单片机的脉搏采集设计
单片机的脉搏采集设计[20200128193553]
摘要
随着电子技术和计算机技术的发展，医学对脉搏的采集有着时代性的更新。脉搏是常见的生理现象，人体脉搏在一般情况下是随着心脏的搏动而产生的快慢和节奏变化均有一定的临床意义。
脉搏波采集仪就是利用仿生学原理结合人工智能对脉搏诊断过程进行模拟的仪器。针对现有的脉搏信号采集系统不能准确施加诊脉压力的不足，提出了一种具有脉压检测功能的脉搏信号采集系统设计方案，整个方案以单片机AT89C51为核心，结合基于PVDF材料制作的脉搏传感器，放大、带通滤波电路、A／D转换和串行通信模块，对人体部分肢体的脉搏波信号完成采集。
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关键字:】脉搏波,取脉压力,单片机
一、引言 1
二、硬件电路设计 1
（一）设计任务 1
（二）总设计方案 1
（三）系统组成 2
1、AT89C51单片机 2
2、传感器 5
3、转换电路 7
4、放大电路的设计 9
三、脉搏信息采集系统的软件设计 11
（一）主程序 11
（二）初始化子程序 11
（三）串口发送子程序 12
四、总结 13
致谢 14
参考文献 15
附录一原理图 16
附录二主程序 17
一、引言
脉搏诊断是重要的，因为在脉冲可以传输的身体的各部分的生理和病理信息，是在窗口窥视功能的变化，可提供诊断疾病的重要依据。随着集成电路的发展，脉冲水表绑定小型化，普及化，智能化发展。脉冲测试系统可以提取人体的生理和病理信息的脉冲波，为临床诊断和治疗的证据，总是所有就医。
脉搏波中所示的形式（波形），强度（振幅），转速（速度）和节奏（周期）综合信息等，反映血液的流动特性的许多生理和病理的人体心血管系统在很大的程度，所以脉冲波的采集和处理，具有较高的医疗价值和应用前景。弱的信号，但对人体的生物信号属于低频和高频噪声背景，脉搏波信号的非生理信号低频薄弱，必须通过放大和滤波，以满足需求的收集
二、硬件电路设计
（一）设计任务
1、根据设计要求，选择AT89C51单片机为核心器件。
2、采用12位A/D转换器AD620，对采集到的信号进行A/D转换成数字信号。
3、采用555定时器实现模数转换。
4、通过调用子程序实现波形显示。
（二）总设计方案
系统以单片机为核心，组成的压电脉冲传感器的脉冲信号的采集，滤波，放大，积分后得到的脉冲信号和相关的脉冲，计算中断信号脉冲周期的脉冲信号是由微控制器控制的那些相比，然后得出每分钟的脉搏跳动，以及在数码管上显示。
我们之所以选用AT89C51单片机是因为：AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89C51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。总设计框图如图2-1。
图2-1 硬件方案总体框图
（三）系统组成
1、AT89C51单片机
AT89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89C51引脚图如图2-2所示。
图2-2 AT89C51芯片管脚图
（1）AT89C51主要功能
1、拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash
2、晶片内部具时钟振荡器（传统最高工作频率可至12MHz）
3、内部程序存储器（ROM）为8KB
4、内部数据存储器（RAM）为256字节
5、32个可编程I/O口线
6、8个中断向量源
7、三个16位定时器/计数器
8、三级加密程序存储器
9、全双工UART串行通道
（2）AT89C51主要性能
1、与MCS-51单片机产品兼容
2、8K字节在系统可编程Flash存储器
3、1000次擦写周期
4、全静态操作：0Hz～33Hz
5、三级加密程序存储器
6、32个可编程I/O口线
7、三个16位定时器/计数器
8、八个中断源
9、全双工UART串行通道
10、低功耗空闲和掉电模式
11、掉电后中断可唤醒
12、看门狗定时器
13、双数据指针
14、掉电标识符
（3）单片机基本电路
图2-3 单片机基本电路
VCC：AT89C51电源正端输入，接+5V。
VSS：电源地端。
XTAL1：单芯片系统时钟的反相放大器输入端。
XTAL2：系统时钟的反相放大器输出端，一般在设计上只要在XTAL1和XTAL2上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外可以在两引脚与地之间加入一20PF的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。
RESET：复位引脚AT89C51，高层次的行动，当行动AT89C51的芯片复位时，该引脚电平为高电平，并保持超过两个机器周期的时间，就能完成系统复位后，内部特殊功能的内容寄存器都被设置成已知状态，地址0000H开始读取程序代码和程序的实施。
