mcu的脉搏计设计与实现(附件)
本设计通过光电法对人体指尖的脉搏进行测量，并将测量信息送入单片机进行处理，最后通过数码管将测量结果显示出来。将对脉搏信号的检测模块，脉搏信息的处理模块，单片机，数码管显示模块等电路集成在一块电路板上，形成一个简易的脉搏测量仪，即整个电路采用控制器、脉搏信号采集、信号放大、波形整形电路、显示电路组成。这种测量仪具有精确度高，体积小，价格便宜，易于操作等特点，特别适合于个人使用和家庭使用，给人们的生活带来极大方便，让使用者第一时间对自己的身体状况有进一步的了解。关键词：脉搏；光电传感器；单片机；数码管目 录
1 概述 1
1.1 选题的背景和意义 1
1.2 脉搏测量计的应用和发展 2
2 脉搏测量计系统结构 2
2.1 光电脉搏测量计的结构 3
2.2 测量原理 4
2.3 光电脉搏测量计的特点 5
3 系统硬件设计 5
3.1 控制器 5
3.2 脉搏信号采集 8
3.3 信号放大 10
3.4 波形整形电路 11
3.5 显示电路 12
4 软件设计 17
4.1 程序流程图 17
4.2 程序程序流程图 18
4.3 定时器T0和T1的中断服务程序 18
4.4 程序清单 19
5 程序调试 22
5.1 系统硬件调试 22
5.2 系统调试 22
5.3 系统通电后的脉搏计状态 23
5.4 系统误差分析 24
结论 26
致谢 27
文献检索 28
附录 原理图 29
1 概述
1.1 选题的背景和意义
在经济飞速发展的现代社会，由于人类的生活水平不断提高，人们对自己的身体健康状况也越来越关注。随着科学技术逐步发展，接触信息技术在生命科学和信息科学中越来越广泛，各种新的脉搏计不断涌现，特别是电子脉搏计的测量变得更加方便。正常人的脉搏和心跳是一致的。正常的成人为55次每分钟到110次每分钟，大多数在 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
附录 原理图 29
1 概述
1.1 选题的背景和意义
在经济飞速发展的现代社会，由于人类的生活水平不断提高，人们对自己的身体健康状况也越来越关注。随着科学技术逐步发展，接触信息技术在生命科学和信息科学中越来越广泛，各种新的脉搏计不断涌现，特别是电子脉搏计的测量变得更加方便。正常人的脉搏和心跳是一致的。正常的成人为55次每分钟到110次每分钟，大多数在70-80次每分钟，平均值大概是为72次每分钟。老年人的脉搏缓慢，大约每分钟55次至60次每分钟，通常情况下，脉搏跳动正常。但是大多数人脉搏跳动次数差不多，不会出现交替现象。
脉搏跳动的节奏、压力强度等方面的信息，可以在很大程度上反映出人体的基本病理和健康状态。脉搏跳动的频率会随着人生病而改变，所以精确监测脉搏跳动次数是病人不可缺少的检查项目。中医触诊的最重要的方法，可以作为一种治疗疾病的重要方法。
心脏跳动时，由于心脏内部的心室一会儿舒张一会儿收缩，血管也会发生一会儿扩张一会儿回到原位的搏动。临界条件和脉冲率的数量会发生变化，尤其是在死亡之前更为明显【11】。医院的医生可以通过观察脉搏的变化来对病人诊断具体病情。
脉搏在中国2600年的临床实践，是中国传统的精华，但中药“看，闻，问，切”方法，受人为因素影响很大，第一，触诊是用手指感觉辨别脉冲特性的，医生会受到感觉，体验和表达的约束等许多主观因素后再对脉冲条件的判断时会受到很多影响；其次，这个手指触诊技巧很难完全掌握；此外，这种脉冲不能记录和保存，会影响脉冲的研究[1]。主要就是因为脉诊有这种主观性会超级大地影响它的精度与可操作性，所以中医脉诊发展和应用受到了其极大影响。为了弘扬中医脉诊的应用，促进和发展中医脉诊，我们把它和现代科学技术结合起来使它的诊断更科学，并且不具主观性。脉搏计的应用除了在医学领域如中医脉象，非侵入性心血管监测，脉率检测等外，商业上的运用也是在逐渐增加，如在使用脉冲测量仪器技术的健身器材心率测也是很流行的。由此可见，脉搏测量技术的不断革新，对于身体健康的检测是十分重要的。
1.2 脉搏测量计的应用与发展
科学技术日新月异的发展使得脉搏测量仪的功能越来越广泛，国内外已开发出不同
