单片机的智能脉搏测试仪设计
单片机的智能脉搏测试仪设计[20200131183423]
日 期： 摘要
我们在医院见过测试脉搏的仪器，一种是水银式血压计，其优点是数值稳定，缺点是必须专业医护人员操作；还有一种是水银式血压计，其优点是使用简易，测量值便于记录,体积轻巧便于携带。本课题设计了一种基于51单片机的智能脉搏测量仪。系统以STC89C51单片机为核心，脉搏传感器采样脉搏信号，采用STC89C51单片机作为控制器，脉搏传感器输出方波传入单片机，单片机每次接收到一个脉冲波形，数码管就会计数一次。脉搏次数超出上限时蜂鸣器就会报警。单片机软件设计，设置中断向量，编程执行。经测试，系统工作正常，达到设计要求。
摘要 1
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:STC89C51单片机、脉搏测量仪、蜂鸣器。
引言 2
一、系统方案选择与论证 3
（一）任务 3
（二）要求 3
（三）系统基本方案 3
（四）各个部分电路的方案选择及论证 3
二、系统硬件设计 5
（一）STC89C51系列单片机简介 5
1、电源引脚 6
2、外接晶体引脚 6
3、复位电路 7
4、按键电路 8
（二）单片机的基本组成 9
（三）振荡电路 9
（四） 单片机处理电路 10
（五）脉搏传感器部分 10
1、HK-2000A 集成化脉搏传感器 10
2、主要特点 11
3、技术指标 11
4、脉搏传感器接收电路 11
5、电源电路 12
（六）显示报警部分 12
1、数码管显示电路 12
2、报警电路 13
三 软件设计 14
（一）Keil系统概述 14
（二）Keil功能和使用 14
（三）程序设计 14
（四）程序调试 15
谢辞 19
参考文献 20
附录一 21
附录二 27
附录三 28
引言
1860年Vierordt创建了第一台杠杆式脉搏描记仪，国内20世纪50年代初朱颜将脉搏仪引用到中医脉诊的客观化研究方面。随着机械及电子技术的不断发展，国内外在研制中医脉象仪方面进展很快，尤其是70年代中期，国内天津、上海、江西等地相继成立了跨学科的脉象研究协作组，多学科共同合作促使中医脉象研究工作进入了一个新的境界。
脉搏波所呈现出来的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息，能反映出人体心血管系统中许多生理疾病的血流特征。本系统采用STC89S51单片机为核心而制作的一种实用型脉搏测量仪。采用HK-2000A 集成化脉搏传感器作为传感器对人体的脉搏心率警醒数据采集。得到的信号送入STC89S51单片机进行处理。单片机将采集到的脉搏心率在数码管上实时显示出来，同时还设置了脉搏测量仪的上下限报警电路。本文首先描述本设计的整体思路，然后介绍各个部分设计中的细节问题，最后提出一些完善本设计的改进意见。
从脉搏波中提取人体的生理病理信息作为临床诊断和治疗的依据，历来都受到中外医学界的重视。几乎世界上所有的民族都用过“摸脉”作为诊断疾病的手段。脉搏波所呈现出的形态(波形)、强度(波幅)、速率(波速)和节律(周期)等方面的综合信息，在很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征,因此对脉搏波采集和处理具有很高的医学价值和应用前景。
一、系统方案选择与论证
（一）任务
基于单片机的智能脉搏测量仪设计。
（二）要求
1、通过脉搏传感器采样脉搏信号，设计脉搏波检测电路，通过数码管来显示脉搏次数。
2、将脉冲波送入单片机，采用单片机构成脉搏检测仪，要求实时脉搏次数对超限时用蜂鸣器报警。
（三）系统基本方案
根据题目的要求系统模块可以基本划分为：脉搏传感器部分、单片机处理电路部分及显示电路部分。为实现各模块的功能，分别做了几种不同的设计方案并进行了论证。
（四）各个部分电路的方案选择及论证
1、脉搏传感器部分
传感器又称为换能器、变换器等。脉搏传感器是脉搏检测系统中重要的组成部分，其基本功能是将切脉压力和桡动脉搏动压力这样一些物理量(非电量)转换成为便于测量的电量。脉搏传感器的精度、灵敏度、抗干扰能力及安装方式决定了脉搏测量精度，因此其选型对整个设计具有决定性的作用。
本设计中，采用HK-2000A 集成化脉搏传感器，HK-2000A 集成化脉搏传感器采用高度集成化工艺将力敏元件(PVDF压电膜)、灵敏度温度补偿元件、感温元件、信号调理电路集成在传感器内。压电式原理采集信号，模拟信号输出，输出同步于脉搏波动的脉冲信号，脉搏波动一次输出一正弦脉冲。该产品可用于脉率检测，如运动、健身器材设备中的心率测试。
2、单片机选择
51单片机是INTEL公司生产的。它低功耗，高性能，片内含4K bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器，既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中，ATMEL公司的功能强大具有结构简单，价格便宜，易于开发的特点。通用型，有总线扩展，有较强的处理功能，有全双工异步串行通信口。
