51单片机的脉搏测量仪的设计(源码)
自改革开放以来，人们生活水平日趋提高，高热量、高脂肪的食品不再是奢侈物。可也由于不健康的生活习惯，现在人们的心脏问题也日渐突出。此次脉搏测量仪的设计，主要目的是能够准确测量测量者的心率，以便能达到监测测试者的心脏健康情况，起到预防心脏病的作用。这次脉搏测量仪计划选用STC89C52单片机来帮助完成此次的设计，以近来几十年新兴的红外传感器作为传感器，采用软硬件联合的两重滤波策略进行人体脉搏搏动信号处理方法。同时测量的上限值及下限值可以由焊接的三个按键进行调控，并焊接了蜂鸣器，超出或低于设置范围时可以进行声音报警，使用时测量时将手指的指腹部分放在红外发射管和红外接收管之间，测量结果以数值的方式显示在液晶显示器上。通过多次试验，此次的脉搏测量仪已经达到了基本的设计要求。关键字 脉搏测量仪，红外传感器，STC89C52单片机，蜂鸣器
目 录
1 引言 1
1.1脉搏测量仪的研制意义 1
1.2脉搏测量仪的发展应用 1
2 各个元器件的选择 2
2.1设计目的及要求 2
2.2硬件的选择 2
2.3各元器件及其功能介绍 6
3 硬件系统设计 9
3.1硬件框架设计 9
3.2信号采集设计 10
3.3信号放大设计电路 10
3.4信号比较设计电路 11
3.5 LCD1602显示设计电路 11
3.6 键盘电路 12
4 系统软件设计 12
4.1LCD1602显示模块程序设计 12
4.2定时器初始化程序设计 14
4.3测量值计算 15
4.4主程序流程图 15
4.5中断程序流程图 16
4.6定时器T0、T1的中断处理 16
5 测试和分析 17
5.1测试方法和仪器 17
5.2实际焊接工作 18
5.3测试结果及分析 19
总 结 21
致 谢 22
参 考 文 献 24
附录A：系统仿真图 25
附录B：系统原理图 25 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
附录C：系统PCB 26
1 引言
1.1脉搏测量仪的研制意义
跟随着经济发展快速发展的脚步，现代人们的生活水平日趋进步，但因为没有合理规划饮食习性、加速的生活节奏等等的缘由，人类的心脑血管疾病是也日渐突出，也渐变成影响人们身体健康的最主要的疾病。渐渐的，人们的观念也从能吃饱转变成能吃好，也越来越关注健康的生活方式以及对于疾病的预防。人们对于日常健康测量工具需求逐渐增加，也因此涉及此次简便易操作的脉搏测量仪是很有必要的。它能够让人们在家里就可以实现对于自身脉搏的监测，方便更多有心脏病史的老年人。
一直以来，脉搏的监测是判断身体状况的一个重要依据，中国传统的中医就已脉诊来作为判断病人身体的状况。它是一个测量身体重要的参数及治疗的重要依据。此次设计的脉搏测量仪采用红外传感器作为传感器，不进入人体，更不会对人体造成伤害，能够准确的测量出测试者的心率，更可以多次重复测量。只需测试者将手指的指腹放在红外发射管和接收管之间，便会将结果显示在液晶显示器上。
1.2脉搏测量仪的发展应用
人体心室周期性的舒张和收缩，人体血液的压力会发生变化，形成所谓的脉搏波，所以脉搏对于判断人体的疾病以及治疗都有很大的意义，对于脉搏波的收集很有意义，可以依据测试者心率情况来判断测试者的健康状况[2]。一直以来，很多科研人员都会与医学家进行合作，研究各种能够测量人体心率的测量仪，研究出了很多不停种类的测量仪，而组成脉搏传感器的主要部件有单晶硅、陶瓷应变片、光敏组件等，各种测量仪都是本着能够更好地测量人们的心率为目的 ，在一直的研究旅程中，单部单点应变片式的脉搏测量仪的应用甚是广泛。最初的有接触式传感器研制测量仪，后来有了电子血压计等等，现在科学家们又在研究非接触式的传感器，以便能更好地测量心率。而此次的设计正是采用近年来兴起的红外传感器，测量精度也很高，也能更好地达到设计的要求[1]。
2 各个元器件的选择
2.1设计目的及要求
目的：