同类型和功能的测量装置，脉冲传感器的研究一直是其中的重点所在。人类历史上首次物理测量是对接触传感器的研究，接触式传感器研制的耳脉、指脉等测量仪也是各自有各自的好处。而静脉测量相对清洁，使用环境污染传感器相对较小，易于维护。但由于耳静脉是脆弱的，特别是因为季节性变化的干扰，对测量的影响很明显，尤其是周边天气温度导致得到非常不准确的结果。手指脉搏测量更加便捷，但更多的是因为手指上的汗腺以及手指套多年的使用，污染的积累将使测量灵敏度下降，像便携式电子血压计这种常见的监测仪器测量可以完成测量，但电子血压计使用加压橡胶气囊，每个测量都要求有压缩过程，由于加大压力的过程中会有不舒服和精度低的缺点所以我们也不选择。
现在国内外都致力于非接触式传感器的发展，这种传感器的一个重要特征是检测部分不侵入人体并不会造成创伤，并且测量精度高【20】。通常在体外完成测量，特别是在人的皮肤外不侵入肌体测量人的生理和物理参数，可以自动消弭自身系统的误差。
光电脉搏传感器是基于脉冲传感器的光电输出，和脉冲信号的脉冲信号，传输速率的监测。它的特点是结构简单、没有损害、精确度高并且可以循环使用。所有领域的临床医学通过使用脉搏测量计取得的效果都是很显著的，尤其是光电脉搏传感器。
人类体内心室具有规律的膨胀紧缩导致主动脉的舒张收缩，是以波的形式沿动脉主动脉根部系统传播，我们称之为脉搏波[5]。人们自己体内血管系统的生理、病理特点基本上都可以被脉搏波所体现的形态、速率、强度和节律这些方面的特征反映出来,因此在医学价值方面，对脉搏波的采集和处理极其重要【19】。从人类病理学信息的脉冲波是在临床诊断及治疗的基础上提取的，一直得到国内外医学界的重视。然而人们身体内部传达出来的讯息大多数是非常大声音下的很低频的弱信号,脉搏波信号一定属于非常低频的不是电生理信号，所以这些信号一定要经过放大和后级的滤波来满足我们采集的最低需求。
2 脉搏测量计系统结构
设计一个脉搏测量仪，我们通过收集人们的脉搏变化而改变的生物信号，如脉搏的节奏，脉搏跳动产生的压力强度等，而后再将生物信号通过特定的方法来转变成物理信号[8]。人体的脉搏变化可以由些物理信号来表达，最后，我们就可以通过这个方法得到每分钟脉搏次数。在设计硬件时，正常的物理信号其实是由电压的变化产生的，有了如今这个清晰具体的计划路线，我关于脉搏计的设计课题就可以开始动手操作了
2.1 光电脉搏测量计的结构
光电脉搏测量计实现的基本原理是利用光电传感器来做转换的元素，然后收集转化所需的信号得到的红外线，最后用各种电子仪表进行测量和显示得到最终的需要的结果。本次设计的基本组成部分主要包括：光电传感器、单片机电路、信号处理、液晶显示和电源五个部分[2]。
1．光电传感器
（3）P0串口：P0口是地址/数据（I
1 概述 1
1.1 选题的背景和意义 1
1.2 脉搏测量计的应用和发展 2
2 脉搏测量计系统结构 2
2.1 光电脉搏测量计的结构 3
2.2 测量原理 4
2.3 光电脉搏测量计的特点 5
3 系统硬件设计 5
3.1 控制器 5
3.2 脉搏信号采集 8
3.3 信号放大 10
3.4 波形整形电路 11
3.5 显示电路 12
4 软件设计 17
4.1 程序流程图 17
4.2 程序程序流程图 18
4.3 定时器T0和T1的中断服务程序 18
4.4 程序清单 19
5 程序调试 22
5.1 系统硬件调试 22
5.2 系统调试 22
5.3 系统通电后的脉搏计状态 23
5.4 系统误差分析 24
结论 26
致谢 27
文献检索 28
附录 原理图 29
1 概述
1.1 选题的背景和意义
在经济飞速发展的现代社会，由于人类的生活水平不断提高，人们对自己的身体健康状况也越来越关注。随着科学技术逐步发展，接触信息技术在生命科学和信息科学中越来越广泛，各种新的脉搏计不断涌现，特别是电子脉搏计的测量变得更加方便。正常人的脉搏和心跳是一致的。正常的成人为55次每分钟到110次每分钟，大多数在 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
附录 原理图 29
1 概述
1.1 选题的背景和意义
在经济飞速发展的现代社会，由于人类的生活水平不断提高，人们对自己的身体健康状况也越来越关注。随着科学技术逐步发展，接触信息技术在生命科学和信息科学中越来越广泛，各种新的脉搏计不断涌现，特别是电子脉搏计的测量变得更加方便。正常人的脉搏和心跳是一致的。正常的成人为55次每分钟到110次每分钟，大多数在70-80次每分钟，平均值大概是为72次每分钟。老年人的脉搏缓慢，大约每分钟55次至60次每分钟，通常情况下，脉搏跳动正常。但是大多数人脉搏跳动次数差不多，不会出现交替现象。
