gsm的红外脉搏检测器设计
摘 要本论文主要对红外脉搏检测器控制系统的发展现状和发展历程、软硬件系统以及系统调试等内容进行了阐述，最终实现了一种具有对脉搏进行快速测量以及脉搏值通过GSM方式进行无线发送的智能红外脉搏检测器控制系统，这种型号的红外脉搏检测器控制系统归属一款标准的控制系统，其电路内部是采用市面上综合最高的STC89C51作主控的，本红外脉搏检测器控制系统通过这种类型的主控核心的嵌入，非常容易地压缩了整个系统的设计成本、开发时间和系统工作时的功率消耗等指标。这种系统在硬件上主要由单片机最小系统和LCD1602显示电路和报警电路等功能模块组成，在软件程序上主要由主程序和各模块的驱动子程序组成，通过软硬件电路的相互配合，完成了红外脉搏检测器系统的高速运转，实现对各个功能的执行。经过多个方面多个角度的测试之后发现这个系统不但系统内部运行稳定另外尤为流畅，在人机交互体验感方面也具有很好的效果。
目录
引言 1
一、 系统组成 2
二、 STC89C51单片机简介 3
（一） 单片机简介 3
（二） 单片机管脚介绍 4
（三） 最小系统电路设计 4
三、 系统硬件设计 5
（一） 信号采集电路设计 5
（二） GSM报警短信息发送电路设计 6
（三） 报警电路设计 6
（四） LCD1602电路设计 7
（五） 按键电路设计 9
四、 系统软件设计 9
（一） 红外脉搏检测器的主程序设计 9
（二） 显示子程序设计 11
（三） 信号检测子程序设计 11
五、 仿真系统调试 12
结束语 14
参考文献 16
致 谢 17
附录一 原理图 18
附录二 源程序 19
引言
单片机是一种集中央处理器、存储器以及各种功能外设为一体的微型处理器芯片，它相当于一台微小型的电脑，能够遵照技术人员的开发思路完成出各种控制动作，本课题把要应用的该款STC89C51也是其中一种较为出色的单片机芯片。
单片机技术的高速发展催生了一大批相关行业的兴起， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
这其中传统红外脉搏检测器系统的发展和市场受到了巨大的冲击，设计人员早已不再着眼于传统落后的红外脉搏检测器系统设计中，而是越发重视以主控处理器当作主控的一种新型红外脉搏检测器控制系统的研究开发中。
图1 智能脉搏检测仪器
本论文把要设计一款以STC89C51当作主控核心的红外脉搏检测器控制系统，该系统将在C语言程序代码的控制下完成对系统内部每一个必要模块的操控，实现一款高性能的红外脉搏检测器系统。红外脉搏检测器系统较早出现在市场上是以一种传统形式完成的，这款器件的内部框架结构主要是以毫无生命力的机械架构为主，在外形特点上显得特别庞大笨重，这是因为其内部模块主要是以模拟器件、继电器或者传统变压器为主，这些转换器件的应用使得传统红外脉搏检测器系统显得尤为臃肿。新型红外脉搏检测器控制系统的出现是以一种数字化特点而登上市场的，它的典型特点是内部硬件电路所有数字化，排列整齐的数字芯片替代了传统电路，与此同时集成芯片的大幅度使用亦代替了传统功能模块，使得整体电路结构和体积都变得特别小，这项更改使得红外脉搏检测器系统内部芯片中模块空隙减小，器件的相互干扰现象亦获得了巨大的优化。使用控制器芯片来对红外脉搏检测器系统进行操控可以完成三大方面的优秀性能：系统开发成本大幅度降低，由于编程代码如果设计完成，能够将相同程序语言应用于一切产品中，没有必要进行针对性修改，所以对开发成本来说，无论是在时间上还是费用上，都得到了大幅度的压缩，而传统红外脉搏检测器控制系统内部以模拟电路为主，而模拟器件相互之间的差异性使各个被构建出来的产品都具有或多或少的区别，设计者所需要花费非常多时间来对各个产品进行微调。电路功能实现全面的程控化，各项指标的执行不再以模拟电压电流信号的传输作为基准，而是选用数字脉冲信号来传输数据，因为数字信号在传输过程中比模拟信号具有高出很多倍的抑制干扰性能，所以这将使得红外脉搏检测器控制系统工作性能更为稳定，大幅度压缩了错误执行的发生。系统含有可更新性，即系统开发人员能够随时把优化过的新编程代码重新烧录到红外脉搏检测器控制系统中，从而实现系统性能的提升，而在此之前传统红外脉搏检测器系统就不具备这个功能，万一电路完成了固化，将很难实现更新乃至是永远无法获得任意性能提升，而这种单片机式红外脉搏检测器控制系统的出现全盘颠覆了这类尴尬局面。
