单片机脉搏计数器的设计和制作
目 录
引 言 1
（一) 目的和意义 1
（二）前景和应用 1
一、系统结构 2
（一）光电脉搏计数器的结构 2
（二）光电脉搏计数器的工作原理 2
（三）光电脉搏计数器的特点 3
二、 基本元器件介绍 3
（一）STC89C52简介 4
（二）光电传感器简介 5
（三）液晶模块简介 5
三、 基本结构模块 6
（一）USB电源电路 6
（二）信号采集电路 6
（三）信号放大滤波电路 6
（四）放大整形部分 7
（五）单片机最小系统电路 8
四、软件系统 8
（一）主程序流程 8
（二）定时器中断程序流程 9
（三）INT中断程序流程 10
（四）软件说明 11
五、系统调试 12
（一）系统仿真 12
（二）系统调试 13
（三）调试数据论证 14
总结 14
附录一：系统整体原理图 15
附录二：PCB原理图 18
附录三：实物正面图 18
附录四：实物背面图 19
附录五：元件清单 20
附录六：系统源程序 21
参考文献 28
结束语 29引 言
脉搏是反映人体信息的重要依据，在我国古代号脉一直是我国古代中医治疗疾病的根本手段，用过对医生手指触摸人体脉搏，感知出人体的生理特征信息，由此判断出此人是否患有疾病，且疾病是否严重，严重 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
到什么层度，该如何对症治疗。经过几千年的发展，尽管西医在当今社会占据主导地位，但西医的发展也离不开观察人体脉搏跳动来获得病人身体特征的信息。现代随着先进医学仪器的发展，脉搏不单单只会靠号脉或者其他非直观方式得出，现在很多一起可以直接的直观的显示出脉搏的跳动波形，频率。在医学上的重要分量，可想而知。
现在虽然许多脉搏特征可以靠医院的设备反应出来，但是由于那些机器设备笨重，体积大，而且成本高，使得我们普通人不能经常的使用，来检查自己的身体。脉搏测数器就体现的它成本低，使用方便的特点。这样得出的数据可以使我们在平时的时候，通过数据来判断我们脉搏生理特征情况。
许多民族都通过类似的手段去研究病情，脉搏呈现出的形态、波幅、波速和周期等综合信息。在很大程度上反应了人体重要的生理信息，具有重要的医用价值。这样看来，脉搏计数器的重要性就可想而知了。
（一）目的和意义
现今世界，心血管疾病不仅仅只是中老年人的杀手，已经有越来越年轻化的趋势，脉搏跳动频率是对检查心血管疾病的一个重要依据，它所包含的人体重要的生理信息。
设计中咱们所用系统是把脉搏信号转化成为电信号的一种装置，信号处理过后后，在利用AT89C51单片机来测量人在一分钟内跳动的脉搏数，然后心率会在显示器上显示出来，这样就能方便、准确、快速地检测测量心率的读数。这样的脉搏测量系统不但性能良好，而且性价比高，结构简单，还有就是输出显示稳定，非常适应我们普通老百姓使用。
现在的脉搏测数器不仅仅是医学上得到应用，在商界的应用更是不断的得到拓展，比如我们熟知的健身中心，就大规模的使用这种测数器。
（二）前景和应用
科学技术的发展，在脉搏测数器上面也有较高的要求了，在不同的领域方面，科学工作者们也相继研制出来不同类型的脉搏测数器。但是其中的脉搏传感器的研究是目前来说较为新颖突出的。此类脉搏测数器刚开始的时候只是用于体育测试中的脉搏测量，在研究接触式传感器方面，多种脉搏测数器的效果并不是特别理想，限制条件较多，尤其是季节变化时候，测的得信号极易受环境的影响，比如温度的影响，湿度的影响，光线强弱的影响，这样造成所测的的结果不精确。，本设计的脉搏测数器，主要是通过人体动脉血液流动，所具有的透光性来测量的，当人体血液流动，经过血管稀薄程度不同，发生的光信号也会产生变化，这样的信号可以直接反应出人体的血液流动情况，从而也就可以把人体脉搏跳动情况直接反应出来。
采用这种原理设计的脉搏计数器，所受影响小，稳定性高，未来具有很大的市场价值。
一. 系统结构
脉搏计数器的设计的前提要求是要首先采集到人体的生物信号，将采集到的生物信号转化为物理信号，接下来就是让这些物理信号能够反映出人体的脉搏变化特征，当然也就是每分钟人体的脉搏跳动次数，这就需要相应的硬件来实现这些变化并储存，其实这些也就是电压变化，
（一）光电脉搏计数器的结构
光电脉搏系统不仅仅是由信号处理系统、光电传感器系统、数码管显示系统组成还有单片机电路系统、电源等部分体系构成的。
1．信号处理
