基于51单片机的心率体温测试系统
基于51单片机的心率计设计
基于51单片机的心率计设计一、引言心率是人体健康状况的一个重要指标,测量心率对于预防心血管疾病和监控身体健康非常重要。
本文将介绍基于51单片机的心率计的设计。
二、硬件设计1. 传感器心率计的核心是心率传感器,用于检测心脏的跳动并转化为电信号。
常见的心率传感器有光电传感器和压电传感器。
本设计选用光电传感器,通过红外光发射二极管和光敏二极管组成,以非侵入性的方式测量心率。
2. 信号放大与滤波电路由于心率信号较小,需要经过放大与滤波电路进行信号处理。
设计中使用运放对信号进行放大,并通过带通滤波器滤除杂散信号。
3. 数模转换放大滤波后的心率信号是模拟信号,需要通过模数转换器(ADC)将其转换为数字信号,以便后续处理和显示。
4. 显示屏心率计的设计中需要一个合适的显示屏来显示测量出的心率数值。
常见的显示屏有LCD液晶屏和LED数码管。
5. 51单片机本设计使用51单片机作为控制核心,负责对信号的采集、处理和显示。
51单片机具有成熟的开发环境和丰富的外设资源,非常适合嵌入式系统的设计。
三、软件设计1. 信号采集通过51单片机的IO口连接传感器,定时采集传感器输出的心率信号,并将其转换为数字信号。
2. 信号处理通过软件算法对采集到的心率信号进行滤波和处理,去除噪声和干扰,提取出准确的心率数值。
3. 心率计算根据心率信号的特征,设计一个合适的算法对心率进行计算。
常用的算法有峰值检测法和自相关法等。
4. 数据显示将计算得到的心率数值通过LCD屏或数码管显示出来,以便用户直观地了解自己的心率状况。
四、实验结果与讨论经过实验验证,基于51单片机的心率计设计能够准确地测量心率,并将心率数值显示在屏幕上。
通过与商用心率计的比对,结果显示该设计具有较高的准确性和稳定性。
五、应用前景基于51单片机的心率计设计可以应用于医疗领域、体育训练和健康监控等方面。
例如,可以将心率计嵌入健康手环中,实时监测用户的心率状况,并提醒用户进行适当的运动。
基于51单片机的心率体温检测系统设计
基于51单片机的心率体温检测系统设计随着科技的不断进步,智能化设备在日常生活中的应用越来越广泛。
心率体温检测系统作为一种应用广泛的智能设备,可以实时监测人体的心率和体温的变化情况,为人们的健康提供及时准确的数据支持。
本文将介绍一个基于51单片机的心率体温检测系统的设计方案。
一、系统概述本心率体温检测系统由硬件和软件两部分组成,硬件部分包括传感器模块、信号处理模块和显示模块,软件部分则是通过51单片机进行数据的采集和处理,并在显示模块上进行实时的结果显示。
二、硬件设计1. 传感器模块本系统采用心率传感器和体温传感器进行数据的采集。
心率传感器采集心率信号,体温传感器采集体温信号。
这两个传感器通过模拟信号将采集的数据传递给信号处理模块。
2. 信号处理模块信号处理模块对从传感器模块采集到的心率和体温信号进行滤波和放大处理,提高信号的精确性和可读性。
经过处理后的信号将被发送给显示模块进行实时显示。
3. 显示模块显示模块采用OLED显示屏,可以实时显示心率和体温的数值,以及相应的警报信息。
用户可以通过显示屏上的按键进行操作和设定。
三、软件设计1. 数据采集51单片机通过模拟输入引脚采集来自传感器模块的心率和体温信号。
通过定时中断的方式,可以实现对信号的连续采集。
2. 数据处理采集到的数据通过A/D转换进行数字化,并存储到内部RAM中。
通过计算和处理,可以得到心率和体温的准确数值。
3. 数据显示通过串行通信接口,将处理后的数据发送到显示模块,并通过OLED显示屏进行实时展示。
用户可以通过按键控制,实现不同数据的显示切换。
四、系统特点1. 精确性高本系统通过合理的传感器选择和信号处理,可以保证心率和体温数据的准确性,为用户提供可靠的健康数据支持。
2. 实时监测本系统能够实时监测心率和体温的变化情况,并将结果实时显示在屏幕上。
用户可以时刻关注自身的健康状况。
3. 便捷性基于51单片机的心率体温检测系统体积小巧,易于携带和使用。
电子信息工程专业毕业论文--基于51单片机的数字心率计的设计
数字心率计的设计摘要:本文是基于51单片机数字心率计的设计,采用了红外对管传感器和光电转换原理进一步实现对心率的检测。
心率计通过感知手指内的微弱波动来接收信号,可以避免人工听诊器所带来不必要的麻烦。
心率传感器采样脉搏信号,采用AT89S51单片机作为控制器,心率传感器输出方波传入单片机,单片机每接收一个脉冲波形,数码管就计数一次。
心率次数超限时用蜂鸣器报警。
三极管加大功率,驱动器件工作。
这样就实现了心率计数的功能,进一步达到了检测疾病的目的。
关键词:AT89S51单片机、心率计数器、LM358PDESING OF DIGITAL HEARAT RATE METERAbstract:This paper is the design of 51 single-chip digital rate meter based on the infrared tube, sensor and photoelectric conversion principle to detect heart rate. Heart rate meter to receive signals through the weak fluctuation in the finger of perception, so as to avoid unnecessary trouble caused by the artificial stethoscope. A heart rate sensor sampling pulse signal, uses AT89S51 as the MCU, a heart rate sensor output Fang Bo incoming MCU, MCU each receives a pulse waveform, digital tube counting time. The number of beats overrun with buzzer alarm. Increase power triode, drive to work. So as to realize the heart rate counting functions, further can detect diseases purpose.Key words:Heart counter、AT89S51、LM358P目录1、引言 (1)2、系统方案选择与论证 (1)2.1、任务 (1)2.2、心率计的选用 (1)2.3、各个电路的选择 (2)2.3.1、脉搏传感器部分 (2)2.3.2、单片机选择 (2)2.3.3、显示部分 (3)2.3.4、系统各模块的最终方案 (3)3、系统简述 (3)4、本系统核心器件简介 (4)4.1、 AT89S51单片机 (4)4.1.1、电源引脚 (5)4.1.2、外接晶体引脚 (5)4.1.3、控制信号或与其它电源复用引脚 (6)4.2、复位电路 (7)4.2.1、单片机复位电路 (7)4.2.2、按键电路 (7)4.2.3、振荡电路 (7)4.2.4、液晶电路 (8)4.3、 LM358P放大器 (10)5、程序设计 (12)6、软件的调试 (14)7、结束语 (15)参考文献 (16)谢辞 (17)附录1 程序清单 (18)附录2 系统原理图 (26)附录3 PCB图 (28)1引言随着社会的发展,人们的生活节奏越来越快了,面对越来越繁忙的工作,人们并不能像以前那样去做定期的体检啦。
基于51单片机的温度监测系统(DS18B20)
DS18B20读时序
所有的读时隙都由拉低总线,持续至少1us后再释放总线(由于上拉电阻的作用,总线恢复为 高
配置寄存器
8 位 CRC 生成器
DS18B20的时序
DS18B20复位时序
DS18B20的所有通信都由由复位脉冲组成的初始化序列开始。该初始化序列由主 机发出,后跟由DS18B20发出的存在脉冲(presence pulse)。在初始化步骤中,总线 上的主机通过拉低单总线至少480μs来产生复位脉冲。然后总线主机释放总线并进入接收 模式。当总线释放后,5kΩ的上拉电阻把单总线上的电平拉回高电平。当DS18B20检测 到上升沿后等待15到60us,发出存在脉冲,拉低总线60-240us至此,初始化和存在时序 完毕。时序图如下:
1.主控制器电路和测温
电路的设计
主控制器电路由AT89S52 及外围时钟和复位电路构成, 测温电路由DS18B20、报警 电路组成。AT89C52是此硬 件电路设计的核心,通过 AT89S52的管脚P2.7与 DS18B20相连,控制温度的 读出和显示。硬件电路的功 能都是与软件编程相结合而 实现的。具体电路原理图如 右图2所示。
送1,以拉低总线的方式表示发送0.当发送0的时候,DS18B20在读时隙的末期将会释放总线,总线
将会被上拉电阻拉回高电平(也是总线空闲的状态)。DS18B20输出的数据在下降沿(下降沿产 生读时隙)产生后15us后有效。因此,主机释放总线和采样总线等动作要在15μs内完成。
