单片机的脉搏测量仪设计(附件)
本课题介绍的是一种采用STC89C52芯片进行控制的脉搏测量仪，该测量仪易操作并且测量值准确。最大的好处是使用方便，测量脉搏就不需要去医院，在家就可以测量，这样就能节省很多的时间，该设计分为硬件部分与软件部分。硬件部分采用的是模块化设计，选择STC89C52单片机作为整个系统微控制器，按键模块负责设定脉搏的测量范围和闹钟，传感器检测模块是检测人体脉搏信号，并将检测到的信号转化为电信号。工作原理是通过手指触摸ST188反射式红外传感器产生脉冲信号，经过电路的放大整形后，然后输入到单片机内部，进行相应的控制与处理，LCD液晶显示模块是把采集到的脉搏信号显示出来，蜂鸣器报警模块是若所测的脉搏次数超过设定的范围时，蜂鸣器就会报警提醒，时钟模块是记录数据。软件部分采用C语言编辑，通过软硬件的相互结合，使脉搏测量仪正常工作。本系统带有的闹钟，可以提醒你随时测量脉搏[1]。该设计在各个领域都有所应用，在医学方面用来检测脉率和中医脉象，商业方面，健身器材中心的心率测试也要用脉搏测量仪。
目 录
1 概述 1
1.1引 言 1
1.2 选题的背景和意义 1
1.3 脉搏测量仪的发展与应用 1
1.4研究的内容 2
2 系统总体方案的设计 3
2.1系统整体设计概述 3
2.2微控制器的选型 3
2.3显示模块的选型 4
2.4传感器的选型 4
2.5时钟芯片的选型 5
3 系统硬件电路设计 6
3.1单片机最小系统 6
3.2 LCD液晶显示电路设计 8
3.2.1液晶模块简介 8
3.2.2液晶显示部分与STC89C52的接口 9
3.3键盘电路设计 10
3.4蜂鸣器电路设计 11
3.5信号采集电路设计 12
3.5.1 传感器简介 12
3.5.2 信号采集电路 12
3.6时钟电路的设计 14
3.6.1 DS1302概述 14
3.6.2 DS1302内部RTC 和RAM 地址分配 14
3.6.3 DS1302时 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
钟电路设计 15
4 系统软件设计 16
4.1系统软件总体设计 16
4.2 LCD1602初始化子程序流程图 17
4.3信号采集子程序流程图 18
5 系统调试 19
5.1硬件调试 19
5.2软件调试 20
5.3软、硬件联调 22
5.4误差分析 23
6 总 结 24
致 谢 25
参考文献 26
附 录 27
1 概述
1.1引 言
自改革开放以来,人们的生活水平有了很大的改善，主要表现在衣、食、住、行方面都有所提高，但随之产生的健康问题也越来越多。因此，人们对自己的身体情况特别关心,这就需要一个检查自己身体状况的工具，脉搏测量仪由此而诞生[2]。脉搏测量仪的原理是通过脉搏跳动的次数，来判断人体的健康程度。这几年，国家加大对这方面的投资，众多医学家进行研究，因此，脉搏测量技术越来越高。
1.2 选题的背景和意义
古人通过脉诊来检查人身体的状况，脉诊在中医中起着主导的地位。脉诊是通过对病人进行“望、闻、问、切”的方法来诊治，这个方法已使用了几千年，但这个方法容易受到其它因素的影响，导致测量的结果不准确，让医生无法对症下药，会造成无法挽回的局面。为了解决这一问题，就需要传统医学与现代科技相结合。实现更科学、客观的诊断[2]。
近年来，电子测量技术步向一个新的台阶，脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法，而是以极快的速度向数字化、自动化的方向发展。新制成的脉搏测量仪器不仅价格低，结构简单，而且测量的精度高[3]。
现代医学是从人体的脉搏波中提取生理信息，来诊断和治疗疾病。这种方法目前在国里外被广泛应用。该方法是先从人体采集生物信号，然后把采集的生物信号转化为物理信号。接着通过观察这些物理信号的变化，就可以看出人体脉搏的变化。最后，这些物理变化需要通过芯片和硬件电路来进行处理，并把处理后的脉搏次数存储起来，就可以得出每分钟的脉搏次数。在硬件设计中一般的物理信号就是电压变化，整个系统成本低，无污染废弃物，方便灵活，便于携带，可以随时随地测量脉搏，了解自己的身体情况。