对国内的红外脉搏检测器产品市场进行调研后发现当前六成以上的红外脉搏检测器产品来自于进口，而国产的品牌优势却不是很明显，这主要与我国国内对于红外脉搏检测器系统的设计起步较晚有较大关系，而作为后起之秀，我国的科研人员加大了对红外脉搏检测器的研究力度，每隔一段时间他们都会发布他们最新的研究成果。2016年的行业研究报告显示，以单片机芯片当作主控的红外脉搏检测器在该行业的市场占有率达到50%以上，相比去年上涨近10%，此数据强有力的表示通过控制器芯片构建实现的红外脉搏检测器系统正在被越来越多的人所接受，它所表现出来的高性能是其它产品所无法比拟的，也正是因为这个原因愈来愈多的人开始了对红外脉搏检测器系统的研究和制造。
系统使用了模块化电路设计方式，构建了一种能够实现对系统参数的显示和报警指标的控制系统，通过由上而下的研究方法，将系统整体的效果划分到各子电路进行设计，通过该方式非常容易地缩短了系统的设计周期和实现难度，下面为这款系统所涵盖的设计内容。
1.设计红外对管电路，实现对红外线的发射和接收，以间接方式实现对脉搏动作的实时快速检测；
2.设计滤波电路以及放大电路，实现将红外接收管输出的电压波形进行杂波滤除、电压信号放大，将其整理成规则的电压脉冲信号进行输出；
3.设计脉冲周期测量功能，实现对输入的电脉冲信号进行周期测量；
4.设计蜂鸣器电路，通过该电路实现对脉搏异常时的报警功能；
5.设计GSM模块电路，实现手机短信的发送，将脉搏异常结果发送到手机上；
系统组成
此红外脉搏检测器控制系统的设计方案为：以STC89C51最小系统电路作为控制核心，实现了对LCD1602显示电路和报警电路等功能模块的操控，LCD1602液晶显示电路用于实现对系统参数的显示的功能，报警信号生成电路用于实现报警的功能。
图2 整体系统框图
1.红外对管模块用于实现对脉搏动作的感应，通过发射和接收红外线来实现；
2.处理模块主要用于对不规则的电压波形进行滤波和放大，形成规则的脉冲信号后进行输出并送入到单片机内部进行测量；
3.显示模块采用LCD1602液晶屏，通过该模块电路实现对脉搏测量结果以及报警阀值的高清晰度显示；
4.按键模块主要由机械按键组成，用于实现对报警阀值的设置；
5.GSM模块与单片机之间通过串口进行连接，主要用于实现将测得的结果发送到监测人手机上；
脉搏测量测试仪开始工作后，系统将首先通过单片机对参数设置管脚进行检测，当检测到相应按键被按动后，那么将对脉搏报警阀值进行设置，设置完毕后报警阀值将被保存在系统内部。随后进入正式的脉搏测量阶段，待测人员将手指夹于红外对管之间时，发射的红外线将被有一部分被红外蛋白吸收，吸收程度与脉搏动作成正比，脉搏动作时吸收最为强烈，因此在接收端将接收到忽大忽小的红外线，经过转换作用后将形成一段规则电压脉冲信号，通过单片机的GPIO管脚对该电压脉冲的周期进行测量后将测得该脉冲的频率值，经过换算后即可得到待测者测试的脉搏值，将该值与设定的正常范围进行比较，若超出正常范围，那么单片机将立即通过P2.0管脚输出高电平启动蜂鸣器进行报警。
目录
引言 1
一、 系统组成 2
二、 STC89C51单片机简介 3
（一） 单片机简介 3
（二） 单片机管脚介绍 4
（三） 最小系统电路设计 4
三、 系统硬件设计 5
（一） 信号采集电路设计 5
（二） GSM报警短信息发送电路设计 6
（三） 报警电路设计 6
（四） LCD1602电路设计 7
（五） 按键电路设计 9
四、 系统软件设计 9
（一） 红外脉搏检测器的主程序设计 9
（二） 显示子程序设计 11
（三） 信号检测子程序设计 11
五、 仿真系统调试 12
结束语 14
参考文献 16
致 谢 17
附录一 原理图 18
附录二 源程序 19
引言
单片机是一种集中央处理器、存储器以及各种功能外设为一体的微型处理器芯片，它相当于一台微小型的电脑，能够遵照技术人员的开发思路完成出各种控制动作，本课题把要应用的该款STC89C51也是其中一种较为出色的单片机芯片。
单片机技术的高速发展催生了一大批相关行业的兴起， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
这其中传统红外脉搏检测器系统的发展和市场受到了巨大的冲击，设计人员早已不再着眼于传统落后的红外脉搏检测器系统设计中，而是越发重视以主控处理器当作主控的一种新型红外脉搏检测器控制系统的研究开发中。
图1 智能脉搏检测仪器
