单片机的脉搏记录器设计
摘 要所谓的脉搏记录器指的是一种能够实现对待测者进行快速脉搏测试、测试结果自动进行保存、脉搏异常进行报警以及清晰显示等功能的电子系统，它通常由微处理器当作主控，本论文就以这个系统当作研究目标，通过对它的实现方法和关键问题进行构思和探讨，最终实现了一款使用STC89C51单片机来当作主控的脉搏记录器控制系统。本设计主要在系统硬件和软件结构两个层面分别对脉搏记录器控制系统的设计方案进行了描述，通过对LCD1602液晶屏电路、蜂鸣器报警电路和EEPROM电路设计等模块的电路原理图配置以及与单片机GPIO管脚相互间的相连，最后把各个子电路进行物理连接，形成了脉搏记录器系统的硬件骨架。在系统软件构建上，本课题主要通过对主程序和各个子程序的工作过程进行了流程图绘制，通过流程图的各个步骤演示来对软件代码的工作流程进行了描述。
目录
一、 引言
（一） 脉搏记录器的发展背景 2
（二） 脉搏记录器的国内外发展现状 3
（三） 本文主要研究内容 4
二、 方案设计及元器件选择 5
（一） 脉搏记录器的方案设计 6
（二） STC89C51单片机简介 7
（三） 红外对管器件简介 8
（四） LM358运算放大器简介 9
（五） 液晶显示器简介 10
（六） 有源蜂鸣器简介 11
（七） AT24C02型EEPROM简介 12
（八） 机械按键介绍 13
三、 系统硬件设计 14
（一） 最小系统电路设计 15
1. 复位电路配置 16
2. 时钟电路设计 17
（二） 脉搏检测电路设计 18
（三） 液晶显示电路设计 19
（四） 报警电路设计 20
（五） 脉搏记录电路设计 21
（六） 按键电路设计 22
四、 系统软件设计 23
（一） 脉搏记录器的主程序流程设计 24
（二） 液晶显示流程设计 25
（三） 报警流程设计 26
（四） 脉搏记录流程设计 27
1. 写入数据过程 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
28
2. 读取数据过程 29
总结 30
参考文献 31
致 谢 32
附录一 原理图 33
附录二 元件列表 34
附录三 程序 35
一、引言
（一）脉搏记录器的发展背景
以单片机芯片当作主控核心的脉搏记录器控制系统里面把以STC89C51单片机最小系统当作硬件电路系统中最为关键的一部分，在最小系统电路周围布置了各类传感器件、人机交互模块、液晶显示器和其它必要模块电路，通过C程序代码的构建，把以最高效的程序执行流程来对脉搏记录器系统的功效进行驱动。本论文把对脉搏记录器控制系统当作研究目标并应用了STC89C51单片机来作为这个系统的主控核心部分，通过软硬件系统的构建完成了一款具有一切预期功能指标的电子系统，本论文构建的这款脉搏记录器系统是对目前市场上现有产品成果的一次或多或少的增加，这次论文从课题确立到器材选取、从硬件设计再到软件设计，处处体现出了对现如今相关脉搏记录器系统研究现状的优化和提升。由于老式脉搏记录器控制系统在多次的使用过程中出现了众多不可避免的问题，研究人员正在持续积极探究解决这些存在问题的有效措施和可行办法，其中应用单片机等微处理器来当作控制器的脉搏记录器系统是最为妥善的一套措施，由于单片机是对程序语言的一种执行器件，因此它把全数根据工程师的思想进行工作，而较早期的脉搏记录器系统一切选用技术含量低的模拟技术或者机械结构作为主要架构，因此近似无法定期对系统进行优化，而控制器芯片的可更新程序特点则全数解决了这一重大方案缺陷。本论文通过这种类型的STC89C51单片机来完成本论文将要构建的这种型号的脉搏记录器系统将以高效的软件执行流程来对数据进行运算，并以人机交互体验感较佳的界面来实现使用者和系统之间的交流。以微处理器芯片等微处理器方案完成的崭新脉搏记录器系统是对传统脉搏记录器系统的一种全部革新换代，它将高速数据采集、高清度液晶显示以及智能传感器等崭新技术优秀的内部设计到了脉搏记录器控制系统中，这是传统脉搏记录器系统不可能实现的，尽管是在运行过程中出现很多错误，也不用担心该系统的质量，所以只需要对代码程序进行优化改进而且重新烧写就行了，这些特征都是传统脉搏记录器控制系统所无法比拟的。因为单片机具备多管脚性与此同时开发者能够通过程序语言对各引脚进行方便的控制，从而以主控芯片当作主控的脉搏记录器控制系统可以实现对很多总数的传感器件、电路模块的控制，不论是在功效还是效果方面，运行效果中的参数精度和性能丰富性都将被大幅度的提升。
