单片机的心率计设计
随着生活水平和科技的不断提升，人们对自身的身体状况越发关注，而心率就是人们现在关注身体健康的重要指标之一，故本课题设计了一种基于单片机的心率计。整个设计是以单片机为核心，利用光电传感器对被测者进行检测，从而产生相应的心率脉冲，再将数据送入单片机的计数功能端，同时单片机的定时器用来判断测试时间，最后是将数据处理送到LCD1602显示模块上。经测试，本设计能正常工作，达到设计要求。
目录
第1章 绪论 1
1.1课题的来源 1
1.2课题设计的目的 1
1.3心率计的发展趋势 1
1.4课题主要研究内容 2
1.4.1总体电路设计框架 2
1.5整体论文结构 2
第2章 元器件及其功能的介绍 3
2.1 ST188反射式光电传感器 3
2.2 STC89C51RC单片机 3
2.3低功率运算放大器LM324 5
2.4 LCD1602显示模块 6
第3章 系统硬件结构设计和仿真 8
3.1系统总体设计原理图 8
3.2单片机的最小系统 8
3.3显示电路 10
3.4信号处理电路 10
3.4.1传感器信号采集电路 10
3.4.2信号微分电路 11
3.4.3信号滤波电路 11
3.4.4信号放大电路 12
3.4.5信号比较电路 12
3.5综合电路的仿真 13
第4章 系统软件设计和仿真 14
4.1程序设计过程 14
4.2程序流程图 14
4.3程序编译过程 15
4.4程序仿真显示 15
第5章 系统的硬件调试 16
5.1焊接阶段 18
5.2调试分析阶段 18
5.3测量结果分析 19
结语 20
参考文献 21
附录 22
致谢 28
第1章 绪论
1.1课题的来源
现代社会的不断发展, 人们在生活质量上
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
都有大幅的提高，但是在这快节奏的生活方式下，工作压力大，以及饮食的不规律等种种因素导致人体状况明显不如以前，不同类别、不同程度的疾病悄然而生，威胁着人们的身体，在近几年的报道中有关于心脏的疾病尤为多。现代医学的不断进步，人们渐渐开始对自身的身体状况注重起来，心率作为人体生理的一项重要指标，与心脏状态和功能密切相关，反映了一个人的心脏功能的好坏，心率问题便成了当今社会人们讨论的热门话题。
1.2课题设计的目的
在先进电子技术行业的不断推动下，集成电路芯片的规模越来越大。单片机就是一种高集成，体积小、价格低廉的智能处理芯片，在智能控制的工业机器、家用电器和医用仪器上运用很是广泛。
在最早期测心率的仪器是医院里的心电监护仪，其体积庞大、连接复杂，而且昂贵，虽然具有较准确的数据但不适合家庭和运动中使用，不能达到随时、方便的效果来检测心率状况。
所以本设计就是依于此问题来进行设计的，利用单片机的特性设计出一个较为准确又方便的，并能便于携带的心率计。让人们能够时时刻刻判断心率的正常状况，来预防心脏等心脏方面疾病。
1.3心率计的发展趋势
“疾病早发现、服务个性化”是未来医疗器械的必然趋势，科技的不断进步促使电子行业越发先进，医用仪器逐步向微型化、智能化、操作简便化方向发展。
在单片机领域方面利用它成本低，高精度，微型化的优势开发出了许多便于携带的小型仪器。在心率计这方面开发的还是比较多的，各式各样类别的形式很多，比如利用红外传感器进行接收人体信号，该传感器需要放大电路来放大接收到的信号，在数据处理方面要建立在硬件电路上。若在硬件电路上设置的参数比较合适得当，则采集到的心率数据就比较接近实际人体的心跳值。也有利用压电陶瓷传感器，经过集成运放放大及施密特触发器整形后在进入单片机处理。这一整体的设计最大的特点就是在程序上设计的比较人性化，只要采集6s 时间便可得出人体在一分钟内的心跳指数，这程序的设计理念就是运用到了本次的设计当中，有便于短时测验以及演示。