其意义是光电传感器处理后将低频信号模拟电路收集起来。
2．光电传感器
这种装置的主要功能是把非电量转化为电量，这其中的结构主要是由红外发射二极管和接收三极管所组成。
3．数码显示
将计算出结果用数码管来显示，便于读出数据。
4. 单片机电路
对数据进行运算处理等等
5. 电源
电源也可以是5V到9V的交流电源或直流电源。
（二）光电脉搏计数器的工作原理
本设计所采用STC89C52单片机为系统的控制核心元件，可以实现脉搏计数器的基本功能。如图1所示硬件框图：
（三）光电脉搏计数器的特点
与传统的脉搏计数器相比而言，本设计的光电式脉搏测数器具有如下特点：
1. 探测部分不损伤机体，安全性好。
2. 传感器可以反复多次使用速度快，效率高。
3. 适用电压为4-5的直流电压，使用方便。
4. 性能稳定、磨损较小、寿命长、维修简单方便
图1 硬件框图
。
二． 基本元器件介绍
（一）STC89C52简介
STC89C52是一种低功耗、高性能的微控制器，具有4K在系统中闪速存储器的功能。在单片机芯片来说，拥有灵巧的8 位CPU处理器 和4K在系统中闪速存储器，使得STC89C52在众多嵌入式的控制应用系统中，提供脉搏测数器的高灵活。如图2所示。
1. 8 位的微处理器(CPU)。
图7信号放大滤波电路
（四）放大整形部分
虽然经过放大滤波后的脉搏信号，但仍是不规则的脉冲信号，而且常常有低频信号的干扰，采用的设计不能满足电路部分，因此我们要采用整形电路，在本设计中所使用的是滞回电压比较器，如图8所示，这样做是为了提高其抗干扰的能力。集成运放采用了LM358，除此之外LM358还接上了一个LED用作指示脉搏跳动的状态。
图8 放大整形电路
（五）单片机最小系统电路
图9为单片机最小系统电路图，单片机最小系统有单片机、复位电路、时钟电路构成，时钟电路选用了12MHZ的晶振提供时钟，其作用是为单片机提供一个时间基准信号，执行一条基本指令时间通常被称为一个机器周期，单片机的复位电路，复位键按下以后，单片机可以恢复到之前的初始状态。图中10K排阻为P0口的上拉电阻，由于P0口跟其他IO结构不一样为漏极开路的结构，因此要加上拉电阻才能正常使用
引 言 1
（一) 目的和意义 1
（二）前景和应用 1
一、系统结构 2
（一）光电脉搏计数器的结构 2
（二）光电脉搏计数器的工作原理 2
（三）光电脉搏计数器的特点 3
二、 基本元器件介绍 3
（一）STC89C52简介 4
（二）光电传感器简介 5
（三）液晶模块简介 5
三、 基本结构模块 6
（一）USB电源电路 6
（二）信号采集电路 6
（三）信号放大滤波电路 6
（四）放大整形部分 7
（五）单片机最小系统电路 8
四、软件系统 8
（一）主程序流程 8
（二）定时器中断程序流程 9
（三）INT中断程序流程 10
（四）软件说明 11
五、系统调试 12
（一）系统仿真 12
（二）系统调试 13
（三）调试数据论证 14
总结 14
附录一：系统整体原理图 15
附录二：PCB原理图 18
附录三：实物正面图 18
附录四：实物背面图 19
附录五：元件清单 20
附录六：系统源程序 21
参考文献 28
结束语 29引 言
脉搏是反映人体信息的重要依据，在我国古代号脉一直是我国古代中医治疗疾病的根本手段，用过对医生手指触摸人体脉搏，感知出人体的生理特征信息，由此判断出此人是否患有疾病，且疾病是否严重，严重 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
到什么层度，该如何对症治疗。经过几千年的发展，尽管西医在当今社会占据主导地位，但西医的发展也离不开观察人体脉搏跳动来获得病人身体特征的信息。现代随着先进医学仪器的发展，脉搏不单单只会靠号脉或者其他非直观方式得出，现在很多一起可以直接的直观的显示出脉搏的跳动波形，频率。在医学上的重要分量，可想而知。
现在虽然许多脉搏特征可以靠医院的设备反应出来，但是由于那些机器设备笨重，体积大，而且成本高，使得我们普通人不能经常的使用，来检查自己的身体。脉搏测数器就体现的它成本低，使用方便的特点。这样得出的数据可以使我们在平时的时候，通过数据来判断我们脉搏生理特征情况。
许多民族都通过类似的手段去研究病情，脉搏呈现出的形态、波幅、波速和周期等综合信息。在很大程度上反应了人体重要的生理信息，具有重要的医用价值。这样看来，脉搏计数器的重要性就可想而知了。