EA/Vpp：所述访问外部代码时，行动的一个较低的水平，也就是说用一个较低的水平时，该引脚被连接时，系统会采取外部程序代码（存储在外部EPROM中）来执行该程序。在8031和8032中，EA引脚必须连接到较低水平，因为其内部程序存储空间。如果您使用的是8751的内部程序空间，该引脚应连接到一个较高的水平。此外，8751内部EPROM程序代码，可以使用这个引脚输入21V烧录高电压（VPP）。
ALE/PROG: 所述地址锁存使能信号。可以使用AT89C51的引脚触发外部锁存器（如74LS373），端口地址总线（A0?A7）锁扣，，因为AT89C52是一种多方式发送的地址和数据。在程序执行时，输出频率时，ALE引脚有关的工作频率的1/6，系统时基输入所以它可以被用于驱动其他外围芯片。除了烧录8751程序代码，该引脚将被视为一个特殊的功能编程使用。
PSEN: 作为程序存储使能，当8051被设置为读取模式（EA = 0）由一个外部程序代码，将发送的信号，以便取得程序代码，通常的脚接收的EPROM的OE引脚。 AT89C51可以使用PSEN和RD引脚分别启用RAM和EPROM存在的外部数据存储器和程序存储器，它可以结合在一起，并共享64K地址范围。
PORT0（P0.0～P0.7）：端口0是8位宽的漏极开路双向输入和输出端口，共8位，P0.0，P0.1，等等。其他三个I / O端口（P1，P2，P3）不会有这样的电路配置，但有一个内部电路，P0用作I / O可以驱动8个LS TTL负载。如果EA引脚为低（即访问外部程序代码或数据存储器），P0到复用（A0?A7）和数据总线（D0?D7）提供的地址总线。设计者必须被添加到一个锁存器将地址锁存端口0发送到A0?A7，2端口发送出去A8到16位地址总线A15合成一个完整的，外部存储空间，同时解决64K。
PORT2（P2.0～P2.7）：端口2是一个双向I / O端口内部升压电路，每个引脚可以驱动4 LS TTL电负荷，如果端口2输出高，这个端口将作为输入端口使用。 P2除了作为通用I / O口使用，如果联合方案在AT89C51外扩存储器或数据存储器，还提供地址总线高字节A8?A15，P2，此时将无法使用的I/ O。
摘要
随着电子技术和计算机技术的发展，医学对脉搏的采集有着时代性的更新。脉搏是常见的生理现象，人体脉搏在一般情况下是随着心脏的搏动而产生的快慢和节奏变化均有一定的临床意义。
脉搏波采集仪就是利用仿生学原理结合人工智能对脉搏诊断过程进行模拟的仪器。针对现有的脉搏信号采集系统不能准确施加诊脉压力的不足，提出了一种具有脉压检测功能的脉搏信号采集系统设计方案，整个方案以单片机AT89C51为核心，结合基于PVDF材料制作的脉搏传感器，放大、带通滤波电路、A／D转换和串行通信模块，对人体部分肢体的脉搏波信号完成采集。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】脉搏波,取脉压力,单片机
一、引言 1
二、硬件电路设计 1
（一）设计任务 1
（二）总设计方案 1
（三）系统组成 2
1、AT89C51单片机 2
2、传感器 5
3、转换电路 7
4、放大电路的设计 9
三、脉搏信息采集系统的软件设计 11
（一）主程序 11
（二）初始化子程序 11
（三）串口发送子程序 12
四、总结 13
致谢 14
参考文献 15
附录一原理图 16
附录二主程序 17
一、引言
脉搏诊断是重要的，因为在脉冲可以传输的身体的各部分的生理和病理信息，是在窗口窥视功能的变化，可提供诊断疾病的重要依据。随着集成电路的发展，脉冲水表绑定小型化，普及化，智能化发展。脉冲测试系统可以提取人体的生理和病理信息的脉冲波，为临床诊断和治疗的证据，总是所有就医。
脉搏波中所示的形式（波形），强度（振幅），转速（速度）和节奏（周期）综合信息等，反映血液的流动特性的许多生理和病理的人体心血管系统在很大的程度，所以脉冲波的采集和处理，具有较高的医疗价值和应用前景。弱的信号，但对人体的生物信号属于低频和高频噪声背景，脉搏波信号的非生理信号低频薄弱，必须通过放大和滤波，以满足需求的收集
二、硬件电路设计
（一）设计任务
1、根据设计要求，选择AT89C51单片机为核心器件。
2、采用12位A/D转换器AD620，对采集到的信号进行A/D转换成数字信号。
3、采用555定时器实现模数转换。
4、通过调用子程序实现波形显示。
（二）总设计方案
系统以单片机为核心，组成的压电脉冲传感器的脉冲信号的采集，滤波，放大，积分后得到的脉冲信号和相关的脉冲，计算中断信号脉冲周期的脉冲信号是由微控制器控制的那些相比，然后得出每分钟的脉搏跳动，以及在数码管上显示。
