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        基于單片機(jī)的脈搏測量儀設(shè)計(jì)

        2017-07-19 18:03:15肖勤彭森
        卷宗 2017年11期

        肖勤+彭森

        摘 要:脈搏測量儀在我們的日常生活中已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用,通過觀測脈搏信號(hào),可以對(duì)人體的健康進(jìn)行檢查,通常被用于保健中心和醫(yī)院。為了提高脈搏測量儀的簡便性和精確度,本課題設(shè)計(jì)了一種基于51單片機(jī)的脈搏測量儀。系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為核心,以光電傳感器利用單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部定時(shí)器來計(jì)算時(shí)間,由光電傳感器感應(yīng)產(chǎn)生信號(hào),單片機(jī)通過對(duì)信號(hào)累加得到脈搏跳動(dòng)次數(shù),時(shí)間由定時(shí)器定時(shí)而得。系統(tǒng)運(yùn)行中可以通過觀察指示燈閃爍,若均勻閃爍說明測量值準(zhǔn)確。系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí),能夠顯示總的脈搏次數(shù)和時(shí)間。經(jīng)測試,系統(tǒng)工作正常,達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本設(shè)計(jì)利用紅外光電傳感器產(chǎn)生脈沖信號(hào),經(jīng)過放大整形后,輸入單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)的控制,從而測量出一分鐘內(nèi)的脈搏跳動(dòng)次數(shù),快捷方便。系統(tǒng)可以供用戶測量當(dāng)時(shí)的脈搏次數(shù),同時(shí)還可以設(shè)定上限次數(shù)和下限次數(shù),當(dāng)測量的范圍超過設(shè)定的范圍則驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警提醒,除此外用戶還可以設(shè)定每天鬧鐘提醒測量,時(shí)間可以自行設(shè)定,結(jié)果最終可以把采集到的脈搏信號(hào)顯示在LCD1602上。

        關(guān)鍵詞:STC89C52;脈搏測量儀;LCD顯示器;光電傳感器

        1 引言

        脈搏測量在有脈搏時(shí)遮擋光線,無脈搏時(shí)透光強(qiáng),所采用的傳感器是紅外接收二極管和紅外發(fā)射二極管。通過觀測脈搏信號(hào),可以對(duì)人體的健康進(jìn)行檢查,通常被用于保健中心和醫(yī)院。系統(tǒng)可以供用戶測量當(dāng)時(shí)的脈搏次數(shù),同時(shí)還可以設(shè)定上限次數(shù)和下限次數(shù),當(dāng)測量的范圍超過設(shè)定的范圍則驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警提醒,除此外用戶還可以設(shè)定每天鬧鐘提醒測量,時(shí)間可以自行設(shè)定。

        從脈搏波中提取人體的生理病理信息作為臨床診斷和治療的依據(jù),歷來都受到中外醫(yī)學(xué)界的重視。系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為核心,以光電傳感器利用單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部定時(shí)器來計(jì)算時(shí)間,由光電傳感器感應(yīng)產(chǎn)生信號(hào),單片機(jī)通過對(duì)信號(hào)累加得到脈搏跳動(dòng)次數(shù),時(shí)間由定時(shí)器定時(shí)而得。系統(tǒng)運(yùn)行中可以通過觀察指示燈閃爍,若均勻閃爍說明測量值準(zhǔn)確。幾乎世界上所有的民族都用過“摸脈”作為診斷疾病的手段。脈搏波所呈現(xiàn)出的形態(tài)(波形)、強(qiáng)度(波幅)、速率(波速)和節(jié)律(周期)等方面的綜合信息,在很大程度上反映出人體心血管系統(tǒng)中許多生理病理的血流特征,但人體的生物信號(hào)多屬于強(qiáng)噪聲背景下的低頻的弱信號(hào), 脈搏波信號(hào)更是低頻微弱的非電生理信號(hào), 必需經(jīng)過放大和后級(jí)濾波以滿足采集的要求。