当前，较为先进的设计是利用无线射频芯片nRF905与单片机的结合，该项设计在起初的数据采集处理问题上与之前的红外传感器运用电路相同，但是在数据传输上进行了改进，实现了无线传输功能，这种设计适合在医院监护中使用，可长距离接收信号时时了解病人的状况。在于此基础上也可添加语音 IC 技术、无线通讯技术，这一技术相比传输距离更远，可运用到家庭里面达到监护老人的用处，“安全系数“更高。
在未来，心率计将成为人们身边最为普通的个人仪器，时时刻刻关切着人们的身体，小巧、方便、精确、预警等特点是必然趋势，相应的功能也会越来越多。
1.4课题主要研究内容
主要利用光电传感器在感应手指内血液浓度不同的情况下，令光电传感器输出不同电平，用于反应心跳的速率，因为人的每一次心跳速率将会令输送到指尖的血液浓度随之相应变换且呈正比，所以传感器可以通过测试指尖来判断心跳。最后将传感器的输出数据经过处理电路后，再送到单片机中进行程序处理，单片机最后将处理后的数据在LCD1602显示模块中显示出相应的心跳指数。
1.4.1总体电路设计框架
图11 设计总体框架
1.5整体论文结构
本设计采用ST188传感器作为用来感应手指血液浓度的重要元器件，通过适当的调整其内部红外发射管的光线强弱度，以及内部光敏接受管的敏感度来正确的感应出人体的血液浓度变化。第一章主要大致论述整个设计的总体框架。第二章介绍设计中所需要的重要元器件。第三章是设计中最为重要的部分，是将ST188传感器感应出的信号经过微分、滤波、放大和比较后，再将最后的输出送入单片机中。第四章是对仿真实现的介绍，包括编程和电路演示。第五章是最后的硬件调试以及对测量结果的分析
第2章 元器件及其功能的介绍
2.1 ST188反射式光电传感器
外形尺寸：（单位mm）
图21 外观图 图22 结构图
该类传感器是由高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成的。一般的检测方式是属于非接触检测方式，但此次的设计是采用接触方式进行采集信号的，这种方法的好处可以避免外界不同程度的光线干扰，相对增加了系统设计的抗干扰能力。在元器件说明书中指出它能够检测到的距离范围为413mm 可用，但是在本次设计中，最后调试出的敏感度最大能达到30mm之多。
目录
第1章 绪论 1
1.1课题的来源 1
1.2课题设计的目的 1
1.3心率计的发展趋势 1
1.4课题主要研究内容 2
1.4.1总体电路设计框架 2
1.5整体论文结构 2
第2章 元器件及其功能的介绍 3
2.1 ST188反射式光电传感器 3
2.2 STC89C51RC单片机 3
2.3低功率运算放大器LM324 5
2.4 LCD1602显示模块 6
第3章 系统硬件结构设计和仿真 8
3.1系统总体设计原理图 8
3.2单片机的最小系统 8
3.3显示电路 10
3.4信号处理电路 10
3.4.1传感器信号采集电路 10
3.4.2信号微分电路 11
3.4.3信号滤波电路 11
3.4.4信号放大电路 12
3.4.5信号比较电路 12
3.5综合电路的仿真 13
第4章 系统软件设计和仿真 14
4.1程序设计过程 14
4.2程序流程图 14
4.3程序编译过程 15
4.4程序仿真显示 15
第5章 系统的硬件调试 16
5.1焊接阶段 18
5.2调试分析阶段 18
5.3测量结果分析 19
结语 20
参考文献 21
附录 22
致谢 28
第1章 绪论
1.1课题的来源
现代社会的不断发展, 人们在生活质量上
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
都有大幅的提高，但是在这快节奏的生活方式下，工作压力大，以及饮食的不规律等种种因素导致人体状况明显不如以前，不同类别、不同程度的疾病悄然而生，威胁着人们的身体，在近几年的报道中有关于心脏的疾病尤为多。现代医学的不断进步，人们渐渐开始对自身的身体状况注重起来，心率作为人体生理的一项重要指标，与心脏状态和功能密切相关，反映了一个人的心脏功能的好坏，心率问题便成了当今社会人们讨论的热门话题。