基于51单片机的测温数字温度计的最小系统
●第一章设计目的——————————————3 ●第二章设计内容————————————— 3 ●第三章分析———————————————7 ●第四章示例程序——————————————7 ●第五章总结———————————————13一、设计目的:利用51单片机和ds18b20等元件设计一个实时的测量温度和报警的小系统。
系统可以通过数码管显示实时的温度值,显示的温度的精度是0.01℃。
然后,还可以利用按键进行最高温度值和最低温度值的设定,当温度超过设定的最高温度值的时候,蜂鸣器会响,并且会有一个led灯亮起;当温度值低于设定的最低温度值的时候,蜂鸣器会响,但是led灯不会亮。
二、设计内容:温度计电路设计总体设计方框图如图1所示,控制器采用单片机8051,温度传感器采用DS18B20,显示部分是一个四位一体的数码管,设置电路部分是3个按键和3个用于指示的led灯,报警电路部分是一个led灯和一个蜂鸣器。
图11、 温度传感器DS18B20与8051单片机连接非常简单,只需将DS18B20信号线与单片机一位I/O 线相连,且一位I/O 线可连接多个DS18B20,以实现单点或多点温度测量。
温度计仿真电路部分如图2所示。
图2单片机复位 时钟震荡主 控制 器数码管显示温度传感器报警电路设置电路Ds18b20需要严格的协议以确保数据的完整性。
协议包括集中单线信号类型:复位脉冲.存在脉冲.写0.写1.读0和读1。
所有这些信号,处存在脉冲外,都是由总线控制器发出的。
和ds18b20间的任何通讯都是需要以初始化序列开始,初始化序列见图3,一个复位脉冲跟着一个存在脉冲表明ds18b20已经准备好发送和接收数据。
图3Ds18b20的读写时序图如图4所示,Ds18b20的几个常用的功能命令如下: CCH 跳过ROM指令44H 温度转换指令BEH 读SRAM4EH 写SRAM三、分析:1.程序一开始测得温度并储存,然后对按键1进行判断,若按键1未按下则直接跳到第四步;2.若按键1按下,则开始设置最高温度,然后再判断按键2(3)是否按下,若按下,则对应设置十(个)位。
基于51单片机的心率计设计选题的目的和意义
选题的目的和意义:在中医四诊(望、闻、问、切)中,脉诊具有非常重要的位置。
它是我国传统医学中最具特色的一项诊断方法,历史悠久,内容丰富,是中医“整体观念”、“辨证论证”基本精神的体现与应用。
医院的护士每天都要给住院的病人把脉记录病人每分钟心跳数,方法是用听诊器放在胸口处,根据心脏的跳动进行计数。
为了节省时间,一般不会作1分钟的测量,通常是测量10秒内的心跳数,再把结果乘以6得到每分钟的心跳数,这样做还是比较费时,而且精度也不高。
为了更方便以及更精确地反应出心率地正常与否,人类发明出了脉搏计。
大大的翻遍了人类对于心脏类疾病的预防和治疗。
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。
国内外对本课题涉及问题的研究现状:脉搏测量仪日常生活中已经得到了非常广泛的应用。
早在1860年Vierordt 创建了第一台杠杆式脉搏描记仪,五十年代末,有人研制出以酒石酸钾钠压电晶片为换能器的脉搏描在我们的记器,将中医寸、关、尺的脉搏,通过换能器转换为电能加以放大描记,初步确定了中医弦脉、滑脉、平脉等的特征图形,1959年,进行高血压弦脉及其机制的研究。
六十年代初研制的“20型三线脉象仪”,首次实现了寸、关、尺三部切脉国内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。
此后随着机械及电子技术的发展,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。
脉象探头式样很多,有单部、三部、单点、多点、刚性接触式、软性接触式、气压式、硅杯式、液态汞、液态水等多种形式。
目前脉搏测量仪在多个领域被广泛应用,除了应用于医学领域,如无创心血管功能检测、妊高症检测、中医脉象、脉率检测等等,商业应用也不断拓展,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。
基于51单片机的温度检测系统程序及仿真概要
基于51单片机的温度检测系统程序及仿真概要
1. 系统概述
本系统采用51单片机作为控制核心,通过外接温度传感器进行温度检测,并在数码管上显示当前温度值。
同时,当温度超过设定阈值时,通过蜂鸣器进行警示。
2. 系统硬件设计
本系统采用DS18B20温度传感器作为温度检测模块,通过单总线连接到51单片机的
P2.0口,同时将P2.1口连接到蜂鸣器。
数码管采用共阳极数码管,通过P0口进行控制。
系统程序采用C语言编写,在主函数中进行如下操作:
(1) 初始化DS18B20,设置温度传感器工作模式。
(2) 读取温度传感器输出的温度值,进行温度判断。
(3) 将温度值转换为数码管显示的格式并显示在数码管上。
(4) 如果温度超过设定阈值,触发蜂鸣器进行警示。
(5) 循环执行以上操作。
4. 系统仿真
5. 总结
本系统基于51单片机实现了温度检测功能,并且能够进行数码管显示以及蜂鸣器警示,具有一定的实用价值。
本系统的设计和仿真过程对于初学者来说都是一个非常好的练手项目,也有助于掌握单片机的基本编程技能和原理知识。
基于单片机的心率计设计
基于单片机的心率计设计(软件部分)Heart rate meter based on Microprocessor design (software)总计毕业设计(论文) 43 页表格 5 个插图 13 幅目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章引言 (1)1.1选题的依据及课题的意义和目的 (1)1.2研究概况及发展趋势综述 (3)第二章方案设计与论证 (5)2.1方案一:用压电陶瓷采集心电信号和用模拟温度传感器AD590J采集温度号的心率计 (5)2.1.1 设计思路 (5)2.1.2 硬件设计方框图 (5)2.1.3 AD574芯片简介 (6)2.2方案二:采用数字温度传感器DS18B20采集温度信号和用红外对管采集心电信号 (7)2.2.1.设计思路 (7)2.2.2.硬件设计方框图 (8)2.3方案比较论证 (8)第三章硬件电路的简单概述 (9)3.1心率计设计的原理 (9)3.2硬件电路图 (10)第四章程序设计 (11)4.1主程序设计 (11)4.1.1 主程序流程图 (11)4.1.2 语音模块ZY1420A功能简介 (12)4.2体温测量程序的设计 (13)4.2.1 DS18B20的简述 (13)4.2.2 体温测量程序设计 (15)4.2.3 温度测量子程序 (16)4.2.4 温度转换子程序 (18)4.2.5 显示子程序和语音播报子程序 (19)4.3心率测量的程序设计 (24)4.3.1 心率测量的主程序设计 (24)4.3.2 中断服务子程序设计 (25)总结 (28)参考文献 (29)致谢 (30)源程序清单 (32)摘要测量心率计是用于测量心率值的的医疗设备,它的应用在心血管疾病的研究和诊断方面也发挥出显著的作用,它们所记录的心脏活动时的生物电信号,已成为临床诊断的重要依据。
同时,在临床监护和治疗中,医护人员常常还要关注某些特殊患者的体温随时间变化的情况。
基于51单片机的心率计设计
基于51单片机的心率计设计一、引言心率是反映心脏功能的重要指标之一,对于人体健康的监测具有重要意义。
本文将介绍一种基于51单片机的心率计设计方案,通过测量心电信号来实时监测心率变化,并将结果显示在液晶屏上。
二、硬件设计1. 传感器选择心电信号的采集是心率计设计的关键,常用的传感器有心电图传感器和心率带。
本设计选择心电图传感器作为采集装置,它能够直接测量心脏电活动,并将信号转化为模拟电压。
2. 信号放大与滤波由于心电信号较弱且容易受到干扰,需要对信号进行放大和滤波处理。
可以采用运算放大器进行信号放大,并通过滤波电路去除高频干扰和基线漂移。
3. 信号采样与转换经过放大和滤波处理的心电信号需要进行模数转换,将模拟信号转换为数字信号以便单片机处理。
可以选择12位的AD转换器进行采样,并通过SPI接口与单片机进行通信。
4. 单片机控制与显示选取51单片机作为控制核心,通过编程实现信号的采集、处理和显示功能。
使用GPIO口与AD转换器和液晶屏连接,通过串口通信实现与电脑的数据传输。
三、软件设计1. 信号采集与处理通过单片机的GPIO口实现对AD转换器的控制,进行心电信号的采集。
同时,通过软件滤波算法对信号进行滤波处理,去除噪声和干扰。
2. 心率计算心率的计算可以通过测量心跳的时间间隔来实现。
在信号处理过程中,可以设置一个阈值,当信号超过该阈值时,计数器加一。
根据连续心跳的次数和采样频率,可以计算出心率的值。
3. 数据显示与存储通过液晶屏显示心率的实时数值,并提供用户界面操作。
同时,可以通过串口将数据传输到电脑进行进一步的分析和存储。
四、实验结果与讨论本设计基于51单片机成功实现了心率计的功能。