我们之所以选用AT89C51单片机是因为：AT89C51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，AT89C51在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。总设计框图如图2-1。
图2-1 硬件方案总体框图
（三）系统组成
1、AT89C51单片机
AT89C51是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89C51为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89C51引脚图如图2-2所示。
图2-2 AT89C51芯片管脚图
（1）AT89C51主要功能
1、拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash
2、晶片内部具时钟振荡器（传统最高工作频率可至12MHz）
3、内部程序存储器（ROM）为8KB
4、内部数据存储器（RAM）为256字节
5、32个可编程I/O口线
6、8个中断向量源
7、三个16位定时器/计数器
8、三级加密程序存储器
9、全双工UART串行通道
（2）AT89C51主要性能
1、与MCS-51单片机产品兼容
2、8K字节在系统可编程Flash存储器
3、1000次擦写周期
4、全静态操作：0Hz～33Hz
5、三级加密程序存储器
6、32个可编程I/O口线
7、三个16位定时器/计数器
8、八个中断源
9、全双工UART串行通道
10、低功耗空闲和掉电模式
11、掉电后中断可唤醒
12、看门狗定时器
13、双数据指针
14、掉电标识符
（3）单片机基本电路
图2-3 单片机基本电路
VCC：AT89C51电源正端输入，接+5V。
VSS：电源地端。
XTAL1：单芯片系统时钟的反相放大器输入端。
XTAL2：系统时钟的反相放大器输出端，一般在设计上只要在XTAL1和XTAL2上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外可以在两引脚与地之间加入一20PF的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。
RESET：复位引脚AT89C51，高层次的行动，当行动AT89C51的芯片复位时，该引脚电平为高电平，并保持超过两个机器周期的时间，就能完成系统复位后，内部特殊功能的内容寄存器都被设置成已知状态，地址0000H开始读取程序代码和程序的实施。
EA/Vpp：所述访问外部代码时，行动的一个较低的水平，也就是说用一个较低的水平时，该引脚被连接时，系统会采取外部程序代码（存储在外部EPROM中）来执行该程序。在8031和8032中，EA引脚必须连接到较低水平，因为其内部程序存储空间。如果您使用的是8751的内部程序空间，该引脚应连接到一个较高的水平。此外，8751内部EPROM程序代码，可以使用这个引脚输入21V烧录高电压（VPP）。
ALE/PROG: 所述地址锁存使能信号。可以使用AT89C51的引脚触发外部锁存器（如74LS373），端口地址总线（A0?A7）锁扣，，因为AT89C52是一种多方式发送的地址和数据。在程序执行时，输出频率时，ALE引脚有关的工作频率的1/6，系统时基输入所以它可以被用于驱动其他外围芯片。除了烧录8751程序代码，该引脚将被视为一个特殊的功能编程使用。
PSEN: 作为程序存储使能，当8051被设置为读取模式（EA = 0）由一个外部程序代码，将发送的信号，以便取得程序代码，通常的脚接收的EPROM的OE引脚。 AT89C51可以使用PSEN和RD引脚分别启用RAM和EPROM存在的外部数据存储器和程序存储器，它可以结合在一起，并共享64K地址范围。
PORT0（P0.0～P0.7）：端口0是8位宽的漏极开路双向输入和输出端口，共8位，P0.0，P0.1，等等。其他三个I / O端口（P1，P2，P3）不会有这样的电路配置，但有一个内部电路，P0用作I / O可以驱动8个LS TTL负载。如果EA引脚为低（即访问外部程序代码或数据存储器），P0到复用（A0?A7）和数据总线（D0?D7）提供的地址总线。设计者必须被添加到一个锁存器将地址锁存端口0发送到A0?A7，2端口发送出去A8到16位地址总线A15合成一个完整的，外部存储空间，同时解决64K。
PORT2（P2.0～P2.7）：端口2是一个双向I / O端口内部升压电路，每个引脚可以驱动4 LS TTL电负荷，如果端口2输出高，这个端口将作为输入端口使用。 P2除了作为通用I / O口使用，如果联合方案在AT89C51外扩存储器或数据存储器，还提供地址总线高字节A8?A15，P2，此时将无法使用的I/ O。
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