单片机的脉搏精度测量仪的设计
目录
一、绪论 1
（二）课题研究的背景 1
（三）课题研究的意义 1
二、方案设计 2
（一）主芯片选择方案 2
（二）显示器的选择 2
（三）本课题设计要求 2
三、脉搏精度测量仪硬件的设计 3
（一）脉搏精度测量仪原理的设计 3
（二）脉搏精度测量仪的系统内部结构 3
（三）光电传感器检测的原理 4
（四）信号放大与整形 4
（五）振荡与复位电路 6
（六）单片机处理电路 7
四、软件设计 8
（一）主程序流程 8
（二）定时器中断流程 9
（三）外部中断程序 10
（四）程序说明 11
五、系统调试 11
（一）系统测试 11
（二）系统检验 11
结束语 13
致谢 13
参考文献 15
附录一 16
附录二 16
一、绪论
（一）课题的概述
本课题的研究题目是《基于单片机的脉搏精度测量仪的设计》，顾名思义，就是运用单片机，这种时下比较先进的可以承载在微型电子测量仪器上的一种方式。脉搏精度测量仪是一种用来检测脉搏跳动是否正常的仪器，它不像用在体育方面的一种耳脉测量，耳脉测量比较干净，它的传感器在使用的过程中会遭受比较严重的污染的可能性很小，但是有利也有弊，耳脉所测出来的脉搏受环境变化而变化，并且变化还比较大，弊大于利，所以在这样的情况下，即使它测量数据可能很准确，但是依然不方便采用。而脉搏精度测量仪，它利用脉搏的透光度来体现，并且不受外界干扰，只要在操作的时候避免强光以及被测试者处于正常的状态，这样的话，这种测量所用到的红外线接收二极管以及发射二极管在工作的时候才不会受到很大的影响，测试出来的结果在相对简单的环境维护下也相对准确。
（二）课题研究的背景
检测人体的生理特征亦或是检测患者的病理特点在当今医学界受到很大的关注，脉搏测量就是一种可以将患者与诊断相联系的一种高效的测量方式。中医方面的望闻问切就可以
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
扰，只要在操作的时候避免强光以及被测试者处于正常的状态，这样的话，这种测量所用到的红外线接收二极管以及发射二极管在工作的时候才不会受到很大的影响，测试出来的结果在相对简单的环境维护下也相对准确。
（二）课题研究的背景
检测人体的生理特征亦或是检测患者的病理特点在当今医学界受到很大的关注，脉搏测量就是一种可以将患者与诊断相联系的一种高效的测量方式。中医方面的望闻问切就可以看出脉诊这种方式在诊断病情里面占据的地位很高，并且脉诊是一种绿色诊断，它简单便利，无痛无创得到了患者们的接受，但是单单用医生手指的感觉来判断病人的病情又显得草率，毕竟这样说来的话，诊断没有科学依据，全部都是经验之谈，所以，将脉诊这种中国传统医学的诊断发扬光大就粗腰与时代接轨，与科技融合。
科技用于医疗检测方面的发展正在飞速进步，现在只要把简单的程序写入一个很小的工具，也就是单片机，就能够解决之前脉搏测量受外界很大影响的问题。更加方便大夫或护士对病人的病情做出准确的判定。本课题是基于在单片机之上的脉搏精度测量仪的设计，用了AT89C2051单片机作为测量仪的微处理器。医学方面的价值以及未来前景许多方面的发展都要依靠我们所采用的AT89C2051单片机，因为AT89C2051单片机会在简单的编程之后对从人体采集到的信息进行未处理。不过在多数情况下我们需要采集的信号正在被干扰着，就是处于一个有噪声的环境里面，我们使用传感器电路这一部分，所采集的低频弱信号和脉搏波信号是非常微弱的非电的人体生理信号,这时候采集来的信号就要输入到信号的放大和整形部分，也就是说采集来的这样的生理信号必须要经过放大和滤波器处理之后才能满足测试要求，在放大整形之后输出的电信号这时候才要经过单片机电路，最后在显示器上显示出来，本课题就是基于这样的背景下而产生的。
（三）课题研究的意义
人体脉搏传递出的信号中含有丰富的生理信息，从古至今的发展逐渐引起临床大夫的很大兴致，都想要达到更加便利、更加快捷、更加准确得达到脉搏数量的目的。用于医疗方面的电子仪器依仗着电子测量技术的发展也做了翻天覆地的变化，更加数字化，更加自动化。逐渐发展并且制成的脉搏精度测量仪性能挺好的，构造又比较简单，而且还拥有优良的的应用价值和推广价值。