本设计中，因为单片机只需要对脉搏信号的波动频率进行测量、计算和显示，对单片机的要求不是很高，所以选择51单片机作为信息处理中心。
3、显示部分
根据题目要求，由于设计出来的系统是可以设定报警的范围的，故显示模块采用数码管。并且数码管具有功耗小、轻薄短小无辐射危险，简单方便等特点。
系统各模块的最终方案。
根据以上分析，结合器件和设备等因素，确定如下方案：
（1） 采用STC89C51单片机作为控制器，分别对输入、显示、信号的处理和控制。
（2） 传感器部分采用光HK-2000A 集成化脉搏传感器，该器件结构简单、可靠性高、抗干扰能力强。
（3） 显示用数码管显示实时脉搏数和蜂鸣器报警上下限数值。
设计框图如图1-1所示。
图1-1 设计框图
二、系统硬件设计
（一）STC89C51系列单片机简介
STC89C51系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰、高速、低功耗的单片机，指令代码与传统8051单片机完全兼容。
MCS－51的主要特点为：CPU为8位；片内带振荡器，频率范围为1.2~12MHz；片内带128字节的数据存储器；片内带4KB的Flash程序存储器；程序存储器的寻址空间为64KB；
片外数据存储器的寻址空间为64KB；128位（16字节）用户位寻址空间；18个字节特殊功能寄存器SFR；4个8位的并行I/O接口：P0、P1、P2、P3；2个16位定时器/计数器T0、T1；2个优先级别的5个中断源；1个全双工的串行I/O接口，可多机通信；片内采用单总线结构；有较强的位处理能力。
STC89C51与51系列中各种型号芯片的引脚互相兼容。目前多采用40只引脚双列直插。DIP管脚图如图2-1所示。
图2-1 DIP管脚图
引脚按其功能可分为如下3类：
①电源及时钟引脚—－VCC、VSS；XTAL1、XTAL2；
②控制引脚—－ 、 、 、和 ；
③I/O口引脚——P0、P1、P2、P3，为4个8位I/O口。
1、电源引脚
VSS（20脚）：接地，0V参考点。
VCC（40脚）：5V电源。总线分布如图2-2所示
图2-2总线分布
2、外接晶体引脚
XTAL1（19脚）：接外部晶体振荡器的一端。当使用芯片内部时钟时，此脚用于外接石英晶体振荡器和微调电容；当使用外部时钟时，对于HMOS单片机，此引脚接地；对于CMOS单片机，此引脚作为外部振荡信号的输入端。
日 期： 摘要
我们在医院见过测试脉搏的仪器，一种是水银式血压计，其优点是数值稳定，缺点是必须专业医护人员操作；还有一种是水银式血压计，其优点是使用简易，测量值便于记录,体积轻巧便于携带。本课题设计了一种基于51单片机的智能脉搏测量仪。系统以STC89C51单片机为核心，脉搏传感器采样脉搏信号，采用STC89C51单片机作为控制器，脉搏传感器输出方波传入单片机，单片机每次接收到一个脉冲波形，数码管就会计数一次。脉搏次数超出上限时蜂鸣器就会报警。单片机软件设计，设置中断向量，编程执行。经测试，系统工作正常，达到设计要求。
摘要 1
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:STC89C51单片机、脉搏测量仪、蜂鸣器。
引言 2
一、系统方案选择与论证 3
（一）任务 3
（二）要求 3
（三）系统基本方案 3
（四）各个部分电路的方案选择及论证 3
二、系统硬件设计 5
（一）STC89C51系列单片机简介 5
1、电源引脚 6
2、外接晶体引脚 6
3、复位电路 7
4、按键电路 8
（二）单片机的基本组成 9
（三）振荡电路 9
（四） 单片机处理电路 10
（五）脉搏传感器部分 10
1、HK-2000A 集成化脉搏传感器 10
2、主要特点 11
3、技术指标 11
4、脉搏传感器接收电路 11
5、电源电路 12
（六）显示报警部分 12
1、数码管显示电路 12
2、报警电路 13
三 软件设计 14
（一）Keil系统概述 14
（二）Keil功能和使用 14
（三）程序设计 14
（四）程序调试 15
谢辞 19
参考文献 20
附录一 21
附录二 27
附录三 28
引言
1860年Vierordt创建了第一台杠杆式脉搏描记仪，国内20世纪50年代初朱颜将脉搏仪引用到中医脉诊的客观化研究方面。随着机械及电子技术的不断发展，国内外在研制中医脉象仪方面进展很快，尤其是70年代中期，国内天津、上海、江西等地相继成立了跨学科的脉象研究协作组，多学科共同合作促使中医脉象研究工作进入了一个新的境界。
脉搏波所呈现出来的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息，能反映出人体心血管系统中许多生理疾病的血流特征。本系统采用STC89S51单片机为核心而制作的一种实用型脉搏测量仪。采用HK-2000A 集成化脉搏传感器作为传感器对人体的脉搏心率警醒数据采集。得到的信号送入STC89S51单片机进行处理。单片机将采集到的脉搏心率在数码管上实时显示出来，同时还设置了脉搏测量仪的上下限报警电路。本文首先描述本设计的整体思路，然后介绍各个部分设计中的细节问题，最后提出一些完善本设计的改进意见。
