单片机的脉搏测量仪设计
目 录
一、 引言 1
（一） 脉搏测量仪的发展背景 1
（二） 脉搏测量仪的国内外研究现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 元器件介绍及设计方案 3
（一） 单片机 3
（二） LCD1602液晶屏 4
（三） 红外对管模块 5
（四） 设计方案 5
三、 硬件系统设计 7
（一） 单片机最小系统 7
（二） 显示模块 8
（三） 报警模块 9
（四） 红外对管模块 9
四、 软件系统设计 11
（一） 主程序 11
（二） 显示子程序 12
五、系统仿真调试 13
六、总结与展望 17
致 谢 18
参考文献 19
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23
引言
脉搏测量仪的发展背景
人们的生活质量在科技和经济迅速发展后得到了大幅度的提升，然而很多健康问题却在不断地威胁着人类的健康，比如说糖尿病、肥胖等富态病大多是由于人们不注重健康的生活方式导致的。在威胁人类健康的一些疾病中，心脑血管疾病是最为严重的一种，由它引起的人类死亡每年都居高不下，如果人类能够时常关注自身状况，这些疾病就会很容易的远离人类。对于应对心脑血管疾病，长期按时的对脉搏进行测量是一个切实有效的办法，因为这样一方面能够时时提醒人们要关注自身的健康状况，另一方面人们能够定期测量到自身的心率，从而能够根据心率值的情况合理调整自己的生活规律，使得疾病能够远离人们，因 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
此本文提出对脉搏测量仪研究的课题，通过自身所掌握的专业知识为人类健康付出一份力。
红外脉搏测量仪控制系统是一种能够实现人体脉搏频率自动测量的自动控制系统，这种系统主要由脉搏传感器、显示器、微处理器、报警模块以及按键等模块组成。脉搏测量在中西医中都被使用到，只是在中医中被称为“号脉”，在西医中主要通过电子仪器进行测量，可见脉搏测量在医学中的重要性。在中医中，老中医通过手指感应患者的动脉跳动来大致计算患者的心跳规律以及脉搏数，这可谓是传统的脉搏测试方法。而一切都借助电子仪器进行测量的西医，其医学的发展是受益于电子技术的，当单片机以及传感器技术还不是很成熟时，西方医学还不能直接对人体脉搏、X光或者B超等进行测量。随着电子技术以及超大规模集成电路的迅速发展，人们已经能够将成千上万个电子元件集成在指甲大小的硅片上了，推动了自动控制技术和智能技术走向成熟。最早的电子脉搏测量仪是基于血管的压力改变来显示的，由于心脏在跳动时将血液压进动脉后，血管的压力迅速提升，而当血液流过后的一小段时间，血管压力又降低到较低水平，接着心脏再次将血液压进动动脉，血管压力再次提升，这样通过测量血管的压力变化频率就能够直接得到脉搏的频率，设计人员将高灵敏度的压力传感器置于皮肤表面，测量皮肤表层血管的压力变化，这样就直接得到了心率值。这种测试方法不会对皮肤造成影响，但是由于皮肤表面的血管较少并且血管较细，因此血管压力非常微弱，对压力传感器的要求极高，因此测量出的结果准确度不是很高。在人类发现红外线后，科学家发现当红外线穿过血管后，不同血压的血管对红外线的吸收程度不同，当血压大时，血液能够极大程度地吸收红外线，而血压小时，血液对红外线的吸收现象非常微弱。通过这个现象，设计人员迅速设计出了通过红外线测量人体脉搏的方法，这种方法主要通过发射红外线，接受红外线，并测量接收到的红外线强度，从而直接测量人体脉搏频率。本课题提出采用红外对管作为脉搏测试探头的方法，实现对人体脉搏的测量。
脉搏测量仪的国内外研究现状
目前国内外对于高性能脉搏测量仪的研究非常火热，这是由于人类提升了对健康关注的意识。脉搏测量仪目前正朝着远程化以及微型化发展，在远程化方面，主要是为了实现将脉搏测试结果通过GSM模块等远程通信模块植入到脉搏测试系统中，实现家人对患者健康状况的实时了解；在微型化方面，主要依靠超大规模集成电路技术，大大减小脉搏测量仪的体积，达到能够随身携带，24小时监测的目标。
本文主要研究内容
本文以基于单片机的脉搏测量仪控制系统为研究目标，设计了一款能够实现脉搏快速测量的电子控制系统，在文章第一章，主要对脉搏测量仪系统的发展背景和国内外发展现状进行了描述，第二章对系统的设计方案以及元器件进行了选择和介绍，文章的第三章对硬件系统进行了设计，第四章主要对软件系统进行了设计。
元器件介绍及设计方案
