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1、 . . . 毕业设计基于单片机的脉搏计目 录摘 要IABSTRACTII1引言11.1 目的和意义11.2 研究概况及发展趋势综述11.3 本系统主要研究容22. 总体方案论证与设计22.1主控模块的选型和论证22.2显示模块的选型和论证32.3传感器的选型和论证32.4时钟芯片的选型和论证32.5系统整体设计概述43.系统硬件电路设计53.1主控模块53.1.1 STC89C52单片机主要特性53.1.2 STC89C52单片机的中断系统63.1.3 单片机最小系统设计63.2 LCD液晶显示器简介73.2.1 液晶原理介绍73.2.2液晶模块简介83.2.3液晶显示部分与STC89C52
2、的接口83.3键盘模块设计93.4蜂鸣器模块设计103.5信号采集电路设计103.5.1 传感器简介113.5.2 放大电路113.5.3 整形电路123.5时钟模块的设计123.5.1 DS1302概述123.5.2 DS1302时钟电路设计144. 系统软件设计154.1系统软件总体设计154.2程序设计原理175系统调试195.1硬件调试195.2软件调试195.3调试结果196.结论20附录22系统原理图22系统PCB图23系统仿真图23 . . . . 摘 要 人体脉象中富含有关心脏、外循环和神经等系统的动态信息。而脉搏的病理生理性改变常引发各种心血管事件，脉搏生理性能的改变可以先于
3、疾病临床症状出现，通过对脉搏的检测可以对如高血压和糖尿病等引起的血管病变进行评估。同时脉搏测量还为血压测量，血流测量及其他某些生理检测技术提供了一种生理参考信号。本文主要介绍了数字式脉搏计的具体实现方法，利用红外传感器产生脉冲信号，经过放大整形后，输入单片机进行相应的控制，从而测量出一分钟的脉搏跳动次数，快捷方便。通过观测脉搏信号，可以对人体的健康进行检查，通常被用于保健中心和医院。系统可以供用户测量当时的脉搏次数，同时还可以设定上限次数和下限次数，当测量的围超过设定的围则驱动蜂鸣器报警提醒，除此外用户还可以设定每天闹钟提醒测量，时间可以自行设定.系统主控芯片采用STC89C52,可以把采集到
4、的脉搏信号显示在LCD1602上。关键词：STC89C52；独立键盘；LCD显示管；红外传感器ABSTRACTDynamic information rich in human pulse of the heart, inside and outside circulation and nerve system. The pathological changes of pulse often cause a variety of cardiovascular events, change the performance of the pulse of the physiological sym
5、ptoms before the disease, through the detection of the pulse can be evaluated such as hypertension and diabetes caused by vascular disease. At the same time pulse measurement for measuring blood pressure, blood flow measurement technology and other physiological detection provides a physiological re
6、ference signal.This paper mainly introduces the realization method of digital pulse, pulse signal generated by the infrared sensor, after amplifying and shaping input, SCM within the corresponding control, thussurveys within a minute of the pulse beat frequency, fast and convenient. Through observin
7、g the pulse signal, you can check the health of the body, usually used for health centres and hospitals.The system can be used for measuring the pulse number of users, but also can set the upper and lower limit the number of times, when the range of the measurement range over the set of drive buzzer