通过实验验证,心率计能够准确地测量心率,并实时显示在液晶屏上。
通过与商用心率计进行对比,结果表明本设计具有较高的准确性和稳定性。
五、总结与展望本文介绍了一种基于51单片机的心率计设计方案。
通过对心电信号的采集、处理和显示,实现了心率的实时监测。
基于51单片机便携式心率测试仪的研究与设计
基于单片机的便携式心率测试仪的设计系部名称:电气与信息工程学院专业班级:测控技术与仪器082班学生姓名:李强国指导教师:胡文静职称:教授哈尔滨理工大学二○一三年七月摘要心率测量仪在我们的日常生活中已经得到了非常广泛的应用。
为了提高心率测量仪的简便性和精确度,本设计计了一种基于51单片机的心率测量仪。
系统以AT89S51单片机为核心,以红外发光二极管和光敏三极管为传感器,并利用单片机系统内部定时器来计算时间,由光敏三极管感应产生脉冲,单片机通过对脉冲累加得到脉搏跳动次数,时间由定时器定时而得。
系统运行中能显示脉搏次数和时间,系统停止运行时,能够显示总的脉搏次数和时间,在脉搏数超过设定上下限时蜂鸣器报警。
经测试,系统工作正常,达到设计要求。
关键词:心率测量仪;AT89S51单片机;红外发光二极管;光敏三极管;蜂鸣器。
ABSTRACTHeart rate measuring instrument in our daily lives has been widely used. In order to improve the pulse measuring instrument is simple and accurate, the design method based on 51 single chip Heart rate measuring instrument. System based on the AT89S51 single-chip microcomputer as the core, with the infrared emitting diode and a photosensitive triode sensor three, and the use of MCU internal timer to calculate time, a photosensitive triode induction pulse three, single chip microcomputer based on pulse accumulation by pulse number, and time by the timer timer. System can display the pulse frequency and duration, the system stops running, can display the total pulse frequency and duration, the pulse number exceeds the set upper and lower limit alarm buzzer. After testing, the system is working properly, achieves the design requirements.Key words:Heart rate measuring instrument;AT89S51 single chip microcomputer;Infrared emitting diode;A three transistor;Buzzer.目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章引言 (3)概述 (3)基于单片机的心率测试仪的发展与应用 (4)设计说明书内容 (5)第2章整体方案分析 (6)任务 (6)要求 (6)设计时要考虑的问题 (6)2.3.1环境光对脉搏传感器测量的影响 (6)2.3.2电磁干扰对脉搏传感器的影响 (7)2.3.3测量过程中运动噪声的影响 (7)系统基本方案 (7)2.4.1脉搏传感器部分 (7)2.4.3显示部分 (9)整体方案 (9)第3章硬件电路设计分析 (11)控制器 (11)3.1.3A T89C51的结构 (12)脉搏信号采集 (15)3.2.1光电传感器的结构及原理 (15)图透射式光电传感器图 (15)3.2.2 信号采集电路 (15)信号放大 (16)波形整形电路 (17)单片机处理电路 (18)显示电路 (19)3.6.1 LED 的综述 (20)3.6.2LED 的结构 (20)3.6.3LED数码管的显示方法 (20)本章总结 (21)第四章软件系统 (22)主程序流程: (22)定时器中断程序流程: (22)INT中断程序流程: (23)显示程序流程: (23)软件说明 (24)结束语 (25)参考文献 (26)致谢 (28)附录 (29)附录A STATEFLOW原理图 (29)附录B SIMULINK原理图 (30)附录C BOILER P LANT MODEL SIMULINK图 (31)附录D STATEFLOW子状态仿真图 (32)附录E STATEFLOW的模型查看器 (34)附录F STATEFLOW 的仿真结果及生成的源代码 (35)附录G英文文献翻译 (42)第1章引言概述心脑血管疾病是当今全球死亡率最高的疾病,是21世纪人类健康的头号杀手。
基于51单片机心率脉搏计设计和实现机械自动化专业
目录摘要 (I)Abstract (II)引言 (1)1 控制系统设计 (3)1.1 系统方案设计 (3)1.2 系统总体设计 (4)2 硬件设计 (5)2.1 主控电路 (5)2.2 驱动电路 (8)2.3 信号采集电路 (10)2.4 显示电路 (13)2.5 总体电路图设计 (15)3 软件设计 (16)3.1 软件开发环境的介绍 (16)3.2 系统重要函数介绍 (16)4 系统调试 (19)4.1 系统硬件调试 (19)4.2 系统软件调试 (19)结论 (22)参考文献 (23)附录1 总体原理图设计 (25)附录2 源程序清单 (26)致谢 (30)摘要为实现探究心率脉搏计的应用领域,测量心率能够高效的进行,在节省时间的同时准确显示心率相关状况是否存在异常的目标,本文设计了一款操作简单、运行稳定、可靠性高的心率脉搏计。
本设计使用STC89C51单片机作为控制核心,结合ST188光电传感器检测,再借用单片机系统的内部计时器计算时间。
其大致的步骤为通过ST188光电传感器感应生成脉冲,心跳次数由单片机累计所得,其对应的时间根据定时器获取。
本设计使用的时候可以展现脉搏心率次数当其终止使用的时候可以展示总的脉搏心率次数以及时间长短。
由于一些现实状况的存在我们应当实施下述的相关内容:一是了解系统功能的同时可以进行需求分析;二是机体内部生物信号大都在充满噪音状况里,频率和信号很弱,应该放大并且进行滤波处理;三是所有的硬件设备以及对弱信号的处理都应整合在一起,这样能够让人体脉搏信号转化为电信号。
还能够通过C语言这种方式进行编程,而且实现构建屏显等作用。
相关结果能够说明,心率脉搏计设计在技术方面有一定的可行性,基本上符合精度标准。
能够确保基础脉冲测量功能的同时又可以确保测量的精准度且使用单片机控制确保了系统准确稳定。
传感器采用光电传感器,大大降低了外界干扰信号的干扰。
显示器运用液晶显示器,显示效果更好,且易于操作。
基于AT89C51单片机的心率体温测量仪设计
己 口 I ] 年 ]月
第] 己 卷 e mp e r a t u r e s e n s o r — DS 1 8 B2 0 t o a c q u i r e t h e s i g n a l o f t e mp e r a t u r e , a n d i t a d o p t s p r e s s u r e s e n s o r — M PX2 1 0 0 t o a c q u i r e t h e
s i g n a l o f h e a r t r a t e , t h e n i t s e n d s t h e m i n t o mi c r o c o n t r o l l e r — A T8 9 S 5 1 .The s o f t wa r e u s e s C l a n g u a g e p r o g r a mm i n g t O p r o c e s s e s t h e c o l l e c t e d s i g n a l s b y A T8 9 C5 l a n d t h e n d i s p l a y s t h e m t h r o u g h t h e l i q u i d c r y s t a 1 . Th e s y s t e m s h o ws t h a t i t
a c c o r d s wi t h t he e x p e c t e d d e s i g n t h r o u g h Pr o t e u s s i mu l a t i o n.