（二）脉搏记录器的国内外发展现状
目前国际上都已上手了对脉搏记录器系统的核心设计发明研究技术，实现一款高性能的控制系统早已不再是问题，而眼下的主要问题焦点在于如何完成脉搏记录器系统的组网化和多传感器化，这两个问题的关键点在于通过当前快速发展的无线网络技术和智能传感器技术的植入，使得多个脉搏记录器控制系统相互间可以通过无线链路共享参数数据，完成相互之间的协同作业。纵观单片机技术的发展历程来看，这二十年间主控芯片在性能和处理速度上取得了长足的发展，而这些进步对于脉搏记录器系统的发展起到了至关重要的推动作用，至今日为止，微处理器芯片的发展速度一直没有停止过，在未来十年间，64位处理器芯片会被推出并且接近成熟，而微处理器作为脉搏记录器控制系统的核心芯片，这款器件的进步也将是脉搏记录器控制系统的发展。
（三）本文主要研究内容
本次论文将要完成的研究内容为，能够实现对脉搏进行快速测量并将测量结果保存在存储芯片中已被日后进行查阅，测量过程按照如下流程进行：
当待测者将指端夹于红外对管中间时，系统将自动开始进行快速的脉搏测量，3秒后通过液晶屏显示测量结果，如果测量结果不正常，那么将立即进行蜂鸣器报警，与此同时系统内通过驱动EEPROM芯片将测量结果进行保存。
二、方案设计及元器件选择
（一）脉搏记录器的方案设计
检测原理简介：首先待测指端夹紧于发射和接收器件之间，当发射模块发射固定强度的红外线穿透待测指端后，由于红外蛋白在发生脉搏动作前后对红外线的吸收程度不同，因此接收模块能够接收到不同强度的红外线，并且呈现周期效果，即固定强度的红外线穿透待测指端后的强度将忽大忽小，变大变小的频率与脉搏频率完全相同，这样只需要测量接收模块输出的电压频率即可完成脉搏的测量。
下列图片中的脉搏记录器控制系统框图反映的是本课题的整体设计思路，即通过STC89C51单片机芯片来当作控制器，在系统进入正式工作之后，它将不断把控制信号通过输出输入接口输出到LCD1602、有源蜂鸣器和AT24C02型EEPROM等电子元器件中，而且从这些电子元件中获得输入信号来进行运算，通过这些电子元器件组成的功能模块目标是：
1、发射模块和接收模块分别采用红外发射管和红外接收管来完成对红外线的发射和接收，这两个器件属于二极管；
2、整形模块采用滤波电路和LM358运放电路，通过这个电路对接收模块输出的微弱电压进行放大并进行杂波滤除；
3、按键电路用于实现对报警阀值的设置；
目录
一、 引言
（一） 脉搏记录器的发展背景 2
（二） 脉搏记录器的国内外发展现状 3
（三） 本文主要研究内容 4
二、 方案设计及元器件选择 5
（一） 脉搏记录器的方案设计 6
（二） STC89C51单片机简介 7
（三） 红外对管器件简介 8
（四） LM358运算放大器简介 9
（五） 液晶显示器简介 10
（六） 有源蜂鸣器简介 11
（七） AT24C02型EEPROM简介 12
（八） 机械按键介绍 13
三、 系统硬件设计 14
（一） 最小系统电路设计 15
1. 复位电路配置 16
2. 时钟电路设计 17
（二） 脉搏检测电路设计 18
（三） 液晶显示电路设计 19
（四） 报警电路设计 20
（五） 脉搏记录电路设计 21
（六） 按键电路设计 22
四、 系统软件设计 23
（一） 脉搏记录器的主程序流程设计 24
（二） 液晶显示流程设计 25
（三） 报警流程设计 26
（四） 脉搏记录流程设计 27
1. 写入数据过程 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
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2. 读取数据过程 29
总结 30
参考文献 31
致 谢 32
附录一 原理图 33
附录二 元件列表 34
附录三 程序 35
一、引言
（一）脉搏记录器的发展背景