单片机
虽然大多数52单片机内部资源比较匮乏，比如很少有集成ADC、DAC或者SPI模块，但是其内部集成的16为计时器、UART以及中断等功能已经足够使用，并且像SPI以及IIC这种接口都可以通过软件方式模拟，因此这不但节省了系统的开发成本，又能够结合自身的学习情况来顺利进行单片机系统的设计，这是很重要的。在52系列单片机中，台湾宏晶公司推出的STC89C52是近年来比较常用的一款芯片，它采用RISC最简指令集，这同其他52单片机一样，并且管脚排列以及封装形式都是相同的，因此不同型号的52单片机互换可行性很高。在开发环境方面，STC89C52单片机的开发平台使用英国ARM公司的Keil软件进行开发，这款软件非常精简，但是功能齐全，集代码编写、调试以及仿真等多种功能于一身，在该平台上能够实现52单片机开过过程中所需要的所有功能，并且Keil还可以同Proteus软件一起实现系统的联合仿真，开发者通过仿真可以看到系统的实际效果，因此综合上述理由，STC89C52单片机较为适合作为本系统的主控芯片。
若以系统的功耗作为主要考核目标，那么德州仪器公司生产的MSP430系列单片机绝对是当之无愧的首选，430单片机内部集成了4种低功耗模式，当系统不在正式工作时，可使其进入低功耗，当再次工作时，430单片机能瞬间恢复到正常工作中来，因此如果使用单片机作为本系统的主控芯片，能够结合其低功耗模式将系统的功耗降到最低。在MSP430单片机的内部资源方面，大多数430单片机内部不但集成了定时器、UART以及丰富的管脚中断，并且还具有ADC、DAC以及DMA等功能，这些资源的集成能够将系统的开发变得高效稳定，并且节省硬件系统的开发空间。在MSP430单片机的开发环境方面，它是以UIAR公司或者德州仪器公司推出的CCS作为开发环境，这两款开发环境规模较大，在使用时需要配置工程文件，相对于52单片机的Keil软件来说较为复杂，如果初次使用，会让开发者摸不着头脑。另外不得不说的是，MSP430单片机采用的指令集与52单片机不同，需要配置的寄存器数量也较多，对于没有开发经验的我来说，MSP430单片机虽然性能高，但是在短暂的毕业设计中如果不得其法，它将变得不再美好。
一、 引言 1
（一） 脉搏测量仪的发展背景 1
（二） 脉搏测量仪的国内外研究现状 2
（三） 本文主要研究内容 2
二、 元器件介绍及设计方案 3
（一） 单片机 3
（二） LCD1602液晶屏 4
（三） 红外对管模块 5
（四） 设计方案 5
三、 硬件系统设计 7
（一） 单片机最小系统 7
（二） 显示模块 8
（三） 报警模块 9
（四） 红外对管模块 9
四、 软件系统设计 11
（一） 主程序 11
（二） 显示子程序 12
五、系统仿真调试 13
六、总结与展望 17
致 谢 18
参考文献 19
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23
引言
脉搏测量仪的发展背景
人们的生活质量在科技和经济迅速发展后得到了大幅度的提升，然而很多健康问题却在不断地威胁着人类的健康，比如说糖尿病、肥胖等富态病大多是由于人们不注重健康的生活方式导致的。在威胁人类健康的一些疾病中，心脑血管疾病是最为严重的一种，由它引起的人类死亡每年都居高不下，如果人类能够时常关注自身状况，这些疾病就会很容易的远离人类。对于应对心脑血管疾病，长期按时的对脉搏进行测量是一个切实有效的办法，因为这样一方面能够时时提醒人们要关注自身的健康状况，另一方面人们能够定期测量到自身的心率，从而能够根据心率值的情况合理调整自己的生活规律，使得疾病能够远离人们，因 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
此本文提出对脉搏测量仪研究的课题，通过自身所掌握的专业知识为人类健康付出一份力。