基于51单片机的心率体温测试系统
摘要本文介绍了一种基于51单片机的心率体温采集系统。
首先介绍了51系列单片机的内部相关配置、工作原理以及编程方法,其次介绍了温度传感器PT100的相关测温方法以及通过红外光电传感器TCRT5000对射的方法来抓取人体脉搏信号。
此次设计的电路部分主要包括:传感测量电路、放大电路、滤波整形电路、AD转换电路、计数显示电路、控制电路、电源供电电路等。
通过按键开始测试,将PT100及TCRT5000输入的微弱信号进行放大整形,最后AD采集转换传送给单片机,在LCD1602上显示相关体温及心率信息。
本次硬件设计基于比较稳定可行、低成本的设计思想,软件设计采用模块化的设计方法,并且详细分析了红外传感器TCRT5000应用于心率测量上以及PT100应用于温度测量上的原理及优点,阐述了其他各配合电路的组成与工作特点,并且通过仿真进行电路的可行性验证,最后完成实物电路的设计,使得本次课题的预期结果得以实现。
关键词:51单片机;传感器;仿真;AD转换IAbstractThis paper introduced a heart rate and body temperature acquisition system that based on 51 single chip microcomputer. First the internal configurations of 51 single chip microcomputer are introduced. And the paper also tell how 51 single chip microcomputer works and how can we program on it. Then the method of using temperature sensor PT100 to get body temperature is introduced, and we use infrared photoelectric sensor TCRT5000 to get the pulse signal of human body.The design of the circuit mainly comprises sensing circuit , amplifying circuit, filtering and shaping circuit, AD converting circuit, counting and displaying circuit, controlling circuit, power supplying circuit and so on. When the keyboard is pressed, the system starts to get signal. The small signal from PT100 and TCRT5000 will be amplified and shaped. Then ad converter will change the analog signal into digital signal and send to 51 single chip microcomputer . At last LCD1602 will display the information of body temperature and heart rate.Keywords: Piezoelectric sensors;control circuit;counters;Multisim2001 simulation software control circuit.II目录第一章引言 (1)1.1 心率体温测试计研究的意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 设计内容 (4)第二章51系列单片机功能简介 (5)2.1 51系列单片机的内部结构 (5)2.2 51单片机所使用的编程语言 (6)2.2.1 汇编语言 (6)2.2.2 C51语言 (7)第三章电路常用芯片介绍 (9)3.1 温度传感器PT100介绍 (9)3.2 红外反射式传感器TCRT5000介绍 (9)3.3 AD转换芯片ADC0804介绍 (11)3.4 LCD1602液晶显示屏介绍 (12)3.5 比较器LM393介绍 (14)第四章硬件设计 (16)4.1 硬件总框图设计 (16)4.2 体温采集电路设计 (16)4.2.1 PT100传感器电路 (16)4.2.2 信号放大电路 (17)4.2.3 AD转换电路 (17)4.3 心率信号采集电路设计 (18)4.3.1 红外发射电路 (18)4.3.2 红外接收电路 (18)4.3.3 二级信号放大电路 (19)4.3.4 滤波电路 (19)4.3.5 波形变换电路 (20)4.4 按键电路设计 (20)4.5 LCD1602显示电路设计 (21)4.6 报警电路设计 (21)第五章软件设计 (23)5.1 总程序设计和流程图 (23)5.2 体温采集部分程序设计 (26)5.3 心率信号采集部分程序设计 (26)5.4 按键中断程序设计 (27)5.5 LCD1602显示程序设计 (27)5.6 STC89C52的EEPROM数据保存程序设计 (28)5.7 时钟功能模块的设计 (28)III目录第六章实物验证及结论 (29)6.1 实物验证 (29)6.2 结论 (31)参考文献 (32)致谢 (33)附录 (34)IV第一章引言1.1 心率体温测试计研究的意义随着科技的不断发展,现代社会对各种信息参数的准确度和精确度的要求都有了几何级的增长,而如何准确而又迅速的获得这些参数就需要受制于现代信息基础的发展水平。
基于51单片机的心电监测系统
1引言虚拟医学仪器充分利用计算机丰富的软硬件资源,仅增设少量专用软、硬件模块,便 可实现传统仪器的全部功能及一些传统仪器无法实现的功能,同时缩短了研发周期。
本系 统由两部分组成:以 C8051F320单片机为核心的数据采集装置和以PC 机为平台的分析处理系统。
设计中充分考虑数据采集装置体积小、功耗低、操作快捷的要求,因此全部采用 SMT 封装的元器件。
PC 监护终端通过 USB 接口接收数据,传输速率高;采用图形编程语言 LabVIEW 编写显示、存储、分析处理等功能程序。
该系统可实时监护并提供心动周期,心 率等参数,也可进行数据的存储回放,为心血管疾病的诊断提供依据。
系统的软件开发和 硬件与上位机软件的集成测试表明,系统运行稳定可靠,取得了预期效果。
2系统硬件设计该系统由C8051F320数据采集模块和 PC 机两部分组成,如图1所示。
PC 机C8C51F220图1系统框图数据采集模块主要由心电采集电路和基于 C8051F320单片机的DAQ 接口卡构成,如图2所示。
C8O51F32OPC 机 |USB ------------ MQ 接口卡部分图2数据采集模块框图该模块通过C8051F320片上A/D 转换器采集经预处理的心电信号,再将其由 USB 总线传输至PC 机显示。
PC 机部分主要是软件设计,包括通过 C8051F320单片机片上USB 主机API 函数和LabVIEW 软件编写数据采集图形用户界面;实现接收、显示和处理由数据采集模块 通过USB 接口发送采集数据的程序。
LabVIEW 应用程序和C8051F320应用程序均采用 SILICon Laboratories 公司的USB Xpress 开发套件的 API 和驱动程序实现对底层 USB 器 件的读写操作。
心电信号属于微弱信号,体表心电信号的幅值范围为1~10 mV 。
在测量心电信号时存UbVlEW 应用稈序|API$駆动程序机**USBg 件心采电人体 心电采集电路部分0620的端肢大手动 liSBl电平 抬升A/D 转换I在很强的干扰,包括测量电极与人体之间构成的化学半电池所产生的直流极化电压,以共模电压形式存在的50 Hz 工频干扰•人体的运动、呼吸引起的基线漂移,肌肉收缩引起的 肌电干扰等。
基于51单片机的心率计
基于51单片机(AT89C2051)的心率计工作原理:该作品通过红外对管检测手指血管舒张收缩情况,反应为电压的变化,经过一级无源低通滤波和三极管共射极电路放大后进入LM358双运放集成芯片,其中一级运放构成有源一阶低通放大,放大参数设置在300倍左右,另一级运放构成单限比较器,通过调整电位器设置阈值电压。
输出电平直接接入单片机P3.2(INT0)外部中断入口处,通过程序计算信号周期,从而计算测试者心率,通过诺基亚5110液晶显示出来。