8、 alarm, in addition users can also set the alarm clock to remind every measurement, time can be set.The main control chip STC89C52, the pulse signal acquisition to display on LCD1602.Key words: STC89C52； independent keyboard,；LCD display tube； infrared sensor1 引言1.1 目的和意义脉搏是由心脏搏动而引起, 经动脉和血流传至远端的桡动脉处
9、, 它携带有丰富的人体健康状况信息。早在公元前7世纪脉诊就成为中医的一项独特诊病方法。但自古以来中医独特的诊断方法及治病的疗效总是笼罩着一层神秘的面纱。中医一直是靠手指获取脉搏信息，这难免存在许多主观臆断因素, 况且这种用手指切脉的技巧很难掌握,因此人们迫切期望尽早实现脉诊的科学化和现代化。随着传感器技术及计算机处理技术的发展，人们希望能够将现代技术应用于中医脉象诊断，以便更科学、更客观地揭示脉象的实质与特征。另一方面从西医的角度看,近年来人们发现一种新的有效的心血管疾病早期无创诊断的方法，即利用脉搏波的变异特性来评价和诊断人体心血管系统的病变。因此,对人体脉搏信号进行无失真的检测、采集和处理
10、是一项重要的基础性工作1。本论文的研究主要是基于这方面来进行的，从客观、物理的角度来诠释人体脉搏系统。传统的脉搏测量采用脉诊方式，也在我国中医诊断疾病发挥了重要的作用，但因受人主观性影响使得测量精度不高。随着时代和科技的发展，利用人体属性，通过生物医学传感器获取人体生命体征信息并将其转换成易于测量和处理信号，进而测量人体的生命体征信息。本文正是利用光电式脉搏传感器，通过对手指末端透光度的监测,间接检测出脉搏信号。1.2 研究概况及发展趋势综述脉搏系统和脉搏信息的研究包括两大方面:一是理论分析与计算(即建模方面)；二是信号检测与分析。从发表的文献来看,国外在前一方面做了大量的研究, 也早于国学者
11、;而国在后一方面的研究多于国外。对脉搏信号的分析主要包括以下方面:（1）脉搏信号检测与提取1860，法国的科学家开发了一种杆法脉搏测量法，成为现代脉冲测量仪器的原型。一般脉搏探测器由信号检测，信号预处理、信号分析三个环节组成。从50年代初我国医学界开始用西方的技术，使用图形描述脉搏更加形象，便于判断病情。近年来，已经开发出许多不同功能和原理的脉搏仪器，其中这些一起的是关键的差异是各种传感器。从测量原理，脉冲传感器可分为力学，压电，光电电容等。（2）脉搏信号处理与特征提取检测目标信号的关键技术和指标是检测信号的特征提取。在实践中，目标信号总是淹没在大量的杂波和干扰，杂波或干扰信号和目标信号的幅度
12、或功率可能会低得多，这就需要有效的信号处理2。时域分析法：目前的脉搏信号的特征提取方法，大部分是使用时域分析方法，在时间方向上分析波动信号的动态特性，在主波，脉次波参数，重搏波的高度，比，时间，角度，面积值的分析，找出部关系和脉搏的变化特征。包括直观的形式方法，多因素的识别方法，脉率脉图法，时域分析的脉冲面积的方法。频域分析：频域分析主要是通过快速离散傅里叶变换，脉搏波曲线变换到频域，得到相应的脉搏频谱曲线，通过光谱特性曲线分析，从相应的人体生理和病理信息的提取，实现脉冲分类。从不同的时域分析，对高分辨率的脉冲信号的频域特性，所以国外的一些学者自80年代在脉搏信号的频域分析开始研究学习，取得了
13、显著的效果。从这样的角度来分析频率和脉搏信号能量的思想是非常正确的。我们研究了频率特性和脉冲信号的几种疾病的差异，从能量的角度来看，推广使用频域倒谱分析和同态反褶积技术，用于估计人体脉搏系统传递函数的第一时间，分析了脉搏系统的频率特性。1.3 本系统主要研究容本系统设计制作一个基于单片机的脉搏计。能实现以下几种功能：（1）键盘扫描，通过单片机检测用户按下的是哪个按键并执行相应的功能。（2）通过红外传感器把信号提取并通过滤波放大把信号整形成方波给单片机计算一分钟的脉搏次数。（3）用户可以设置脉搏次数的上限和下限，超过上限或上限单片机会驱动蜂鸣器发响。（4）用户可以设置闹钟时间用来提醒用户定时测量
14、脉搏次数。2. 总体方案论证与设计根据所要实现的功能划分，系统一共需要以下几个模块：主控模块、显示模块、信号采集电路，以下就针对这几个模块的选型和论证进行讨论。2.1主控模块的选型和论证方案一：采用MSP430系列单片机，该单片机是TI公司1996年开始推向市场的一种16位超低功耗的混合信号处理器。其部集成了很多模拟电路、数字电路和微处理器，提供强大的功能。不过该芯片昂贵不适合一般的设计开发。方案二：采用51系列的单片机，该单片机是一个高可靠性，超低价，无法解密，高性能的8位单片机，32个IO口，且STC系列的单片机可以在线编程、调试，方便地实现程序的下载与整机的调试3。因此选用方案二中的51
15、系列单片机作为主控芯片。2.2显示模块的选型和论证方案一：采用点阵数码管显示，点阵数码管是由八行和八列发光二极管构成，适用于显示文本，如数字显示使用太浪费，且价格相对较高，因此不用点阵数码管显示。方案二：采用LED数码管动态扫描LED数码管，虽然价格适中，最适合数字显示，并动态扫描方法的使用是与单片机相连，单片机占据更少的线。但由于数码管动态扫描需要借助74LS164移位寄存器转移，芯片往往是很多在电路调试的障碍，所以不要用LED数码管显示4。方案三：LCD液晶屏的使用，LCD显示功能强大，可以显示大量文本，图形，显示多样性，清晰可见，对于一个LCD1602液晶屏的设计可以，价格是可以接受的，虽然需要较多接口，但会给调试带来方
