红外脉搏测试仪的设计与实现【字数：8999】
摘 要本文设计的这款红外脉搏测试仪系统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液晶清晰显示等一些典型功能进行实现，在系统的硬件电路方面配置了STC89C51单片机最小系统电路以及参数显示电路、蜂鸣器报警电路、红外对管传感器电路和AT24C02型EEPROM电路设计等一些子电路。本文主要设计的是一款红外脉搏测试仪系统，这款系统的实现解决了目前市面上大多数相关系统研发成本高昂的问题，与此同时改善了大多数系统所存在的普遍的缺点，将总体的功耗降低到了低功耗的特征。本文的设计思路主要可以分为硬件系统和软件系统两大部分，并且还通过验证环节对课题的设计成果进行了全方位的验证，在硬件系统中以STC89C51单片机作为主控，通过该微处理器芯片实现对周围功能电路的驱动，从而为软件系统提供硬件基础；在软件系统设计方面，通过C语言构建程序代码，烧录到STC89C51单片机芯片后进行程序执行。在最终的验证环节中，对红外脉搏测试仪系统的所有功能进行了验证，验证结果表明已经实现了预期设计目标。
目录
一、 引言 1
（一） 红外脉搏测试仪的发展背景 1
（二） 红外脉搏测试仪的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 红外脉搏测试仪的方案设计 3
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） LCD1602液晶显示屏简介 4
（四） 蜂鸣器简介 5
（五） 红外对管传感器简介 5
（六） AT24C02存储芯片简介 6
三、 系统硬件设计 7
（一） 最小系统电路设计 7
（二） 脉搏异常报警电路设计 7
（三） 脉搏检测电路设计 8
（四） AT24C02型EEPROM电路设计设计 9
（五） LCD1602液晶屏电路设计 9
（六） 按键电路设计 10
四、 系统软件设计 11
（一） 红外脉搏测试仪的主程序流程设计 11
（二） 脉搏异常报警子程序流程设计 11
（三） 显示屏驱动子程序设计 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
2
（四） EEPROM驱动子程序设计 12
五、 实物制作与安装 14
（一） 实物安装 14
（二） 数据分析 15
（三） 问题总结 15
总结 16
参考文献 17
致 谢 18
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 20
附录三 元件列表 21
附录四 程序 22
引言
红外脉搏测试仪的发展背景
目前市面上大多数红外脉搏测试仪系统都是以单片机等高性能微处理器作为主控核心并将外部的输入信号通过高精度传感器模块采集进来，随后通过高性能运算模块进行高速的运算处理，实现控制结果的输出，大多数相关系统都是以单片机或者PLC以及LCD1602显示器、蜂鸣器、红外对管传感器和AT24C02型EEPROM，本课题将以STC89C51单片机来作为主控。本课题将要设计的这款红外脉搏测试仪系统是在大学期间所学的专业知识基础上，结合了这种控制系统目前研究现状，而设计的一款较为新型的单片机控制系统，本课题不但对这类相关系统的发展过程和研究现状进行了详细的调研，更将这种系统所存在的普遍优点和缺点进行了归纳总结。
对红外脉搏测试仪系统从最开始的简易型到如今的智能型的整个发展历程进行整理后可以看出，红外脉搏测试仪系统内部需要结合多种科学技术和学科，首先对于其内部的主控核心来说，目前中高端的红外脉搏测试仪系统要想实现更为智能的功能，必须在电路内部植入32位的以ARM等内核作为CPU的微处理器芯片，只有这类内核才能够完成高速的数据处理，与此同时具有高速数字处理能力的DSP内核也必须实现嵌入；而要实现这类高性能芯片的嵌入化效果，就得使得芯片的体积非常小，不会明显增大系统整体的外形体积，所以这就要借助电路集成技术的发展；而要实现对系统外部多种类型的信号进行准确采集，就必须通过高性能的传感器模块来实现，通过这些高速高精度的传感器组将环境中的信号采集转换后送入微处理器芯片进行处理，这就要借助传感器研发技术，所以绝对有理由这么说，红外脉搏测试仪系统的发展与多门科学技术的发展是同步的，更为准确的说，这些学科的发展带动了红外脉搏测试仪系统的发展。