以下为作品工作图:当检测信号异常,心率值超出正常范围(40----170)时显示Err错误提示:电路板为洞洞板,背面焊锡走线如下:拆除液晶5110后电路正面图如下:后来修改的电路图(手绘粗糙,大家将就看吧!):本人QQ:769942445,欢迎大家交流。
以下为源程序(已通过测试):#include <reg2051.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define ulong unsigned longsbit sce = P1^2; //片选sbit res = P1^3; //复位,0复位sbit dc = P1^4; //1写数据,0写指令sbit sdin = P1^5; //数据sbit sclk = P1^6; //时钟sbit key =P1^0;bit flag;uchar count,count1;uint time;uchar dis[3];//6*16字符unsigned char code shuzi[]={/*-- 文字: 0 --*//*-- Trebuchet MS9; 此字体下对应的点阵为:宽x高=6x12 --*/ /*-- 高度不是8的倍数,现调整为:宽度x高度=6x16 --*/0xF8,0x04,0x04,0x04,0xF8,0x00,0x01,0x02,0x02,0x02,0x01,0x00,/*-- 文字: 1 --*//*-- Trebuchet MS9; 此字体下对应的点阵为:宽x高=6x12 --*/ /*-- 高度不是8的倍数,现调整为:宽度x高度=6x16 --*/0x00,0x08,0xFC,0x00,0x00,0x00,0x00,0x02,0x03,0x02,0x00,0x00,/*-- 文字: 2 --*//*-- Trebuchet MS9; 此字体下对应的点阵为:宽x高=6x12 --*/ /*-- 高度不是8的倍数,现调整为:宽度x高度=6x16 --*/0x18,0x84,0x44,0x24,0x18,0x00,0x03,0x02,0x02,0x02,0x02,0x00,/*-- 文字: 3 --*//*-- Trebuchet MS9; 此字体下对应的点阵为:宽x高=6x12 --*/ /*-- 高度不是8的倍数,现调整为:宽度x高度=6x16 --*/0x08,0x04,0x24,0x24,0xD8,0x00,0x01,0x02,0x02,0x02,0x01,0x00,/*-- 文字: 4 --*//*-- Trebuchet MS9; 此字体下对应的点阵为:宽x高=6x12 --*/ /*-- 高度不是8的倍数,现调整为:宽度x高度=6x16 --*/0x40,0xB0,0x88,0xFC,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x03,0x02,0x00,/*-- 文字: 5 --*//*-- Trebuchet MS9; 此字体下对应的点阵为:宽x高=6x12 --*/ /*-- 高度不是8的倍数,现调整为:宽度x高度=6x16 --*/0x3C,0x24,0x24,0x24,0xC4,0x00,0x01,0x02,0x02,0x02,0x01,0x00,/*-- 文字: 6 --*//*-- Trebuchet MS9; 此字体下对应的点阵为:宽x高=6x12 --*/ /*-- 高度不是8的倍数,现调整为:宽度x高度=6x16 --*/0xF8,0x24,0x24,0x2C,0xC0,0x00,0x01,0x02,0x02,0x02,0x01,0x00,/*-- 文字: 7 --*//*-- Trebuchet MS9; 此字体下对应的点阵为:宽x高=6x12 --*/ /*-- 高度不是8的倍数,现调整为:宽度x高度=6x16 --*/0x0C,0x04,0xE4,0x1C,0x04,0x00,0x00,0x00,0x03,0x00,0x00,0x00,/*-- 文字: 8 --*//*-- Trebuchet MS9; 此字体下对应的点阵为:宽x高=6x12 --*/ /*-- 高度不是8的倍数,现调整为:宽度x高度=6x16 --*/0xD8,0x24,0x24,0x24,0xD8,0x00,0x01,0x02,0x02,0x02,0x01,0x00,/*-- 文字: 9 --*//*-- Trebuchet MS9; 此字体下对应的点阵为:宽x高=6x12 --*/ /*-- 高度不是8的倍数,现调整为:宽度x高度=6x16 --*/0x38,0x44,0x44,0x44,0xF8,0x00,0x00,0x03,0x02,0x02,0x01,0x00,/*-- 文字: E --*//*-- Trebuchet MS9; 此字体下对应的点阵为:宽x高=6x12 --*/ /*-- 高度不是8的倍数,现调整为:宽度x高度=6x16 --*/0x04,0xFC,0x24,0x74,0x0C,0x00,0x02,0x03,0x02,0x02,0x03,0x00,/*-- 文字: r --*//*-- Trebuchet MS9; 此字体下对应的点阵为:宽x高=6x12 --*/ /*-- 高度不是8的倍数,现调整为:宽度x高度=6x16 --*/0x20,0xE0,0x40,0x20,0x20,0x00,0x02,0x03,0x02,0x00,0x00,0x00,};unsigned char code hanzi[]={/*-- Trebuchet MS9; 此字体下对应的点阵为:宽x高=12x12 --*//*-- 高度不是8的倍数,现调整为:宽度x高度=12x16 --*/0x00,0x00,0x7C,0x55,0x56,0xFC,0x56,0x55,0x54,0x7C,0x00,0x00,0x21,0x21,0x21,0x21, 0x21,0x27,0x21,0x21,0x21,0x21,0x21,0x00,/*-- 文字: 片--*//*-- Trebuchet MS9; 此字体下对应的点阵为:宽x高=12x12 --*//*-- 高度不是8的倍数,现调整为:宽度x高度=12x16 --*/0x00,0x00,0xFF,0x48,0x48,0x48,0x4F,0xC8,0x08,0x08,0x08,0x00,0x24,0x22,0x21,0x20, 0x20,0x20,0x20,0x27,0x20,0x20,0x20,0x00,/*-- 文字: 机--*//*-- Trebuchet MS9; 此字体下对应的点阵为:宽x高=12x12 --*//*-- 高度不是8的倍数,现调整为:宽度x高度=12x16 --*/0x84,0x64,0xFF,0x24,0x44,0xFE,0x02,0x02,0xFF,0x02,0x00,0x00,0x21,0x20,0x27,0x24, 0x22,0x21,0x20,0x20,0x27,0x24,0x27,0x00,/*-- 文字: 实--*//*-- Trebuchet MS9; 此字体下对应的点阵为:宽x高=12x12 --*//*-- 高度不是8的倍数,现调整为:宽度x高度=12x16 --*/0x88,0x86,0xA2,0xCA,0x92,0x83,0xFA,0x82,0x82,0x8A,0x86,0x00,0x20,0x24,0x24,0x24, 0x22,0x21,0x20,0x21,0x22,0x24,0x20,0x00,/*-- 文字: 验--*//*-- Trebuchet MS9; 此字体下对应的点阵为:宽x高=12x12 --*//*-- 高度不是8的倍数,现调整为:宽度x高度=12x16 --*/0x21,0x3D,0xA1,0xFF,0x10,0xC8,0x14,0xD3,0x14,0xC8,0x10,0x00,0x21,0x25,0x24,0x23, 0x24,0x25,0x24,0x25,0x26,0x25,0x24,0x20,/*-- 文字: 心--*//*-- Trebuchet MS9; 此字体下对应的点阵为:宽x高=12x12 --*//*-- 高度不是8的倍数,现调整为:宽度x高度=12x16 --*/0x80,0x70,0x00,0xFC,0x00,0x01,0x0E,0x00,0x80,0x30,0xC0,0x00,0x00,0x00,0x00,0x07, 0x04,0x04,0x04,0x04,0x07,0x00,0x00,0x00,/*-- 文字: 率--*//*-- Trebuchet MS9; 此字体下对应的点阵为:宽x高=12x12 --*//*-- 