从脉搏波中提取人体的生理病理信息作为临床诊断和治疗的依据，历来都受到中外医学界的重视。几乎世界上所有的民族都用过“摸脉”作为诊断疾病的手段。脉搏波所呈现出的形态(波形)、强度(波幅)、速率(波速)和节律(周期)等方面的综合信息，在很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征,因此对脉搏波采集和处理具有很高的医学价值和应用前景。
一、系统方案选择与论证
（一）任务
基于单片机的智能脉搏测量仪设计。
（二）要求
1、通过脉搏传感器采样脉搏信号，设计脉搏波检测电路，通过数码管来显示脉搏次数。
2、将脉冲波送入单片机，采用单片机构成脉搏检测仪，要求实时脉搏次数对超限时用蜂鸣器报警。
（三）系统基本方案
根据题目的要求系统模块可以基本划分为：脉搏传感器部分、单片机处理电路部分及显示电路部分。为实现各模块的功能，分别做了几种不同的设计方案并进行了论证。
（四）各个部分电路的方案选择及论证
1、脉搏传感器部分
传感器又称为换能器、变换器等。脉搏传感器是脉搏检测系统中重要的组成部分，其基本功能是将切脉压力和桡动脉搏动压力这样一些物理量(非电量)转换成为便于测量的电量。脉搏传感器的精度、灵敏度、抗干扰能力及安装方式决定了脉搏测量精度，因此其选型对整个设计具有决定性的作用。
本设计中，采用HK-2000A 集成化脉搏传感器，HK-2000A 集成化脉搏传感器采用高度集成化工艺将力敏元件(PVDF压电膜)、灵敏度温度补偿元件、感温元件、信号调理电路集成在传感器内。压电式原理采集信号，模拟信号输出，输出同步于脉搏波动的脉冲信号，脉搏波动一次输出一正弦脉冲。该产品可用于脉率检测，如运动、健身器材设备中的心率测试。
2、单片机选择
51单片机是INTEL公司生产的。它低功耗，高性能，片内含4K bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度，非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器，既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中，ATMEL公司的功能强大具有结构简单，价格便宜，易于开发的特点。通用型，有总线扩展，有较强的处理功能，有全双工异步串行通信口。
本设计中，因为单片机只需要对脉搏信号的波动频率进行测量、计算和显示，对单片机的要求不是很高，所以选择51单片机作为信息处理中心。
3、显示部分
根据题目要求，由于设计出来的系统是可以设定报警的范围的，故显示模块采用数码管。并且数码管具有功耗小、轻薄短小无辐射危险，简单方便等特点。
系统各模块的最终方案。
根据以上分析，结合器件和设备等因素，确定如下方案：
（1） 采用STC89C51单片机作为控制器，分别对输入、显示、信号的处理和控制。
（2） 传感器部分采用光HK-2000A 集成化脉搏传感器，该器件结构简单、可靠性高、抗干扰能力强。
（3） 显示用数码管显示实时脉搏数和蜂鸣器报警上下限数值。
设计框图如图1-1所示。
图1-1 设计框图
二、系统硬件设计
（一）STC89C51系列单片机简介
STC89C51系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰、高速、低功耗的单片机，指令代码与传统8051单片机完全兼容。
MCS－51的主要特点为：CPU为8位；片内带振荡器，频率范围为1.2~12MHz；片内带128字节的数据存储器；片内带4KB的Flash程序存储器；程序存储器的寻址空间为64KB；
片外数据存储器的寻址空间为64KB；128位（16字节）用户位寻址空间；18个字节特殊功能寄存器SFR；4个8位的并行I/O接口：P0、P1、P2、P3；2个16位定时器/计数器T0、T1；2个优先级别的5个中断源；1个全双工的串行I/O接口，可多机通信；片内采用单总线结构；有较强的位处理能力。
STC89C51与51系列中各种型号芯片的引脚互相兼容。目前多采用40只引脚双列直插。DIP管脚图如图2-1所示。
图2-1 DIP管脚图
引脚按其功能可分为如下3类：
①电源及时钟引脚—－VCC、VSS；XTAL1、XTAL2；
②控制引脚—－ 、 、 、和 ；
③I/O口引脚——P0、P1、P2、P3，为4个8位I/O口。
1、电源引脚
VSS（20脚）：接地，0V参考点。
VCC（40脚）：5V电源。总线分布如图2-2所示
图2-2总线分布
2、外接晶体引脚
XTAL1（19脚）：接外部晶体振荡器的一端。当使用芯片内部时钟时，此脚用于外接石英晶体振荡器和微调电容；当使用外部时钟时，对于HMOS单片机，此引脚接地；对于CMOS单片机，此引脚作为外部振荡信号的输入端。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/4490.html