（一）目的和意义
现今世界，心血管疾病不仅仅只是中老年人的杀手，已经有越来越年轻化的趋势，脉搏跳动频率是对检查心血管疾病的一个重要依据，它所包含的人体重要的生理信息。
设计中咱们所用系统是把脉搏信号转化成为电信号的一种装置，信号处理过后后，在利用AT89C51单片机来测量人在一分钟内跳动的脉搏数，然后心率会在显示器上显示出来，这样就能方便、准确、快速地检测测量心率的读数。这样的脉搏测量系统不但性能良好，而且性价比高，结构简单，还有就是输出显示稳定，非常适应我们普通老百姓使用。
现在的脉搏测数器不仅仅是医学上得到应用，在商界的应用更是不断的得到拓展，比如我们熟知的健身中心，就大规模的使用这种测数器。
（二）前景和应用
科学技术的发展，在脉搏测数器上面也有较高的要求了，在不同的领域方面，科学工作者们也相继研制出来不同类型的脉搏测数器。但是其中的脉搏传感器的研究是目前来说较为新颖突出的。此类脉搏测数器刚开始的时候只是用于体育测试中的脉搏测量，在研究接触式传感器方面，多种脉搏测数器的效果并不是特别理想，限制条件较多，尤其是季节变化时候，测的得信号极易受环境的影响，比如温度的影响，湿度的影响，光线强弱的影响，这样造成所测的的结果不精确。，本设计的脉搏测数器，主要是通过人体动脉血液流动，所具有的透光性来测量的，当人体血液流动，经过血管稀薄程度不同，发生的光信号也会产生变化，这样的信号可以直接反应出人体的血液流动情况，从而也就可以把人体脉搏跳动情况直接反应出来。
采用这种原理设计的脉搏计数器，所受影响小，稳定性高，未来具有很大的市场价值。
一. 系统结构
脉搏计数器的设计的前提要求是要首先采集到人体的生物信号，将采集到的生物信号转化为物理信号，接下来就是让这些物理信号能够反映出人体的脉搏变化特征，当然也就是每分钟人体的脉搏跳动次数，这就需要相应的硬件来实现这些变化并储存，其实这些也就是电压变化，
（一）光电脉搏计数器的结构
光电脉搏系统不仅仅是由信号处理系统、光电传感器系统、数码管显示系统组成还有单片机电路系统、电源等部分体系构成的。
1．信号处理
其意义是光电传感器处理后将低频信号模拟电路收集起来。
2．光电传感器
这种装置的主要功能是把非电量转化为电量，这其中的结构主要是由红外发射二极管和接收三极管所组成。
3．数码显示
将计算出结果用数码管来显示，便于读出数据。
4. 单片机电路
对数据进行运算处理等等
5. 电源
电源也可以是5V到9V的交流电源或直流电源。
（二）光电脉搏计数器的工作原理
本设计所采用STC89C52单片机为系统的控制核心元件，可以实现脉搏计数器的基本功能。如图1所示硬件框图：
（三）光电脉搏计数器的特点
与传统的脉搏计数器相比而言，本设计的光电式脉搏测数器具有如下特点：
1. 探测部分不损伤机体，安全性好。
2. 传感器可以反复多次使用速度快，效率高。
3. 适用电压为4-5的直流电压，使用方便。
4. 性能稳定、磨损较小、寿命长、维修简单方便
图1 硬件框图
。
二． 基本元器件介绍
（一）STC89C52简介
STC89C52是一种低功耗、高性能的微控制器，具有4K在系统中闪速存储器的功能。在单片机芯片来说，拥有灵巧的8 位CPU处理器 和4K在系统中闪速存储器，使得STC89C52在众多嵌入式的控制应用系统中，提供脉搏测数器的高灵活。如图2所示。
1. 8 位的微处理器(CPU)。
图7信号放大滤波电路
（四）放大整形部分
虽然经过放大滤波后的脉搏信号，但仍是不规则的脉冲信号，而且常常有低频信号的干扰，采用的设计不能满足电路部分，因此我们要采用整形电路，在本设计中所使用的是滞回电压比较器，如图8所示，这样做是为了提高其抗干扰的能力。集成运放采用了LM358，除此之外LM358还接上了一个LED用作指示脉搏跳动的状态。
图8 放大整形电路
（五）单片机最小系统电路
图9为单片机最小系统电路图，单片机最小系统有单片机、复位电路、时钟电路构成，时钟电路选用了12MHZ的晶振提供时钟，其作用是为单片机提供一个时间基准信号，执行一条基本指令时间通常被称为一个机器周期，单片机的复位电路，复位键按下以后，单片机可以恢复到之前的初始状态。图中10K排阻为P0口的上拉电阻，由于P0口跟其他IO结构不一样为漏极开路的结构，因此要加上拉电阻才能正常使用
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