脉搏跳动的节奏、压力强度等方面的信息，可以在很大程度上反映出人体的基本病理和健康状态。脉搏跳动的频率会随着人生病而改变，所以精确监测脉搏跳动次数是病人不可缺少的检查项目。中医触诊的最重要的方法，可以作为一种治疗疾病的重要方法。
心脏跳动时，由于心脏内部的心室一会儿舒张一会儿收缩，血管也会发生一会儿扩张一会儿回到原位的搏动。临界条件和脉冲率的数量会发生变化，尤其是在死亡之前更为明显【11】。医院的医生可以通过观察脉搏的变化来对病人诊断具体病情。
脉搏在中国2600年的临床实践，是中国传统的精华，但中药“看，闻，问，切”方法，受人为因素影响很大，第一，触诊是用手指感觉辨别脉冲特性的，医生会受到感觉，体验和表达的约束等许多主观因素后再对脉冲条件的判断时会受到很多影响；其次，这个手指触诊技巧很难完全掌握；此外，这种脉冲不能记录和保存，会影响脉冲的研究[1]。主要就是因为脉诊有这种主观性会超级大地影响它的精度与可操作性，所以中医脉诊发展和应用受到了其极大影响。为了弘扬中医脉诊的应用，促进和发展中医脉诊，我们把它和现代科学技术结合起来使它的诊断更科学，并且不具主观性。脉搏计的应用除了在医学领域如中医脉象，非侵入性心血管监测，脉率检测等外，商业上的运用也是在逐渐增加，如在使用脉冲测量仪器技术的健身器材心率测也是很流行的。由此可见，脉搏测量技术的不断革新，对于身体健康的检测是十分重要的。
1.2 脉搏测量计的应用与发展
科学技术日新月异的发展使得脉搏测量仪的功能越来越广泛，国内外已开发出不同
同类型和功能的测量装置，脉冲传感器的研究一直是其中的重点所在。人类历史上首次物理测量是对接触传感器的研究，接触式传感器研制的耳脉、指脉等测量仪也是各自有各自的好处。而静脉测量相对清洁，使用环境污染传感器相对较小，易于维护。但由于耳静脉是脆弱的，特别是因为季节性变化的干扰，对测量的影响很明显，尤其是周边天气温度导致得到非常不准确的结果。手指脉搏测量更加便捷，但更多的是因为手指上的汗腺以及手指套多年的使用，污染的积累将使测量灵敏度下降，像便携式电子血压计这种常见的监测仪器测量可以完成测量，但电子血压计使用加压橡胶气囊，每个测量都要求有压缩过程，由于加大压力的过程中会有不舒服和精度低的缺点所以我们也不选择。
现在国内外都致力于非接触式传感器的发展，这种传感器的一个重要特征是检测部分不侵入人体并不会造成创伤，并且测量精度高【20】。通常在体外完成测量，特别是在人的皮肤外不侵入肌体测量人的生理和物理参数，可以自动消弭自身系统的误差。
光电脉搏传感器是基于脉冲传感器的光电输出，和脉冲信号的脉冲信号，传输速率的监测。它的特点是结构简单、没有损害、精确度高并且可以循环使用。所有领域的临床医学通过使用脉搏测量计取得的效果都是很显著的，尤其是光电脉搏传感器。
人类体内心室具有规律的膨胀紧缩导致主动脉的舒张收缩，是以波的形式沿动脉主动脉根部系统传播，我们称之为脉搏波[5]。人们自己体内血管系统的生理、病理特点基本上都可以被脉搏波所体现的形态、速率、强度和节律这些方面的特征反映出来,因此在医学价值方面，对脉搏波的采集和处理极其重要【19】。从人类病理学信息的脉冲波是在临床诊断及治疗的基础上提取的，一直得到国内外医学界的重视。然而人们身体内部传达出来的讯息大多数是非常大声音下的很低频的弱信号,脉搏波信号一定属于非常低频的不是电生理信号，所以这些信号一定要经过放大和后级的滤波来满足我们采集的最低需求。
2 脉搏测量计系统结构
设计一个脉搏测量仪，我们通过收集人们的脉搏变化而改变的生物信号，如脉搏的节奏，脉搏跳动产生的压力强度等，而后再将生物信号通过特定的方法来转变成物理信号[8]。人体的脉搏变化可以由些物理信号来表达，最后，我们就可以通过这个方法得到每分钟脉搏次数。在设计硬件时，正常的物理信号其实是由电压的变化产生的，有了如今这个清晰具体的计划路线，我关于脉搏计的设计课题就可以开始动手操作了
2.1 光电脉搏测量计的结构
光电脉搏测量计实现的基本原理是利用光电传感器来做转换的元素，然后收集转化所需的信号得到的红外线，最后用各种电子仪表进行测量和显示得到最终的需要的结果。本次设计的基本组成部分主要包括：光电传感器、单片机电路、信号处理、液晶显示和电源五个部分[2]。
1．光电传感器
（3）P0串口：P0口是地址/数据（I
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