这次脉搏测量仪计划选用STC89C52单片机来帮助完成这次的设计，红外传感器被选为这次所用的传感器，采用软硬件联合的两重滤波策略进行人体脉搏搏动信号处理方法，最终以数值形式显示在液晶显示器上。
具体要求：
(1)实时测量出被测者瞬时心率值，同时能够在液晶显示器上显示。
(2)在开发板上焊接了三个按钮，可以通过这三个按钮进行测量上下范围进行设置，当测试值不在范围时能进行报警。
2.2硬件的选择
2.2.1对传感器进行选择
(1)压电式传感器
压电式传感器以压电效应这一技术作为发展基础和工作原理的，是由压电材料构成的敏感元件，当电介质受到压力时，会产生压电效应[4]。而所谓的压电效应实际上指的是当传感器的一个地方受到压力时会发生形变，内部电荷便会在表面产生电荷，当压力消失时，带电性质消失，这种现象被称为压电效应。由于经由外力作用后的电荷，只有在回路具备无限大的输入阻抗时才得到留存，所以压电传感器不用作静态准则，这是。而现实的情形并非这样，是以压电传感器只可够丈量动静的应变力。而由于丈量动静压力是非常普遍的， 是以现实应用中，压电式传感器也普遍应用在生物医学测量中，这样一来进一步让压电传感器的应用更为普遍。
(2)光电式传感器
在非电量衡量技术和自行控制技术中，光电传感器有着不可估量的功用。光电式传感器是基于光电效应和光学原理的。当有光照的时候，就会产生光电效应，它的功能是实现将光信号转换为电信号，实际应用中，我们可以将其应用于很多物理量的测量，，而且它不需要和被测量直接接触，从这点来说，是非常方便的，它是一种使用中十分普遍的传感器。但是从造价上来说，相比其它传感器来说，它是比较昂贵的。在实际测量中，它对于测量时的环境因素要求也相对要高。
光电系统通常是指对紫外光和红外光的光能敏感的装置，实现将光能转换为电信号的功能。主要有对射式和曲射式两种。当利用光电传感器来检测人体中的血流时。焊接时将发射管和接收管焊接在相对位置上，测量时，测试者需要将自己的手指放在二者之间。因为手指中的血流的转变方向与接收管的光电流变化方向是雷同的，是以这使当身体的血流变化时，接收管接收的反射率也即会随血流变化而与之相一致，进一步测量人体的心率大小[3]。有时影响这种测试方法一个关键因素及时信号量较小，并且对于放大电路的设计要求也会高些，同时由于光电视觉方向角度不同，光轴不能更加容易的被获取。但是相对来说这种测试方法受外部干扰较小。
目 录
1 引言 1
1.1脉搏测量仪的研制意义 1
1.2脉搏测量仪的发展应用 1
2 各个元器件的选择 2
2.1设计目的及要求 2
2.2硬件的选择 2
2.3各元器件及其功能介绍 6
3 硬件系统设计 9
3.1硬件框架设计 9
3.2信号采集设计 10
3.3信号放大设计电路 10
3.4信号比较设计电路 11
3.5 LCD1602显示设计电路 11
3.6 键盘电路 12
4 系统软件设计 12
4.1LCD1602显示模块程序设计 12
4.2定时器初始化程序设计 14
4.3测量值计算 15
4.4主程序流程图 15
4.5中断程序流程图 16
4.6定时器T0、T1的中断处理 16
5 测试和分析 17
5.1测试方法和仪器 17
5.2实际焊接工作 18
5.3测试结果及分析 19
总 结 21
致 谢 22
参 考 文 献 24
附录A：系统仿真图 25
附录B：系统原理图 25 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
附录C：系统PCB 26
1 引言
1.1脉搏测量仪的研制意义
跟随着经济发展快速发展的脚步，现代人们的生活水平日趋进步，但因为没有合理规划饮食习性、加速的生活节奏等等的缘由，人类的心脑血管疾病是也日渐突出，也渐变成影响人们身体健康的最主要的疾病。渐渐的，人们的观念也从能吃饱转变成能吃好，也越来越关注健康的生活方式以及对于疾病的预防。人们对于日常健康测量工具需求逐渐增加，也因此涉及此次简便易操作的脉搏测量仪是很有必要的。它能够让人们在家里就可以实现对于自身脉搏的监测，方便更多有心脏病史的老年人。