        2 程序設(shè)計(jì)原理

        軟件任務(wù)分析的內(nèi)容是如何安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊。整個(gè)系統(tǒng)軟件可分為后臺(tái)程序(背景程序)和前臺(tái)程序。后臺(tái)程序指主程序及其調(diào)用的子程序,這類程序?qū)?shí)時(shí)性要求不是太高,延誤幾十ms甚至幾百ms也沒關(guān)系,故通常將監(jiān)控程序(鍵盤解釋程序),顯示程序和打印程序等與操作者打交道的程序放在后臺(tái)程序中執(zhí)行;而前臺(tái)程序安排一些實(shí)時(shí)性要求較高的內(nèi)容,如定時(shí)系統(tǒng)和外部中斷(如掉電中斷)。也可以將全部程序均安排在前臺(tái),后臺(tái)程序?yàn)椤笆瓜到y(tǒng)進(jìn)入睡眠狀態(tài)”,以利于系統(tǒng)節(jié)電和抗干擾。

        3 方案設(shè)計(jì)

        系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)由STC89C52、按鍵、LCD1602、光電傳感器、時(shí)鐘模塊、運(yùn)放等構(gòu)成,系統(tǒng)設(shè)有四個(gè)按鍵,可以設(shè)置上下限脈搏數(shù),當(dāng)超過范圍的時(shí)候單片機(jī)會(huì)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)響,脈搏測量的時(shí)候需要人把手輕輕的按在光電傳感器上面,由于人脈搏跳動(dòng)的時(shí)候,血液的透光性不一樣會(huì)導(dǎo)致接收器那邊接收的信號(hào)強(qiáng)弱不一樣,間接的把人脈搏信號(hào)傳回,通過運(yùn)放對(duì)其進(jìn)行放大、整形后連接到單片機(jī)的IO口,單片機(jī)利用外部中斷對(duì)其進(jìn)行計(jì)數(shù),最終換算成人一分鐘脈搏的跳動(dòng)次數(shù),最終顯示在液晶屏上。

        4 結(jié)論

        通過這次設(shè)計(jì),我學(xué)到了不少課本上沒有的知識(shí),也鍛煉了自己的動(dòng)手能力,將以前學(xué)過的零散的知識(shí)串到一起。經(jīng)過我長時(shí)間的設(shè)計(jì)及調(diào)試,本系統(tǒng)基本能實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的脈搏計(jì)的所有功能。不足之處有:1.硬件的穩(wěn)定性有待進(jìn)一步提高2.系統(tǒng)人性化還不足。

        我的綜合設(shè)計(jì)主要涉及硬件和軟件兩方面的內(nèi)容,通過這些我的硬件和軟件開發(fā)能力都獲得了提高。首先硬件方面,基本了解了電子產(chǎn)品的開發(fā)流程和所要做的工作?;菊莆樟薖rotel99SE原理圖的方法,并設(shè)計(jì)了一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)。通過開發(fā)板的設(shè)計(jì)和硬件搭建的過程,使我對(duì)51系單片機(jī)的接口有了更深層次的理解,熟悉了一些單片機(jī)常用的外圍電路引腳和連接方法,如LCD液晶,鍵盤等。并且我學(xué)會(huì)了分析問題解決問題的能力,加深了對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解和運(yùn)用。我的動(dòng)手能力得到了很大的提高,創(chuàng)新意識(shí)得到了鍛煉。

        參考文獻(xiàn)

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        [4]及力.Protel99SE原理圖與PCB設(shè)計(jì)教程[M].北京:北京:電子工業(yè)出版社,2007

        [5]徐江海.單片機(jī)實(shí)用教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006

        [6]胡宴如.模擬電子技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2008

        作者簡介

        肖勤,邵陽學(xué)院魏源國際學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生。

        通訊作者(指導(dǎo)老師)

        彭森,邵陽學(xué)院信息工程系教師。

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