高度不是8的倍数,现调整为:宽度x高度=12x16 --*/0x42,0x46,0x2A,0x52,0x6A,0xD7,0x6A,0x52,0x2A,0x46,0x02,0x00,0x01,0x01,0x01,0x01, 0x01,0x07,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x00,/*-- Trebuchet MS9; 此字体下对应的点阵为:宽x高=12x12 --*//*-- 高度不是8的倍数,现调整为:宽度x高度=12x16 --*/0x10,0xF1,0x02,0x00,0x10,0x10,0x10,0xFF,0x10,0x10,0x10,0x00,0x00,0x07,0x02,0x01, 0x00,0x00,0x00,0x07,0x00,0x00,0x00,0x00,/*-- 文字: :--*//*-- Trebuchet MS9; 此字体下对应的点阵为:宽x高=12x12 --*//*-- 高度不是8的倍数,现调整为:宽度x高度=12x16 --*/0x00,0x00,0x00,0x00,0x8C,0x8C,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x01,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,};void delayms(unsigned int ii)//1ms延时函数{unsigned int i,x;for (x=0;x<ii;x++){for (i=0;i<100;i++);}}/*--------------------------------------------LCD_write_byte: 使用SPI接口写数据到LCD输入参数:dt:写入的数据;command :写数据/命令选择;编写日期:20080918----------------------------------------------*/void LCD_write_byte(unsigned char dt, unsigned char command){unsigned char i;sce=0;dc=command;for(i=0;i<8;i++){if(dt&0x80)sdin=1;elsesdin=0;dt=dt<<1;sclk=0;sclk=1;}dc=1;sce=1;sdin=1;}/*---------------------------------------LCD_init: 3310LCD初始化编写日期:20080918----------------------------------------- */void LCD_init(void){res=0;delayms(10);res=1;LCD_write_byte(0x21,0);//初始化Lcd,功能设定使用扩充指令LCD_write_byte(0xC6,0);//设定液晶偏置电压LCD_write_byte(0x06,0);//温度校正LCD_write_byte(0x13,0);;//1:48LCD_write_byte(0x20,0);//使用基本指令LCD_write_byte(0x0C,0);//设定显示模式,正常显示}/*-------------------------------------------LCD_set_XY: 设置LCD坐标函数输入参数:X:0-83 Y:0-5编写日期:20080918---------------------------------------------*/void LCD_set_XY(unsigned char X, unsigned char Y){LCD_write_byte(0x40 | Y, 0);// columnLCD_write_byte(0x80 | X, 0);// row}/*------------------------------------------LCD_clear: LCD清屏函数编写日期:20080918--------------------------------------------*/void LCD_clear(void){unsigned char t;unsigned char k;LCD_set_XY(0,0);for(t=0;t<6;t++){for(k=0;k<84;k++){LCD_write_byte(0x00,1);}}}/*---------------------------------------------LCD_write_shu: 显示6(宽)*16(高)点阵列数字字母符号等半角类输入参数:c:显示的字符;编写日期:20080918-----------------------------------------------*/void LCD_write_shu(unsigned char row, unsigned char page,unsigned char c) //row:列page:页dd:字符{unsigned char i;LCD_set_XY(row*6, page);// 列,页for(i=0; i<6;i++){LCD_write_byte(shuzi[c*12+i],1);}LCD_set_XY(row*6, page+1);// 列,页for(i=6; i<12;i++){LCD_write_byte(shuzi[c*12+i],1);}}/*---------------------------------------------LCD_write_hanzi: 显示12(宽)*16(高)点阵列汉字等半角类输入参数:c:显示的字符;编写日期:20080918-----------------------------------------------*/void LCD_write_hanzi(unsigned char row, unsigned char page,unsigned char c) //row:列page:页dd:字符{unsigned char i;LCD_set_XY(row*6, page);// 列,页for(i=0; i<12;i++){LCD_write_byte(hanzi[c*24+i],1);}LCD_set_XY(row*6, page+1);// 列,页for(i=12; i<24;i++){LCD_write_byte(hanzi[c*24+i],1);}}void init(){ TMOD=0x01;TH0=0;TL0=0;ET0=1;EX0=1;EA=1;IT0=1; //指定外部中断0下降沿触发,INT0 (P3.2) TR0=1;}void time0()interrupt 1{ count1++;}void main(void){unsigned char k;a2: key=1;sce=0;res=0;for(k=0;k<250;k++);res=1;init();LCD_init(); //初始化LCD模块LCD_clear(); //清屏幕LCD_write_hanzi(2,0,0);LCD_write_hanzi(4,0,1);LCD_write_hanzi(6,0,2);LCD_write_hanzi(8,0,3);LCD_write_hanzi(10,0,4);LCD_write_hanzi(4,2,5);LCD_write_hanzi(6,2,6);LCD_write_hanzi(8,2,7);LCD_write_hanzi(0,4,5);LCD_write_hanzi(2,4,6);LCD_write_hanzi(4,4,8);while(1){ LCD_write_shu(6,4,dis[0]);LCD_write_shu(7,4,dis[1]);LCD_write_shu(8,4,dis[2]);if(!key) goto a2;if((count1>23)&&flag) //23*65536ms=1.5s 对应心率40最低{ dis[0]=10;dis[1]=11;dis[2]=11;flag=0;}delayms(10);}}void int0()interrupt 0{ if(flag){ TR0=0;time=(uint)(60000000/(float)((ulong)count1*65535+TH0*256+TL0)+0.5);if((time<40)||(time>170)){ dis[0]=10;dis[1]=11;dis[2]=11;}else{ dis[0]=(uchar)(time/100);dis[1]=(uchar)(time%100/10);dis[2]=(uchar)(time%10);}flag=0;TR0=1;}else{ flag=1;count1=0;TH0=0;TL0=0;}}。