1.3 脉搏测量仪的发展与应用
随着人们对健康问题的关注，脉搏测量仪的发展得到了国家重视，制成的测量仪不仅功能越来越多，而且测量结果也越来越准确。
要研究脉搏测量仪就要对其传感器进行研究。对其的研究经历了两个阶段：第一阶段是研究的传感器是接触式的，用此类传感器研制成的脉搏测量仪，分别测量了指脉和耳脉，发现它们各有优点和缺点。测量指脉既简单又方便，但是手指经常接触其它东西，到了夏天又容易出汗，这会影响测量的精确度；耳脉测量相对于指脉测量来说，比较干净，但它受温度影响较大，特别是夏天和冬天，这样测量的精度也不准。
接触式传感器存在着许多问题，因此，近年来国内把研究的方向转向非接触式的传感器，这也就是第二阶段。该传感器的特点是测量时不与人体进行接触，就不会造成人体损伤，能够自动消除仪表自身系统的误差，测量精度高。受环境和人为因素较小，是值得研究和开发的。
目前，脉搏测量仪在各个领域都有所应用，首先在医学方面离不开它，比如检测脉率和中医脉象等，商业中也同样需要它，比如运动、健身器材中的心率测试都用到了技术先进的脉搏测量仪。
1.4研究的内容
本课题主要研究脉搏测量仪的设计方法和应用，系统以STC89C52单片机为核心，使用时把手放在光电传感器上，由于心脏跳动时手指内的血液发生变化，产生不同的反射率，通过运放对其进行放大、整形后连接到单片机的IO口，最后通过LCD液晶显示屏显示出来。
主要内容：
（1）根据系统设计要求，提出脉搏测量仪系统的设计方案。
（2）完成信号采集电路设计，包括：单片机最小系统电路、蜂鸣器报警电路、放大电路、整形电路及LCD1602液晶显示电路的设计等。
（3）完成脉搏测量仪系统软件设计，包括：主程序、延时子程序、中断服务子程序、上位机子程序等程序的设计。
（4）进行系统硬件电路制作，完成系统的软、硬件联调，完成设计作品，实现系统各功能正常使用。
2 系统总体方案的设计
2.1系统整体设计概述
该系统结构框图如下图2.1所示。
图2.1系统结构框图
系统工作的原理为：脉搏测量的时候把右手食指指肚放在ST188反射式红外光电传感器上，如果没有指示灯闪烁，就证明手指的压力过大或过小，就需要调节。当放置合适的时候，就会看到指示灯随心跳同时闪动，当看到指示灯有规律闪烁时表示信号正确。如果看到指示灯乱闪，这样测得的数据就不准，需要清除心率，重新测量。当单片机检测到第五次脉搏信号时，开始显示这五次的脉搏信号，然后算出平均心率，这就是你的脉搏跳动次数。在测试过程中需要保持稳定。除此之外，用户还可以设定闹钟提醒自己测量。
目 录
1 概述 1
1.1引 言 1
1.2 选题的背景和意义 1
1.3 脉搏测量仪的发展与应用 1
1.4研究的内容 2
2 系统总体方案的设计 3
2.1系统整体设计概述 3
2.2微控制器的选型 3
2.3显示模块的选型 4
2.4传感器的选型 4
2.5时钟芯片的选型 5
3 系统硬件电路设计 6
3.1单片机最小系统 6
3.2 LCD液晶显示电路设计 8
3.2.1液晶模块简介 8
3.2.2液晶显示部分与STC89C52的接口 9
3.3键盘电路设计 10
3.4蜂鸣器电路设计 11
3.5信号采集电路设计 12
3.5.1 传感器简介 12
3.5.2 信号采集电路 12
3.6时钟电路的设计 14
3.6.1 DS1302概述 14
3.6.2 DS1302内部RTC 和RAM 地址分配 14
3.6.3 DS1302时 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
钟电路设计 15
4 系统软件设计 16
4.1系统软件总体设计 16
4.2 LCD1602初始化子程序流程图 17
4.3信号采集子程序流程图 18
5 系统调试 19
5.1硬件调试 19
5.2软件调试 20
5.3软、硬件联调 22
5.4误差分析 23
6 总 结 24
致 谢 25
参考文献 26
附 录 27
1 概述
1.1引 言