本论文把要设计一款以STC89C51当作主控核心的红外脉搏检测器控制系统，该系统将在C语言程序代码的控制下完成对系统内部每一个必要模块的操控，实现一款高性能的红外脉搏检测器系统。红外脉搏检测器系统较早出现在市场上是以一种传统形式完成的，这款器件的内部框架结构主要是以毫无生命力的机械架构为主，在外形特点上显得特别庞大笨重，这是因为其内部模块主要是以模拟器件、继电器或者传统变压器为主，这些转换器件的应用使得传统红外脉搏检测器系统显得尤为臃肿。新型红外脉搏检测器控制系统的出现是以一种数字化特点而登上市场的，它的典型特点是内部硬件电路所有数字化，排列整齐的数字芯片替代了传统电路，与此同时集成芯片的大幅度使用亦代替了传统功能模块，使得整体电路结构和体积都变得特别小，这项更改使得红外脉搏检测器系统内部芯片中模块空隙减小，器件的相互干扰现象亦获得了巨大的优化。使用控制器芯片来对红外脉搏检测器系统进行操控可以完成三大方面的优秀性能：系统开发成本大幅度降低，由于编程代码如果设计完成，能够将相同程序语言应用于一切产品中，没有必要进行针对性修改，所以对开发成本来说，无论是在时间上还是费用上，都得到了大幅度的压缩，而传统红外脉搏检测器控制系统内部以模拟电路为主，而模拟器件相互之间的差异性使各个被构建出来的产品都具有或多或少的区别，设计者所需要花费非常多时间来对各个产品进行微调。电路功能实现全面的程控化，各项指标的执行不再以模拟电压电流信号的传输作为基准，而是选用数字脉冲信号来传输数据，因为数字信号在传输过程中比模拟信号具有高出很多倍的抑制干扰性能，所以这将使得红外脉搏检测器控制系统工作性能更为稳定，大幅度压缩了错误执行的发生。系统含有可更新性，即系统开发人员能够随时把优化过的新编程代码重新烧录到红外脉搏检测器控制系统中，从而实现系统性能的提升，而在此之前传统红外脉搏检测器系统就不具备这个功能，万一电路完成了固化，将很难实现更新乃至是永远无法获得任意性能提升，而这种单片机式红外脉搏检测器控制系统的出现全盘颠覆了这类尴尬局面。
对国内的红外脉搏检测器产品市场进行调研后发现当前六成以上的红外脉搏检测器产品来自于进口，而国产的品牌优势却不是很明显，这主要与我国国内对于红外脉搏检测器系统的设计起步较晚有较大关系，而作为后起之秀，我国的科研人员加大了对红外脉搏检测器的研究力度，每隔一段时间他们都会发布他们最新的研究成果。2016年的行业研究报告显示，以单片机芯片当作主控的红外脉搏检测器在该行业的市场占有率达到50%以上，相比去年上涨近10%，此数据强有力的表示通过控制器芯片构建实现的红外脉搏检测器系统正在被越来越多的人所接受，它所表现出来的高性能是其它产品所无法比拟的，也正是因为这个原因愈来愈多的人开始了对红外脉搏检测器系统的研究和制造。
系统使用了模块化电路设计方式，构建了一种能够实现对系统参数的显示和报警指标的控制系统，通过由上而下的研究方法，将系统整体的效果划分到各子电路进行设计，通过该方式非常容易地缩短了系统的设计周期和实现难度，下面为这款系统所涵盖的设计内容。
1.设计红外对管电路，实现对红外线的发射和接收，以间接方式实现对脉搏动作的实时快速检测；
2.设计滤波电路以及放大电路，实现将红外接收管输出的电压波形进行杂波滤除、电压信号放大，将其整理成规则的电压脉冲信号进行输出；
3.设计脉冲周期测量功能，实现对输入的电脉冲信号进行周期测量；
4.设计蜂鸣器电路，通过该电路实现对脉搏异常时的报警功能；
5.设计GSM模块电路，实现手机短信的发送，将脉搏异常结果发送到手机上；
系统组成
此红外脉搏检测器控制系统的设计方案为：以STC89C51最小系统电路作为控制核心，实现了对LCD1602显示电路和报警电路等功能模块的操控，LCD1602液晶显示电路用于实现对系统参数的显示的功能，报警信号生成电路用于实现报警的功能。
图2 整体系统框图
1.红外对管模块用于实现对脉搏动作的感应，通过发射和接收红外线来实现；
2.处理模块主要用于对不规则的电压波形进行滤波和放大，形成规则的脉冲信号后进行输出并送入到单片机内部进行测量；
3.显示模块采用LCD1602液晶屏，通过该模块电路实现对脉搏测量结果以及报警阀值的高清晰度显示；
4.按键模块主要由机械按键组成，用于实现对报警阀值的设置；
5.GSM模块与单片机之间通过串口进行连接，主要用于实现将测得的结果发送到监测人手机上；
脉搏测量测试仪开始工作后，系统将首先通过单片机对参数设置管脚进行检测，当检测到相应按键被按动后，那么将对脉搏报警阀值进行设置，设置完毕后报警阀值将被保存在系统内部。随后进入正式的脉搏测量阶段，待测人员将手指夹于红外对管之间时，发射的红外线将被有一部分被红外蛋白吸收，吸收程度与脉搏动作成正比，脉搏动作时吸收最为强烈，因此在接收端将接收到忽大忽小的红外线，经过转换作用后将形成一段规则电压脉冲信号，通过单片机的GPIO管脚对该电压脉冲的周期进行测量后将测得该脉冲的频率值，经过换算后即可得到待测者测试的脉搏值，将该值与设定的正常范围进行比较，若超出正常范围，那么单片机将立即通过P2.0管脚输出高电平启动蜂鸣器进行报警。
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