查阅了近几年市面上多数红外脉搏测试仪系统产品的资料，将每种产品的优点和缺点都进行归纳总结，可以发现这类系统的优点主要表现为内部采用了单片机等微处理器芯片作为了主控，产品研发人员可以将各项功能通过C语言等程序语言代码进行转换，在要进行优化设计时只需要通过程序编译器将程序代码进行改动，随后进行烧录即可完成系统的更新优化，因此相比于传统类型的模拟电路来说，产品的更新换代更具有优势。而这些系统所表现出的典型缺点主要是程序代码中存在着各种类型的bug，这些bug的有些较为明显，有些非常隐蔽，程序开发人员有时很难察觉到这些bug带来的隐患，所以这类数字化红外脉搏测试仪系统的研发对于设计人员的程序设计水平具有较高要求。
红外脉搏测试仪的国内外发展现状
目前红外脉搏测试仪系统的国内外的发展水平具有一定的差距，市面上较大比例的高性能产品的核心研发技术掌握在欧美国家的一些企业手中，由于国内要进口这种红外脉搏测试仪系统的产品需要较高的成本，所以售价较高，而国内为了赶超这些高性能产品的研发技术，较多企业投入了较多的资金来大力开发红外脉搏测试仪系统的高端性能。
随着32位微处理器研发技术和应用技术的不断成熟，越来越多的研发设计师已经掌握了对这种高性能CPU内部寄存器的控制方法，而将这种高端CPU嵌入到红外脉搏测试仪系统中是一项提升该系统性能较为行之有效的方法，所以目前市面上越来越多的红外脉搏测试仪产品开始采用处理速度更高的微处理器来实现控制。
本文主要研究内容
本文选用了一款高性能的STC89C51单片机芯片作为主控微处理器设计了性能高于大多数相关产品的红外脉搏测试仪系统，这款系统的实现解决了目前市面上大多数相关系统研发成本高昂的问题，与此同时改善了大多数系统所存在的普遍的缺点，将总体的功耗降低到了低功耗的特征，下列为本课题将要实现的各项功能指标。
1、能够以较高质量的液晶显示能力将红外脉搏测试仪系统中采集到的数据显示给用户；
2、能够设计一个报警电路，并且能够通过STC89C51单片机管脚的驱动控制报警电路的工作状态；
3、设计红外对管传感器控制电路，实现STC89C51单片机与传感器的电路连接，通过检测数据信号对是否有人进行判断；
4、能够通过C语言在STC89C51单片机内部构建出软件形式的IIC总线接口，通过该接口使得STC89C51单片机能够对AT24C02存储芯片进行驱动，实现红外脉搏测试仪系统中重要数据的存储和读取；
目录
一、 引言 1
（一） 红外脉搏测试仪的发展背景 1
（二） 红外脉搏测试仪的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 红外脉搏测试仪的方案设计 3
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） LCD1602液晶显示屏简介 4
（四） 蜂鸣器简介 5
（五） 红外对管传感器简介 5
（六） AT24C02存储芯片简介 6
三、 系统硬件设计 7
（一） 最小系统电路设计 7
（二） 脉搏异常报警电路设计 7
（三） 脉搏检测电路设计 8
（四） AT24C02型EEPROM电路设计设计 9
（五） LCD1602液晶屏电路设计 9
（六） 按键电路设计 10
四、 系统软件设计 11
（一） 红外脉搏测试仪的主程序流程设计 11
（二） 脉搏异常报警子程序流程设计 11
（三） 显示屏驱动子程序设计 1 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
2
（四） EEPROM驱动子程序设计 12
五、 实物制作与安装 14
（一） 实物安装 14
（二） 数据分析 15
（三） 问题总结 15
总结 16
参考文献 17
致 谢 18
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 20
附录三 元件列表 21
附录四 程序 22
引言
红外脉搏测试仪的发展背景