1.2课题设计的目的
在先进电子技术行业的不断推动下，集成电路芯片的规模越来越大。单片机就是一种高集成，体积小、价格低廉的智能处理芯片，在智能控制的工业机器、家用电器和医用仪器上运用很是广泛。
在最早期测心率的仪器是医院里的心电监护仪，其体积庞大、连接复杂，而且昂贵，虽然具有较准确的数据但不适合家庭和运动中使用，不能达到随时、方便的效果来检测心率状况。
所以本设计就是依于此问题来进行设计的，利用单片机的特性设计出一个较为准确又方便的，并能便于携带的心率计。让人们能够时时刻刻判断心率的正常状况，来预防心脏等心脏方面疾病。
1.3心率计的发展趋势
“疾病早发现、服务个性化”是未来医疗器械的必然趋势，科技的不断进步促使电子行业越发先进，医用仪器逐步向微型化、智能化、操作简便化方向发展。
在单片机领域方面利用它成本低，高精度，微型化的优势开发出了许多便于携带的小型仪器。在心率计这方面开发的还是比较多的，各式各样类别的形式很多，比如利用红外传感器进行接收人体信号，该传感器需要放大电路来放大接收到的信号，在数据处理方面要建立在硬件电路上。若在硬件电路上设置的参数比较合适得当，则采集到的心率数据就比较接近实际人体的心跳值。也有利用压电陶瓷传感器，经过集成运放放大及施密特触发器整形后在进入单片机处理。这一整体的设计最大的特点就是在程序上设计的比较人性化，只要采集6s 时间便可得出人体在一分钟内的心跳指数，这程序的设计理念就是运用到了本次的设计当中，有便于短时测验以及演示。
当前，较为先进的设计是利用无线射频芯片nRF905与单片机的结合，该项设计在起初的数据采集处理问题上与之前的红外传感器运用电路相同，但是在数据传输上进行了改进，实现了无线传输功能，这种设计适合在医院监护中使用，可长距离接收信号时时了解病人的状况。在于此基础上也可添加语音 IC 技术、无线通讯技术，这一技术相比传输距离更远，可运用到家庭里面达到监护老人的用处，“安全系数“更高。
在未来，心率计将成为人们身边最为普通的个人仪器，时时刻刻关切着人们的身体，小巧、方便、精确、预警等特点是必然趋势，相应的功能也会越来越多。
1.4课题主要研究内容
主要利用光电传感器在感应手指内血液浓度不同的情况下，令光电传感器输出不同电平，用于反应心跳的速率，因为人的每一次心跳速率将会令输送到指尖的血液浓度随之相应变换且呈正比，所以传感器可以通过测试指尖来判断心跳。最后将传感器的输出数据经过处理电路后，再送到单片机中进行程序处理，单片机最后将处理后的数据在LCD1602显示模块中显示出相应的心跳指数。
1.4.1总体电路设计框架
图11 设计总体框架
1.5整体论文结构
本设计采用ST188传感器作为用来感应手指血液浓度的重要元器件，通过适当的调整其内部红外发射管的光线强弱度，以及内部光敏接受管的敏感度来正确的感应出人体的血液浓度变化。第一章主要大致论述整个设计的总体框架。第二章介绍设计中所需要的重要元器件。第三章是设计中最为重要的部分，是将ST188传感器感应出的信号经过微分、滤波、放大和比较后，再将最后的输出送入单片机中。第四章是对仿真实现的介绍，包括编程和电路演示。第五章是最后的硬件调试以及对测量结果的分析
第2章 元器件及其功能的介绍
2.1 ST188反射式光电传感器
外形尺寸：（单位mm）
图21 外观图 图22 结构图
该类传感器是由高发射功率红外光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成的。一般的检测方式是属于非接触检测方式，但此次的设计是采用接触方式进行采集信号的，这种方法的好处可以避免外界不同程度的光线干扰，相对增加了系统设计的抗干扰能力。在元器件说明书中指出它能够检测到的距离范围为413mm 可用，但是在本次设计中，最后调试出的敏感度最大能达到30mm之多。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/3151.html