一直以来，脉搏的监测是判断身体状况的一个重要依据，中国传统的中医就已脉诊来作为判断病人身体的状况。它是一个测量身体重要的参数及治疗的重要依据。此次设计的脉搏测量仪采用红外传感器作为传感器，不进入人体，更不会对人体造成伤害，能够准确的测量出测试者的心率，更可以多次重复测量。只需测试者将手指的指腹放在红外发射管和接收管之间，便会将结果显示在液晶显示器上。
1.2脉搏测量仪的发展应用
人体心室周期性的舒张和收缩，人体血液的压力会发生变化，形成所谓的脉搏波，所以脉搏对于判断人体的疾病以及治疗都有很大的意义，对于脉搏波的收集很有意义，可以依据测试者心率情况来判断测试者的健康状况[2]。一直以来，很多科研人员都会与医学家进行合作，研究各种能够测量人体心率的测量仪，研究出了很多不停种类的测量仪，而组成脉搏传感器的主要部件有单晶硅、陶瓷应变片、光敏组件等，各种测量仪都是本着能够更好地测量人们的心率为目的 ，在一直的研究旅程中，单部单点应变片式的脉搏测量仪的应用甚是广泛。最初的有接触式传感器研制测量仪，后来有了电子血压计等等，现在科学家们又在研究非接触式的传感器，以便能更好地测量心率。而此次的设计正是采用近年来兴起的红外传感器，测量精度也很高，也能更好地达到设计的要求[1]。
2 各个元器件的选择
2.1设计目的及要求
目的：
这次脉搏测量仪计划选用STC89C52单片机来帮助完成这次的设计，红外传感器被选为这次所用的传感器，采用软硬件联合的两重滤波策略进行人体脉搏搏动信号处理方法，最终以数值形式显示在液晶显示器上。
具体要求：
(1)实时测量出被测者瞬时心率值，同时能够在液晶显示器上显示。
(2)在开发板上焊接了三个按钮，可以通过这三个按钮进行测量上下范围进行设置，当测试值不在范围时能进行报警。
2.2硬件的选择
2.2.1对传感器进行选择
(1)压电式传感器
压电式传感器以压电效应这一技术作为发展基础和工作原理的，是由压电材料构成的敏感元件，当电介质受到压力时，会产生压电效应[4]。而所谓的压电效应实际上指的是当传感器的一个地方受到压力时会发生形变，内部电荷便会在表面产生电荷，当压力消失时，带电性质消失，这种现象被称为压电效应。由于经由外力作用后的电荷，只有在回路具备无限大的输入阻抗时才得到留存，所以压电传感器不用作静态准则，这是。而现实的情形并非这样，是以压电传感器只可够丈量动静的应变力。而由于丈量动静压力是非常普遍的， 是以现实应用中，压电式传感器也普遍应用在生物医学测量中，这样一来进一步让压电传感器的应用更为普遍。
(2)光电式传感器
在非电量衡量技术和自行控制技术中，光电传感器有着不可估量的功用。光电式传感器是基于光电效应和光学原理的。当有光照的时候，就会产生光电效应，它的功能是实现将光信号转换为电信号，实际应用中，我们可以将其应用于很多物理量的测量，，而且它不需要和被测量直接接触，从这点来说，是非常方便的，它是一种使用中十分普遍的传感器。但是从造价上来说，相比其它传感器来说，它是比较昂贵的。在实际测量中，它对于测量时的环境因素要求也相对要高。
光电系统通常是指对紫外光和红外光的光能敏感的装置，实现将光能转换为电信号的功能。主要有对射式和曲射式两种。当利用光电传感器来检测人体中的血流时。焊接时将发射管和接收管焊接在相对位置上，测量时，测试者需要将自己的手指放在二者之间。因为手指中的血流的转变方向与接收管的光电流变化方向是雷同的，是以这使当身体的血流变化时，接收管接收的反射率也即会随血流变化而与之相一致，进一步测量人体的心率大小[3]。有时影响这种测试方法一个关键因素及时信号量较小，并且对于放大电路的设计要求也会高些，同时由于光电视觉方向角度不同，光轴不能更加容易的被获取。但是相对来说这种测试方法受外部干扰较小。
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