基于51单片机的心率体温检测系统设计
目录摘要 (I)Abstract (II)引言 (1)1 控制系统设计 (2)1.1 主控系统方案设计 (2)1.2 脉搏传感器方案设计 (3)1.3 系统工作原理 (5)2 硬件设计 (6)2.1 主电路 (6)2.1.1 单片机的选择 (6)2.1.2 STC89C51的主要功能及性能参数 (6)2.1.3 STC89C51单片机引脚说明 (6)2.2 驱动电路 (8)2.2.1 比较器的介绍 (8)2.3放大电路 (8)2.4最小系统 (11)3 软件设计 (13)3.1编程语言的选择 (13)3.2 Keil程序开发环境 (13)3.3 STC-ISP程序烧录软件介绍 (14)3.4 CH340串口程序烧写模块介绍 (14)4 系统调试 (16)4.1 系统硬件调试 (16)4.2 系统软件调试 (16)结论 (17)参考文献 (18)附录1 总体原理图设计 (20)附录2 源程序清单 (21)致谢 (25)摘要随着日新月异科技发展,在心率体温测量方面,我们取得了迅速的发展,就近日而言,脉搏测量仪已经在多个领域大展身手,除了在医学领域有所建树,在人们的日常生活方面的应用也不断拓展,如检疫中心的额温枪都用到了技术先进的脉搏测量仪。
在今年的疫情爆发的同时,我们可以积极应对,利用所学的知识,方便高效地检测出人体有无异常体温,在上学签到时,我们可以利用此来检测温度,预防集体性感染事件。
为了在心率测量仪的精准性和便携性方面做出重大改变,我计划设计一种以51单片机为核心的心率体温测量仪。
我们的心率体温检测系统以STC89C51单片机为核心,借用单片机系统的内部计时器计算时间。
其大致的步骤为通过ST188光电传感器感应生成脉冲,心跳次数由单片机累计所得,其对应的时间根据定时器获取。
本设计使用的时候可以展现脉搏心率次数以及时间长短,当其终止使用的时候可以展示总的脉搏心率次数以及时间长短。
经过我的个人测试,系统成功运行,符合设计要求。
基于51单片机的心率体温检测程序 (2)
基于51单片机的心率体温检测程序引言心率体温检测在医疗行业中具有重要的意义。
传统的心率体温检测设备通常较为复杂且体积较大,而近年来,随着51单片机技术的不断进步,通过单片机来实现心率体温检测变得更加简便和便携。
本文将介绍一种基于51单片机的心率体温检测程序。
心率检测原理心率检测的原理是通过测量心脏搏动的频率来推测心率。
常用的方法是将一个光传感器放置在皮肤上,通过光的反射来检测血液的流动情况。
当血液流动时,反射的光强度会发生变化。
通过测量光传感器的输出电压变化,可以计算出心率。
体温检测原理体温检测的原理是通过测量人体的温度来推测体温。
常见的方法是使用温度传感器,将其放置在人体的腋下或口腔内。
传感器会感应到人体的温度变化,并将温度转化为电信号。
通过测量传感器的输出电压或电流,可以获得人体的体温。
设备列表•51单片机开发板•光传感器•温度传感器•LCD显示屏•连接线硬件连接1.将光传感器连接到51单片机的模拟输入引脚。
2.将温度传感器连接到51单片机的模拟输入引脚。
3.将LCD显示屏连接到51单片机的数字输出引脚。
软件实现1.配置51单片机的模拟输入引脚和数字输出引脚。
2.在主程序中循环执行以下动作:–读取光传感器的输出电压,并计算出心率。
–读取温度传感器的输出电压或电流,并计算出体温。
–将心率和体温值显示在LCD屏幕上。
以下是伪代码示例:#include <reg51.h>sbit LightSensor = P1^0;sbit TempSensor = P1^1;sbit LCD_RS = P2^0;sbit LCD_RW = P2^1;sbit LCD_EN = P2^2;void ReadLightSensor(){// 读取光传感器的输出电压}void ReadTempSensor(){// 读取温度传感器的输出电压或电流}void DisplayData(){// 在LCD屏幕上显示心率和体温值}void main(){while(1){ReadLightSensor();ReadTempSensor();DisplayData();}}总结基于51单片机的心率体温检测程序是一种简便和便携的心率体温检测解决方案。
基于51单片机的心率计设计
基于51单片机的心率计设计心率计是一种用于测量人体心率的设备,以帮助人们掌握自己的健康状况。
本文将介绍基于51单片机的心率计的设计思路和实现方法。
首先,我们需要了解心率的原理和测量方法。
心率是指心脏在单位时间内跳动的次数,用每分钟跳动次数表示。
常见的心率测量方法包括心电图、脉搏计和光电传感器等。
在本设计中,我们将使用光电传感器来测量心率。
光电传感器是一种通过光电效应测量光强变化的传感器。
在心率测量中,光电传感器可以用于检测人体指尖的血液流动情况,从而间接地测量心脏收缩的频率和心率。
具体实现时,我们可以将光电传感器连接到51单片机的输入引脚上。
同时,我们需要使用一个合适的光源,如红外线发光二极管,以提供光线来照射到指尖。
当心脏收缩时,血液的流动速度会增加,导致光线的吸收量发生变化。
通过检测光电传感器输出的电压信号的变化,我们可以得到心率的测量结果。
在程序设计上,我们可以使用51单片机的定时器来控制心率测量的时间间隔。
通过定时器中断,在固定的时间间隔内取样光电传感器的输出,并计算心率的值。
我们可以根据光电传感器输出的模拟电压信号,使用ADC转换将其转为数字信号,然后通过一系列算法处理得到心率的结果。
此外,为了方便用户查看心率结果,我们可以连接一个LCD显示屏到51单片机的输出引脚上。
通过LCD显示屏,用户可以即时地看到自己的心率数值,并据此对自己的身体状况进行判断和调整。
总结起来,基于51单片机的心率计设计涉及硬件电路的搭建和软件程序的编写。
硬件方面,我们需要使用光电传感器、光源和LCD显示屏等元件,并将它们与51单片机连接起来。
软件方面,我们需要编写定时器中断程序、ADC转换程序和心率计算程序等。
通过这两方面的协作,我们可以实现一个简单而实用的基于51单片机的心率计。
综上所述,本设计通过光电传感器、LCD显示屏和51单片机等元件的结合,实现了一种基于51单片机的心率计。
以此为基础,我们可以进一步完善该设计,加入更多的功能和特性,以满足用户的需要。
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摘要本文介绍了一种基于51单片机的心率体温采集系统。
首先介绍了51系列单片机的内部相关配置、工作原理以及编程方法,其次介绍了温度传感器PT100的相关测温方法以及通过红外光电传感器TCRT5000对射的方法来抓取人体脉搏信号。
此次设计的电路部分主要包括:传感测量电路、放大电路、滤波整形电路、AD转换电路、计数显示电路、控制电路、电源供电电路等。
通过按键开始测试,将PT100及TCRT5000输入的微弱信号进行放大整形,最后AD采集转换传送给单片机,在LCD1602上显示相关体温及心率信息。
本次硬件设计基于比较稳定可行、低成本的设计思想,软件设计采用模块化的设计方法,并且详细分析了红外传感器TCRT5000应用于心率测量上以及PT100应用于温度测量上的原理及优点,阐述了其他各配合电路的组成与工作特点,并且通过仿真进行电路的可行性验证,最后完成实物电路的设计,使得本次课题的预期结果得以实现。