红外脉搏测量仪控制系统是一种能够实现人体脉搏频率自动测量的自动控制系统，这种系统主要由脉搏传感器、显示器、微处理器、报警模块以及按键等模块组成。脉搏测量在中西医中都被使用到，只是在中医中被称为“号脉”，在西医中主要通过电子仪器进行测量，可见脉搏测量在医学中的重要性。在中医中，老中医通过手指感应患者的动脉跳动来大致计算患者的心跳规律以及脉搏数，这可谓是传统的脉搏测试方法。而一切都借助电子仪器进行测量的西医，其医学的发展是受益于电子技术的，当单片机以及传感器技术还不是很成熟时，西方医学还不能直接对人体脉搏、X光或者B超等进行测量。随着电子技术以及超大规模集成电路的迅速发展，人们已经能够将成千上万个电子元件集成在指甲大小的硅片上了，推动了自动控制技术和智能技术走向成熟。最早的电子脉搏测量仪是基于血管的压力改变来显示的，由于心脏在跳动时将血液压进动脉后，血管的压力迅速提升，而当血液流过后的一小段时间，血管压力又降低到较低水平，接着心脏再次将血液压进动动脉，血管压力再次提升，这样通过测量血管的压力变化频率就能够直接得到脉搏的频率，设计人员将高灵敏度的压力传感器置于皮肤表面，测量皮肤表层血管的压力变化，这样就直接得到了心率值。这种测试方法不会对皮肤造成影响，但是由于皮肤表面的血管较少并且血管较细，因此血管压力非常微弱，对压力传感器的要求极高，因此测量出的结果准确度不是很高。在人类发现红外线后，科学家发现当红外线穿过血管后，不同血压的血管对红外线的吸收程度不同，当血压大时，血液能够极大程度地吸收红外线，而血压小时，血液对红外线的吸收现象非常微弱。通过这个现象，设计人员迅速设计出了通过红外线测量人体脉搏的方法，这种方法主要通过发射红外线，接受红外线，并测量接收到的红外线强度，从而直接测量人体脉搏频率。本课题提出采用红外对管作为脉搏测试探头的方法，实现对人体脉搏的测量。
脉搏测量仪的国内外研究现状
目前国内外对于高性能脉搏测量仪的研究非常火热，这是由于人类提升了对健康关注的意识。脉搏测量仪目前正朝着远程化以及微型化发展，在远程化方面，主要是为了实现将脉搏测试结果通过GSM模块等远程通信模块植入到脉搏测试系统中，实现家人对患者健康状况的实时了解；在微型化方面，主要依靠超大规模集成电路技术，大大减小脉搏测量仪的体积，达到能够随身携带，24小时监测的目标。
本文主要研究内容
本文以基于单片机的脉搏测量仪控制系统为研究目标，设计了一款能够实现脉搏快速测量的电子控制系统，在文章第一章，主要对脉搏测量仪系统的发展背景和国内外发展现状进行了描述，第二章对系统的设计方案以及元器件进行了选择和介绍，文章的第三章对硬件系统进行了设计，第四章主要对软件系统进行了设计。
元器件介绍及设计方案
单片机
虽然大多数52单片机内部资源比较匮乏，比如很少有集成ADC、DAC或者SPI模块，但是其内部集成的16为计时器、UART以及中断等功能已经足够使用，并且像SPI以及IIC这种接口都可以通过软件方式模拟，因此这不但节省了系统的开发成本，又能够结合自身的学习情况来顺利进行单片机系统的设计，这是很重要的。在52系列单片机中，台湾宏晶公司推出的STC89C52是近年来比较常用的一款芯片，它采用RISC最简指令集，这同其他52单片机一样，并且管脚排列以及封装形式都是相同的，因此不同型号的52单片机互换可行性很高。在开发环境方面，STC89C52单片机的开发平台使用英国ARM公司的Keil软件进行开发，这款软件非常精简，但是功能齐全，集代码编写、调试以及仿真等多种功能于一身，在该平台上能够实现52单片机开过过程中所需要的所有功能，并且Keil还可以同Proteus软件一起实现系统的联合仿真，开发者通过仿真可以看到系统的实际效果，因此综合上述理由，STC89C52单片机较为适合作为本系统的主控芯片。
若以系统的功耗作为主要考核目标，那么德州仪器公司生产的MSP430系列单片机绝对是当之无愧的首选，430单片机内部集成了4种低功耗模式，当系统不在正式工作时，可使其进入低功耗，当再次工作时，430单片机能瞬间恢复到正常工作中来，因此如果使用单片机作为本系统的主控芯片，能够结合其低功耗模式将系统的功耗降到最低。在MSP430单片机的内部资源方面，大多数430单片机内部不但集成了定时器、UART以及丰富的管脚中断，并且还具有ADC、DAC以及DMA等功能，这些资源的集成能够将系统的开发变得高效稳定，并且节省硬件系统的开发空间。在MSP430单片机的开发环境方面，它是以UIAR公司或者德州仪器公司推出的CCS作为开发环境，这两款开发环境规模较大，在使用时需要配置工程文件，相对于52单片机的Keil软件来说较为复杂，如果初次使用，会让开发者摸不着头脑。另外不得不说的是，MSP430单片机采用的指令集与52单片机不同，需要配置的寄存器数量也较多，对于没有开发经验的我来说，MSP430单片机虽然性能高，但是在短暂的毕业设计中如果不得其法，它将变得不再美好。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzkxyjs/2067.html
