描，led数码管价格合理，但最适合数字显示，连接到单片机时，使用单片机的端口数较少。但是，由于码管

5、动态扫描需要使用74ls164移位寄存器移动，因此该芯片在电路调试时有很多障碍，因此不使用led数字管作为显示器。选项3:液晶平面显示器、强大的液晶显示器功能、大量文字、图形、多种显示器、清晰显示器、此设计的lcd1602液晶显示器价格合理，需要大量借口，但对调试来说却很方便。此设计中的3种lcd1602液体显示器用作显示模块。1.3传感器选择和演示方案1:用于提取人的脉冲信号的压电传感器，该传感器是由特定电介质的力产生的压电效应制成的。压电效应是指由特定方向的外力引起变形(包括弯曲和伸缩变形)时，内部电荷的极化现象导致表面电荷的现象。通过这种现象可以提取人的脉搏信号。场景2:利用光传感器提取

6、人体脉冲信号，手指组织可以分为皮肤、肌肉、骨骼等非血液组织和血液组织。其中，非血液组织的光吸收量是固定的，但静脉血搏动在血液中很微弱，可以忽略，因此可以认为通过手指后的变化仅由动脉血充液引起。在一定波长的光源照射下，通过手指检测亮度，可以间接测量人体脉搏信号4。光电传感器比压电传感器在一般的地方更容易得到，所以在这里用光电传感器提取人体脉搏信号。1.4系统总体设计大纲系统总体设计由stc89c52、键、lcd1602、光电传感器、时钟模块、运算放大器等组成，具有用于设置最小和最大脉冲数的4个按钮，超过范围时，应在微控制器上驱动蜂鸣器声音，进行脉搏测量时，在人的脉搏跳动期间轻按人的手。如果血液的

7、透光性不同，接收端的信号强弱作用不同，间接返回人的脉搏信号，扩大到传输，整形后利用连接到微控制器的io端口在微控制器上使用外部中断，1分钟内脉搏跳动的次数最终出现在液晶屏幕上。2.系统硬件电路设计2.1主模块主模块模块在检测各种参数(如键盘)并驱动液晶显示相关参数的整个系统中充当曹征。在此，我们选择了51系列微控制器中的stc89c52微控制器作为系统的主芯片。51系列单芯片微型计算机最初由英特尔公司开发，但后来英特尔公司向sst、philip和atmel等大型电子设计制造商销售了51核设计。因此，以51为核心的各种单片机产品上市了。这些主要的电子制造商与51指令兼容，在51的基础上扩展了一些

8、功能，内部配置与51一致。stc89c52具有一个全双工异步串行端口，该端口具有40个针脚、4个8位并行i/o端口、5个中断源、2个优先级和2个16位计时/计数器。stc89c52的内存系统包含4k的程序内存(掩码rom)和128b的数据内存(ram)。stc89c52微控制器方块图如图2.1所示。时钟电路21个rom/eprom/闪存4kb ram 128b sfr计时/计数器2个cpu总线控制中断系统5个中断源2个优先级串行端口全双工1个并行端口xtal 2xt al 1rst ea ale psen p0 p1 p2p 3 vss vcc图2.1 stc89c52微控制器图2.1.18位

9、微处理器(cpu)。2.sst89系列微控制器(128b)提供高达1k的ram以保存可读写数据，如中间计算结果、最终结果、要显示的数据等。3.片上程序内存rom(4kb)，用于保存程序、某些原始数据和表。但是，有些微控制器没有rom/eprom，例如80c31、8032、80c13等。目前，单片机器将ram和rom都集成到单片机中，以方便用户输入设计，提高系统的抗干扰能力。sst推出的89系列微控制器分别集成了16k、32k和64k闪存，允许用户根据需要进行选择。4.4个8位并行io接口p0p3，每个端口均可用作输入或输入。5.有两个计时器计数器，每个计时器计数器可以设置为对外部事件计数，也可

10、以设置为计时器方法，并根据计数或计时结果执行计算机控制。目前的51系列微控制器提供3个16位计时器/计数器，以方便串行通信设计。6.5个中断源中断控制系统。新推出了5个中断源(9个中断源)，如sst89e58rd。7.全双工uart(通用异步接收器发射器)上的串行io端口，可实现单片机器之间或独立机器与计算机之间的串行通信。8.片上振荡器和时钟生成电路，但修正和微曹征电容需要外接。允许的最大振荡频率为12mhz。sst89v58rd允许高达40mhz的振动频率，从而显着提高命令执行速度。图2.2 stc89c52单芯片针脚图stc89c51单芯片针脚图3.2，部分针脚说明：1时钟电路针脚xta