二、方案设计
本次课题是基于单片机的脉搏精度测量仪的设计，单片机在脉搏跳动的时刻对经由传感器的采集与滤波放大整形而得出的信号进行处理，然后得到每分钟脉搏跳动的次数，最后详细的呈现在显示器上。医护人员就可以根据显示的情况，对病人进行一个较为准确的病情判断与诊治。
主芯片选择方案
主芯片的选择要从结构、经济、可操作性等几个方面来看：
方案一：PLC可以进行编程得到简单的结果，但是其价格在六百至两千不等，不太适合实现我的设计。
方案二：单片机作为核心控制器，结构、经济以及可操作性方面都满足要求。
所以咱们的选择单片机用做的设计的控制器是最好的方案。
（二）显示器的选择
方案一：数码管显示，使用的时候快速便捷，价格实惠，尤其是显示数据非常方便。但是它容易紊乱，当字体与数字同时显示的时候，需要控制的数码管比较多，软件程序要去控制他的话，相对而言比较难，在与实物连接的时候也容易产生错误，用这个作为显示器还是不太理想的
方案二：LCD1602显示器，用它显示字符会比较难一点，因为一个字符由点阵构成，不仅仅要在显示屏上找到相应的位置，而且要利用“0”、“1”相隔来体现哪里亮哪里不亮，这样才能组成一个乃至多个字符。但是因为内部控制器为单片机，所以他能一文本方式工作，只要找到相应位置，并且将光标定位住，也就是相应的代码实现就可以了，这时候的单片机还可以将采集到的温度传送到LCD用来显示。
综上所述，方案二可以实现温度上的差距的感应，也就是说可以更加灵敏得感应温度，采取方案二才更加利于我们设计的实现。
（三）本课题设计要求
本次设计的主要内容：
1、运用2051单片机作为控制器，然后输入显示以及信号处理进行控制。
2、对于传感器，使用广电脉搏传感器，它构造简单，并且具有叫较高的可靠性，抗干扰方面也比较强。
3、对其实施信号的放大和整形。
4、液晶屏上显示出实时的脉搏数。
完成这个设计后，对单片机方面以及其应用领域有了新的认知，基于单片机脉搏测量仪器就可以比较准确的测出我们要测的脉率。
三、脉搏精度测量仪硬件的设计
（一）脉搏精
一、绪论 1
（二）课题研究的背景 1
（三）课题研究的意义 1
二、方案设计 2
（一）主芯片选择方案 2
（二）显示器的选择 2
（三）本课题设计要求 2
三、脉搏精度测量仪硬件的设计 3
（一）脉搏精度测量仪原理的设计 3
（二）脉搏精度测量仪的系统内部结构 3
（三）光电传感器检测的原理 4
（四）信号放大与整形 4
（五）振荡与复位电路 6
（六）单片机处理电路 7
四、软件设计 8
（一）主程序流程 8
（二）定时器中断流程 9
（三）外部中断程序 10
（四）程序说明 11
五、系统调试 11
（一）系统测试 11
（二）系统检验 11
结束语 13
致谢 13
参考文献 15
附录一 16
附录二 16
一、绪论
（一）课题的概述
本课题的研究题目是《基于单片机的脉搏精度测量仪的设计》，顾名思义，就是运用单片机，这种时下比较先进的可以承载在微型电子测量仪器上的一种方式。脉搏精度测量仪是一种用来检测脉搏跳动是否正常的仪器，它不像用在体育方面的一种耳脉测量，耳脉测量比较干净，它的传感器在使用的过程中会遭受比较严重的污染的可能性很小，但是有利也有弊，耳脉所测出来的脉搏受环境变化而变化，并且变化还比较大，弊大于利，所以在这样的情况下，即使它测量数据可能很准确，但是依然不方便采用。而脉搏精度测量仪，它利用脉搏的透光度来体现，并且不受外界干扰，只要在操作的时候避免强光以及被测试者处于正常的状态，这样的话，这种测量所用到的红外线接收二极管以及发射二极管在工作的时候才不会受到很大的影响，测试出来的结果在相对简单的环境维护下也相对准确。
（二）课题研究的背景
检测人体的生理特征亦或是检测患者的病理特点在当今医学界受到很大的关注，脉搏测量就是一种可以将患者与诊断相联系的一种高效的测量方式。中医方面的望闻问切就可以
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
扰，只要在操作的时候避免强光以及被测试者处于正常的状态，这样的话，这种测量所用到的红外线接收二极管以及发射二极管在工作的时候才不会受到很大的影响，测试出来的结果在相对简单的环境维护下也相对准确。