自改革开放以来,人们的生活水平有了很大的改善，主要表现在衣、食、住、行方面都有所提高，但随之产生的健康问题也越来越多。因此，人们对自己的身体情况特别关心,这就需要一个检查自己身体状况的工具，脉搏测量仪由此而诞生[2]。脉搏测量仪的原理是通过脉搏跳动的次数，来判断人体的健康程度。这几年，国家加大对这方面的投资，众多医学家进行研究，因此，脉搏测量技术越来越高。
1.2 选题的背景和意义
古人通过脉诊来检查人身体的状况，脉诊在中医中起着主导的地位。脉诊是通过对病人进行“望、闻、问、切”的方法来诊治，这个方法已使用了几千年，但这个方法容易受到其它因素的影响，导致测量的结果不准确，让医生无法对症下药，会造成无法挽回的局面。为了解决这一问题，就需要传统医学与现代科技相结合。实现更科学、客观的诊断[2]。
近年来，电子测量技术步向一个新的台阶，脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法，而是以极快的速度向数字化、自动化的方向发展。新制成的脉搏测量仪器不仅价格低，结构简单，而且测量的精度高[3]。
现代医学是从人体的脉搏波中提取生理信息，来诊断和治疗疾病。这种方法目前在国里外被广泛应用。该方法是先从人体采集生物信号，然后把采集的生物信号转化为物理信号。接着通过观察这些物理信号的变化，就可以看出人体脉搏的变化。最后，这些物理变化需要通过芯片和硬件电路来进行处理，并把处理后的脉搏次数存储起来，就可以得出每分钟的脉搏次数。在硬件设计中一般的物理信号就是电压变化，整个系统成本低，无污染废弃物，方便灵活，便于携带，可以随时随地测量脉搏，了解自己的身体情况。
1.3 脉搏测量仪的发展与应用
随着人们对健康问题的关注，脉搏测量仪的发展得到了国家重视，制成的测量仪不仅功能越来越多，而且测量结果也越来越准确。
要研究脉搏测量仪就要对其传感器进行研究。对其的研究经历了两个阶段：第一阶段是研究的传感器是接触式的，用此类传感器研制成的脉搏测量仪，分别测量了指脉和耳脉，发现它们各有优点和缺点。测量指脉既简单又方便，但是手指经常接触其它东西，到了夏天又容易出汗，这会影响测量的精确度；耳脉测量相对于指脉测量来说，比较干净，但它受温度影响较大，特别是夏天和冬天，这样测量的精度也不准。
接触式传感器存在着许多问题，因此，近年来国内把研究的方向转向非接触式的传感器，这也就是第二阶段。该传感器的特点是测量时不与人体进行接触，就不会造成人体损伤，能够自动消除仪表自身系统的误差，测量精度高。受环境和人为因素较小，是值得研究和开发的。
目前，脉搏测量仪在各个领域都有所应用，首先在医学方面离不开它，比如检测脉率和中医脉象等，商业中也同样需要它，比如运动、健身器材中的心率测试都用到了技术先进的脉搏测量仪。
1.4研究的内容
本课题主要研究脉搏测量仪的设计方法和应用，系统以STC89C52单片机为核心，使用时把手放在光电传感器上，由于心脏跳动时手指内的血液发生变化，产生不同的反射率，通过运放对其进行放大、整形后连接到单片机的IO口，最后通过LCD液晶显示屏显示出来。
主要内容：
（1）根据系统设计要求，提出脉搏测量仪系统的设计方案。
（2）完成信号采集电路设计，包括：单片机最小系统电路、蜂鸣器报警电路、放大电路、整形电路及LCD1602液晶显示电路的设计等。
（3）完成脉搏测量仪系统软件设计，包括：主程序、延时子程序、中断服务子程序、上位机子程序等程序的设计。
（4）进行系统硬件电路制作，完成系统的软、硬件联调，完成设计作品，实现系统各功能正常使用。
2 系统总体方案的设计
2.1系统整体设计概述
该系统结构框图如下图2.1所示。
图2.1系统结构框图
系统工作的原理为：脉搏测量的时候把右手食指指肚放在ST188反射式红外光电传感器上，如果没有指示灯闪烁，就证明手指的压力过大或过小，就需要调节。当放置合适的时候，就会看到指示灯随心跳同时闪动，当看到指示灯有规律闪烁时表示信号正确。如果看到指示灯乱闪，这样测得的数据就不准，需要清除心率，重新测量。当单片机检测到第五次脉搏信号时，开始显示这五次的脉搏信号，然后算出平均心率，这就是你的脉搏跳动次数。在测试过程中需要保持稳定。除此之外，用户还可以设定闹钟提醒自己测量。
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