11、l1和xtal2: xtal2(18英尺):外部决定和微曹征电容的一端；在芯片内，它是振荡电路逆相释放器的输出端，振荡电路的频率是晶体的固有频率。如果需要使用外部时钟电路，则接脚输入外部时钟脉冲。要确定振荡电路是否工作，请使用示波器检查xtal2侧是否有脉冲信号输出。xtal1(19英尺):连接外部晶体和微曹征电容器的另一端。芯片内振荡电路逆相放大器的输入端。使用外部时钟时，必须接地针脚。7 2控制信号针脚rst、ale、psen和ea: rst/vpd(9 (9发):rst是复位信号输入端，高水平有效。此引入线保持备用电源的引入线时。如果主电源vcc发生故障，下降到较低级别的规定值，则将5v

12、电源自动设置到两个机器周期(24时钟振荡周期)的较高级别，重置操作就完成了。rst pin的第二个功能是访问vpd(rst端)，为ram提供备用电源，以防止ram中存储的信息丢失，从而在重置后继续工作。ale/prog(30发):允许地址锁定信号端。在8051中，当电力正常工作时，艾氏针继续向外输出振荡器频率fosc的1/6的正脉冲信号。当cpu访问外部存储时，ale输出信号用作控制信号，用于锁定低8位地址。由于振荡频率的1/6固定输出量的脉冲，因此，如果ale端通常不访问外部存储器，则ale信号也可以用作外部输出时钟或定时信号。要确定8051/8031单元的好坏，请使用示波器，检查eil的末

13、端是否有脉冲信号输出。如果有脉冲信号输出，则8051/8031基本上是好的。ali侧负载驱动器容量为8个基于ls的低功耗超高速ttl(ttl)负载。此针的第二个功能prog使用片上具有4kb eprom的8751编程写入(硬化程序)作为编程脉冲输入端。psen(29发):程序保存允许输出信号段。在访问外部程序内存时，此终端使用指定的输出负脉冲作为外部读取存储器的选择通信号。此剪辑连接到eprom的oe侧(请参阅下一章中的小系统硬件图)。psen对读取eprom中的脚本很有效。psen端也可以驱动8个ls型ttl负载。在8051/8031小型系统上打开电源后，使用示波器检查psen一侧是否有脉冲

14、输出，以确定cpu是否可以使用epromrom正常工作。如果存在，则基本上工作正常。ea/vpp(31发):外部程序内存地址允许输入/固化编程电压输入。当ea针连接到较高级别时，cpu仅访问片内部eprom/rom以执行内部程序存储中的命令，但如果程序计数器(pc)值超过0fffh (8751/8051上的4k)，则会自动执行外部程序内存中的程序。输入信号ea针连接低级(接地)时，cpu访问外部eprom/rom，仅执行外部程序存储中的命令，无论是否有内部程序存储。对于没有内部rom的8031或8032，必须扩展eprom，此时必须接地ea针脚。该针的第二个功能是输入部8，vpp在固化编程87

15、51片内部eprom时应用更高的编程电压(通用12v21v)。3输入/输出端口p0/p1/p2/p3: p0端口(p0.0p0.7，3932英尺):p0端口是8位准双向i/o端口。复盖开放输出端口，每个端口可驱动8个基于ls的ttl负载。如果使用p0端口作为块入口，则必须首先在端口锁(地址80h)中记录全部1。此时，p0端口上的所有针脚均为空，可以输入高阻抗。用作输入时，必须先写1。这就是准双向口的意思。如果cpu访问外部存储，p0端口分时将提供低8位地址和8位数据的多路传输总线。在此期间，p0端口内部的抗拉能力有效。p1端口(p1.0p1.7，18英尺):p1端口是具有内部池电阻的8位准双向

16、i/o端口。p1端口每个可以驱动4个ls型ttl载荷。如果使用p1端口作为输入端口，则必须在p1端口锁定地址(90h)中记录全部1。此时，p1端口销从内部拉伸电阻拉到高水平。p2端口(p2.0p2.7、2128英尺):p2端口是具有内部池电阻的8位准双向i/o端口。p端口可以驱动4个ls类型的ttl负载。访问外部eprom/ram时输出高8位地址。p3端口(p3.0p3.7、1017英尺):p3端口是8位准双向i/o端口，具有内部抗拉能力。p3端口每个可以驱动4个ls类型的ttl负载。p3端口与其他i/o端口有很大区别，每个插针都具有以下第二个功能：p 3.0: (rxd)接收串行数据。p 3.1: (rxd)串行数据传输。p 3.2: (int0 #)输入外部中断0。p