目前市面上大多数红外脉搏测试仪系统都是以单片机等高性能微处理器作为主控核心并将外部的输入信号通过高精度传感器模块采集进来，随后通过高性能运算模块进行高速的运算处理，实现控制结果的输出，大多数相关系统都是以单片机或者PLC以及LCD1602显示器、蜂鸣器、红外对管传感器和AT24C02型EEPROM，本课题将以STC89C51单片机来作为主控。本课题将要设计的这款红外脉搏测试仪系统是在大学期间所学的专业知识基础上，结合了这种控制系统目前研究现状，而设计的一款较为新型的单片机控制系统，本课题不但对这类相关系统的发展过程和研究现状进行了详细的调研，更将这种系统所存在的普遍优点和缺点进行了归纳总结。
对红外脉搏测试仪系统从最开始的简易型到如今的智能型的整个发展历程进行整理后可以看出，红外脉搏测试仪系统内部需要结合多种科学技术和学科，首先对于其内部的主控核心来说，目前中高端的红外脉搏测试仪系统要想实现更为智能的功能，必须在电路内部植入32位的以ARM等内核作为CPU的微处理器芯片，只有这类内核才能够完成高速的数据处理，与此同时具有高速数字处理能力的DSP内核也必须实现嵌入；而要实现这类高性能芯片的嵌入化效果，就得使得芯片的体积非常小，不会明显增大系统整体的外形体积，所以这就要借助电路集成技术的发展；而要实现对系统外部多种类型的信号进行准确采集，就必须通过高性能的传感器模块来实现，通过这些高速高精度的传感器组将环境中的信号采集转换后送入微处理器芯片进行处理，这就要借助传感器研发技术，所以绝对有理由这么说，红外脉搏测试仪系统的发展与多门科学技术的发展是同步的，更为准确的说，这些学科的发展带动了红外脉搏测试仪系统的发展。
查阅了近几年市面上多数红外脉搏测试仪系统产品的资料，将每种产品的优点和缺点都进行归纳总结，可以发现这类系统的优点主要表现为内部采用了单片机等微处理器芯片作为了主控，产品研发人员可以将各项功能通过C语言等程序语言代码进行转换，在要进行优化设计时只需要通过程序编译器将程序代码进行改动，随后进行烧录即可完成系统的更新优化，因此相比于传统类型的模拟电路来说，产品的更新换代更具有优势。而这些系统所表现出的典型缺点主要是程序代码中存在着各种类型的bug，这些bug的有些较为明显，有些非常隐蔽，程序开发人员有时很难察觉到这些bug带来的隐患，所以这类数字化红外脉搏测试仪系统的研发对于设计人员的程序设计水平具有较高要求。
红外脉搏测试仪的国内外发展现状
目前红外脉搏测试仪系统的国内外的发展水平具有一定的差距，市面上较大比例的高性能产品的核心研发技术掌握在欧美国家的一些企业手中，由于国内要进口这种红外脉搏测试仪系统的产品需要较高的成本，所以售价较高，而国内为了赶超这些高性能产品的研发技术，较多企业投入了较多的资金来大力开发红外脉搏测试仪系统的高端性能。
随着32位微处理器研发技术和应用技术的不断成熟，越来越多的研发设计师已经掌握了对这种高性能CPU内部寄存器的控制方法，而将这种高端CPU嵌入到红外脉搏测试仪系统中是一项提升该系统性能较为行之有效的方法，所以目前市面上越来越多的红外脉搏测试仪产品开始采用处理速度更高的微处理器来实现控制。
本文主要研究内容
本文选用了一款高性能的STC89C51单片机芯片作为主控微处理器设计了性能高于大多数相关产品的红外脉搏测试仪系统，这款系统的实现解决了目前市面上大多数相关系统研发成本高昂的问题，与此同时改善了大多数系统所存在的普遍的缺点，将总体的功耗降低到了低功耗的特征，下列为本课题将要实现的各项功能指标。
1、能够以较高质量的液晶显示能力将红外脉搏测试仪系统中采集到的数据显示给用户；
2、能够设计一个报警电路，并且能够通过STC89C51单片机管脚的驱动控制报警电路的工作状态；
3、设计红外对管传感器控制电路，实现STC89C51单片机与传感器的电路连接，通过检测数据信号对是否有人进行判断；
4、能够通过C语言在STC89C51单片机内部构建出软件形式的IIC总线接口，通过该接口使得STC89C51单片机能够对AT24C02存储芯片进行驱动，实现红外脉搏测试仪系统中重要数据的存储和读取；
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