以单片机芯片当作主控核心的脉搏记录器控制系统里面把以STC89C51单片机最小系统当作硬件电路系统中最为关键的一部分，在最小系统电路周围布置了各类传感器件、人机交互模块、液晶显示器和其它必要模块电路，通过C程序代码的构建，把以最高效的程序执行流程来对脉搏记录器系统的功效进行驱动。本论文把对脉搏记录器控制系统当作研究目标并应用了STC89C51单片机来作为这个系统的主控核心部分，通过软硬件系统的构建完成了一款具有一切预期功能指标的电子系统，本论文构建的这款脉搏记录器系统是对目前市场上现有产品成果的一次或多或少的增加，这次论文从课题确立到器材选取、从硬件设计再到软件设计，处处体现出了对现如今相关脉搏记录器系统研究现状的优化和提升。由于老式脉搏记录器控制系统在多次的使用过程中出现了众多不可避免的问题，研究人员正在持续积极探究解决这些存在问题的有效措施和可行办法，其中应用单片机等微处理器来当作控制器的脉搏记录器系统是最为妥善的一套措施，由于单片机是对程序语言的一种执行器件，因此它把全数根据工程师的思想进行工作，而较早期的脉搏记录器系统一切选用技术含量低的模拟技术或者机械结构作为主要架构，因此近似无法定期对系统进行优化，而控制器芯片的可更新程序特点则全数解决了这一重大方案缺陷。本论文通过这种类型的STC89C51单片机来完成本论文将要构建的这种型号的脉搏记录器系统将以高效的软件执行流程来对数据进行运算，并以人机交互体验感较佳的界面来实现使用者和系统之间的交流。以微处理器芯片等微处理器方案完成的崭新脉搏记录器系统是对传统脉搏记录器系统的一种全部革新换代，它将高速数据采集、高清度液晶显示以及智能传感器等崭新技术优秀的内部设计到了脉搏记录器控制系统中，这是传统脉搏记录器系统不可能实现的，尽管是在运行过程中出现很多错误，也不用担心该系统的质量，所以只需要对代码程序进行优化改进而且重新烧写就行了，这些特征都是传统脉搏记录器控制系统所无法比拟的。因为单片机具备多管脚性与此同时开发者能够通过程序语言对各引脚进行方便的控制，从而以主控芯片当作主控的脉搏记录器控制系统可以实现对很多总数的传感器件、电路模块的控制，不论是在功效还是效果方面，运行效果中的参数精度和性能丰富性都将被大幅度的提升。
（二）脉搏记录器的国内外发展现状
目前国际上都已上手了对脉搏记录器系统的核心设计发明研究技术，实现一款高性能的控制系统早已不再是问题，而眼下的主要问题焦点在于如何完成脉搏记录器系统的组网化和多传感器化，这两个问题的关键点在于通过当前快速发展的无线网络技术和智能传感器技术的植入，使得多个脉搏记录器控制系统相互间可以通过无线链路共享参数数据，完成相互之间的协同作业。纵观单片机技术的发展历程来看，这二十年间主控芯片在性能和处理速度上取得了长足的发展，而这些进步对于脉搏记录器系统的发展起到了至关重要的推动作用，至今日为止，微处理器芯片的发展速度一直没有停止过，在未来十年间，64位处理器芯片会被推出并且接近成熟，而微处理器作为脉搏记录器控制系统的核心芯片，这款器件的进步也将是脉搏记录器控制系统的发展。
（三）本文主要研究内容
本次论文将要完成的研究内容为，能够实现对脉搏进行快速测量并将测量结果保存在存储芯片中已被日后进行查阅，测量过程按照如下流程进行：
当待测者将指端夹于红外对管中间时，系统将自动开始进行快速的脉搏测量，3秒后通过液晶屏显示测量结果，如果测量结果不正常，那么将立即进行蜂鸣器报警，与此同时系统内通过驱动EEPROM芯片将测量结果进行保存。
二、方案设计及元器件选择
（一）脉搏记录器的方案设计
检测原理简介：首先待测指端夹紧于发射和接收器件之间，当发射模块发射固定强度的红外线穿透待测指端后，由于红外蛋白在发生脉搏动作前后对红外线的吸收程度不同，因此接收模块能够接收到不同强度的红外线，并且呈现周期效果，即固定强度的红外线穿透待测指端后的强度将忽大忽小，变大变小的频率与脉搏频率完全相同，这样只需要测量接收模块输出的电压频率即可完成脉搏的测量。
下列图片中的脉搏记录器控制系统框图反映的是本课题的整体设计思路，即通过STC89C51单片机芯片来当作控制器，在系统进入正式工作之后，它将不断把控制信号通过输出输入接口输出到LCD1602、有源蜂鸣器和AT24C02型EEPROM等电子元器件中，而且从这些电子元件中获得输入信号来进行运算，通过这些电子元器件组成的功能模块目标是：
1、发射模块和接收模块分别采用红外发射管和红外接收管来完成对红外线的发射和接收，这两个器件属于二极管；
2、整形模块采用滤波电路和LM358运放电路，通过这个电路对接收模块输出的微弱电压进行放大并进行杂波滤除；
3、按键电路用于实现对报警阀值的设置；
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