（二）课题研究的背景
检测人体的生理特征亦或是检测患者的病理特点在当今医学界受到很大的关注，脉搏测量就是一种可以将患者与诊断相联系的一种高效的测量方式。中医方面的望闻问切就可以看出脉诊这种方式在诊断病情里面占据的地位很高，并且脉诊是一种绿色诊断，它简单便利，无痛无创得到了患者们的接受，但是单单用医生手指的感觉来判断病人的病情又显得草率，毕竟这样说来的话，诊断没有科学依据，全部都是经验之谈，所以，将脉诊这种中国传统医学的诊断发扬光大就粗腰与时代接轨，与科技融合。
科技用于医疗检测方面的发展正在飞速进步，现在只要把简单的程序写入一个很小的工具，也就是单片机，就能够解决之前脉搏测量受外界很大影响的问题。更加方便大夫或护士对病人的病情做出准确的判定。本课题是基于在单片机之上的脉搏精度测量仪的设计，用了AT89C2051单片机作为测量仪的微处理器。医学方面的价值以及未来前景许多方面的发展都要依靠我们所采用的AT89C2051单片机，因为AT89C2051单片机会在简单的编程之后对从人体采集到的信息进行未处理。不过在多数情况下我们需要采集的信号正在被干扰着，就是处于一个有噪声的环境里面，我们使用传感器电路这一部分，所采集的低频弱信号和脉搏波信号是非常微弱的非电的人体生理信号,这时候采集来的信号就要输入到信号的放大和整形部分，也就是说采集来的这样的生理信号必须要经过放大和滤波器处理之后才能满足测试要求，在放大整形之后输出的电信号这时候才要经过单片机电路，最后在显示器上显示出来，本课题就是基于这样的背景下而产生的。
（三）课题研究的意义
人体脉搏传递出的信号中含有丰富的生理信息，从古至今的发展逐渐引起临床大夫的很大兴致，都想要达到更加便利、更加快捷、更加准确得达到脉搏数量的目的。用于医疗方面的电子仪器依仗着电子测量技术的发展也做了翻天覆地的变化，更加数字化，更加自动化。逐渐发展并且制成的脉搏精度测量仪性能挺好的，构造又比较简单，而且还拥有优良的的应用价值和推广价值。
二、方案设计
本次课题是基于单片机的脉搏精度测量仪的设计，单片机在脉搏跳动的时刻对经由传感器的采集与滤波放大整形而得出的信号进行处理，然后得到每分钟脉搏跳动的次数，最后详细的呈现在显示器上。医护人员就可以根据显示的情况，对病人进行一个较为准确的病情判断与诊治。
主芯片选择方案
主芯片的选择要从结构、经济、可操作性等几个方面来看：
方案一：PLC可以进行编程得到简单的结果，但是其价格在六百至两千不等，不太适合实现我的设计。
方案二：单片机作为核心控制器，结构、经济以及可操作性方面都满足要求。
所以咱们的选择单片机用做的设计的控制器是最好的方案。
（二）显示器的选择
方案一：数码管显示，使用的时候快速便捷，价格实惠，尤其是显示数据非常方便。但是它容易紊乱，当字体与数字同时显示的时候，需要控制的数码管比较多，软件程序要去控制他的话，相对而言比较难，在与实物连接的时候也容易产生错误，用这个作为显示器还是不太理想的
方案二：LCD1602显示器，用它显示字符会比较难一点，因为一个字符由点阵构成，不仅仅要在显示屏上找到相应的位置，而且要利用“0”、“1”相隔来体现哪里亮哪里不亮，这样才能组成一个乃至多个字符。但是因为内部控制器为单片机，所以他能一文本方式工作，只要找到相应位置，并且将光标定位住，也就是相应的代码实现就可以了，这时候的单片机还可以将采集到的温度传送到LCD用来显示。
综上所述，方案二可以实现温度上的差距的感应，也就是说可以更加灵敏得感应温度，采取方案二才更加利于我们设计的实现。
（三）本课题设计要求
本次设计的主要内容：
1、运用2051单片机作为控制器，然后输入显示以及信号处理进行控制。
2、对于传感器，使用广电脉搏传感器，它构造简单，并且具有叫较高的可靠性，抗干扰方面也比较强。
3、对其实施信号的放大和整形。
4、液晶屏上显示出实时的脉搏数。
完成这个设计后，对单片机方面以及其应用领域有了新的认知，基于单片机脉搏测量仪器就可以比较准确的测出我们要测的脉率。
三、脉搏精度测量仪硬件的设计
（一）脉搏精
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