关键词:51单片机;传感器;仿真;AD转换IAbstractThis paper introduced a heart rate and body temperature acquisition system that based on 51 single chip microcomputer. First the internal configurations of 51 single chip microcomputer are introduced. And the paper also tell how 51 single chip microcomputer works and how can we program on it. Then the method of using temperature sensor PT100 to get body temperature is introduced, and we use infrared photoelectric sensor TCRT5000 to get the pulse signal of human body.The design of the circuit mainly comprises sensing circuit , amplifying circuit, filtering and shaping circuit, AD converting circuit, counting and displaying circuit, controlling circuit, power supplying circuit and so on. When the keyboard is pressed, the system starts to get signal. The small signal from PT100 and TCRT5000 will be amplified and shaped. Then ad converter will change the analog signal into digital signal and send to 51 single chip microcomputer . At last LCD1602 will display the information of body temperature and heart rate.Keywords: Piezoelectric sensors;control circuit;counters;Multisim2001 simulation software control circuit.II目录第一章引言 (1)1.1 心率体温测试计研究的意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 设计内容 (4)第二章51系列单片机功能简介 (5)2.1 51系列单片机的内部结构 (5)2.2 51单片机所使用的编程语言 (6)2.2.1 汇编语言 (6)2.2.2 C51语言 (7)第三章电路常用芯片介绍 (9)3.1 温度传感器PT100介绍 (9)3.2 红外反射式传感器TCRT5000介绍 (9)3.3 AD转换芯片ADC0804介绍 (11)3.4 LCD1602液晶显示屏介绍 (12)3.5 比较器LM393介绍 (14)第四章硬件设计 (16)4.1 硬件总框图设计 (16)4.2 体温采集电路设计 (16)4.2.1 PT100传感器电路 (16)4.2.2 信号放大电路 (17)4.2.3 AD转换电路 (17)4.3 心率信号采集电路设计 (18)4.3.1 红外发射电路 (18)4.3.2 红外接收电路 (18)4.3.3 二级信号放大电路 (19)4.3.4 滤波电路 (19)4.3.5 波形变换电路 (20)4.4 按键电路设计 (20)4.5 LCD1602显示电路设计 (21)4.6 报警电路设计 (21)第五章软件设计 (23)5.1 总程序设计和流程图 (23)5.2 体温采集部分程序设计 (26)5.3 心率信号采集部分程序设计 (26)5.4 按键中断程序设计 (27)5.5 LCD1602显示程序设计 (27)5.6 STC89C52的EEPROM数据保存程序设计 (28)5.7 时钟功能模块的设计 (28)III目录第六章实物验证及结论 (29)6.1 实物验证 (29)6.2 结论 (31)参考文献 (32)致谢 (33)附录 (34)IV第一章引言1.1 心率体温测试计研究的意义随着科技的不断发展,现代社会对各种信息参数的准确度和精确度的要求都有了几何级的增长,而如何准确而又迅速的获得这些参数就需要受制于现代信息基础的发展水平。
在三大信息信息采集(即传感器技术)、信息传输(通信技术)和信息处理(计算机技术)中,传感器属于信息技术的前沿尖端产品,尤其是温度传感器技术和脉搏测量技术,在我国各领域已经引用的非常广泛,可以说是渗透到社会的每一个领域,人民的身体健康与自身的体温和脉搏息息相关。
心率指人体心脏每分钟脉搏的次数。
它是反映心脏是否正常工作的一个重要参数,同时心率值也是衡量体力劳动强度和脑力劳动强度的重要指标。
因此心率的测量是一种评价病人生理状况很好的方法。
心率计是用于测量心率值的医疗设备,它的应用在于心血管疾病的研究和诊断方面也发挥出显著的作用,它们所能记录的心脏活动时的生物电信号,已成为临床诊断的重要依据。
体温,通常指人体内部的温度,正常人腋下温度为36-37度,测量方法有口测发、腋测法及肛测法。
人体的温度是相对恒定的,正常人在24小时内体温略有波动,一般相差不超过1度。
生理状态下,早晨体温略低,下午略高。
运动、进食后等体温稍高,老年人体温偏低。
体温达到37.5-38度称为低热,38-39度为中度发热,39-40度为高热,40度以上为超高热。
如体温高于41度或低于25度时将严重影响各系统的机能活动,甚至危害生命。
临床上对病人检查体温,观察其变化对诊断疾病或判断某些疾病的预防有重要的意义。
脉搏和体温的异常表明人体遭受了某些疾病,在古代中医采用的方法中就有把脉这一项,就现代来说心率作为一项重要的生理指标被广泛的研究,在非典时期体温的测量尤为重要,现代医学的不断发展和进步,使人们对各种测量仪器的要求越来越高,而心率金和体温的测量是一种评价人生理状况的好方法,可见研究体温、心率的测量方法和装置的重要性。
作为现代电子仪器与医学相结合的一个重要应用课题,具有深远意义。
1.2 国内外研究现状随着社会的进步,科学技术的发展,特别是近20年来,电子技术日新月异,计算机的普及和应用把人类带到了信息时代,各种电器设备充满了人们生产和生活的各个领域,相当大一部分的电器设备都应用到了传感器件,传感器技术1是现代信息技术中主要技术之一,在国民经济建设中占据有极其重要的地位。
在医疗诊断中,快速脉搏测定已从传统的测量方法向多参数生命体征监护仪和自动脉搏测量仪发展。
由于其操作简单、快捷、准确、可定时、可记忆存储数据等功能特点,不仅减轻了医务人员的工作强度,也使医疗手段得以现代化、高科技化。
新技术和新工艺使传感器和实验室仪表两者成为同一个芯片,这是全新的提高。
这种多元化的测量系统正朝着体积小,功耗低、使用灵活、便于携带,适合于社区和住院病房使用,有较强的分析能力,可扩展等方向发展。
如与PC 机进行通信,将采集到的脉搏信号通过无线网络传输到PC 端,从而实现远程医疗等。
现今多数医生用听诊器测量脉搏,医用脉搏计可以精确测出心率,并且可以测出心肌收缩力度,从而判断病人的健康状况;而家用脉搏计只需测出脉搏的频率,功能简单,数字脉搏计正好适应了这一要求,使用简单,便于携带。
而目前市场上许多有关血压、脉搏。
体温等电子仪器体积小,使用方便,但相对的价格比较贵。
目前的脉率采集主要有三种方法:采用一对红色发光二极管实现、采用反射式的红外管实现和采用压电陶瓷芯片实现。
采用红色发光二极管,当血液送到人体组织时,组织的半透明度减小,当血液流回心脏时,半透明度增大。
当使用红外发光二极管产生的红外线照射到人体手指等部位时,可通过检测机体组织的透明程度将其转换成电信号,最后将该信号进行整形,就可以得出人体每分钟的脉搏次数。
而当采用反射式的红外管,目前市场上脉率计普遍采用这种传感器来采集信号,因为红外接收和发射处于手指的同一侧,所以不用考虑每人的手指不同而造成的麻烦,但是得到信号也是比较困难的事。
采用压电陶瓷片通过脉搏的跳动来采集信号,随着心脏的跳动,人体手腕的脉搏和颈部的脉搏比较明显,将压电传感器放在上述部位,把压电传感器测得的信号转换成脉冲同样可得出脉搏次数。
自20世纪50年代以来,科学家对于脉学的理论、脉诊方法、临床诊断和实验研究等方面均开展了大量工作,取得了较大进展。
脉象的客观化研究集中在脉象仪的研制方面。
脉象传感器是脉象仪的关键部分。
英国人Marey最早设计了以弹簧为动力的杠杆式脉搏传感器,并记录了桡动脉脉搏波。
1860年首次出现杠杆和压力鼓式描述脉搏图,1895年开始采用换能的方式,出现了杠杆式光学脉搏描述器。
20世纪50年代我国学者朱颜首次将杠杆脉搏描述器引用到中医脉诊的研究中来。
自20世纪70年代至今,研究人员已研制出种类繁多的换能器以模拟中医切脉的手指采集脉搏信号并记录。
目前应用的脉象传感器种类2繁多,根据其工作原理可分为4种:通过感受脉动处压力的变化而描述脉搏图的压力传感器;通过感受脉管容积的变化来描述脉象的光电传感器;利用声学原理,拾取由脉搏引起的振动即所谓听信号的传声器;还有超声多普勒检测技术。