基于单片机的脉搏计设计

安徽农业大学

毕业论文（设计）

论文题目：基于单片机的脉搏仪设计

姓名：学号：********

院系：信息与计算机学院专业：电子信息工程

指导教师：职称：教授

中国·合肥

二〇一五年五月

安徽农业大学学士学位论文（设计）开题报告

目录

1 引言 (1)

2 设计思想 (2)

3 系统硬件选择方案 (3)

3.1 各模块的选择与论证 (3)

3.1.1 单片机的选择 (3)

3.1.2 显示模块的选择 (3)

3.1.3 传感器的选择 (4)

3.2 概述 (5)

4 系统的硬件电路设计 (5)

4.1 设计原理 (5)

4.2 单片机主控模块 (5)

4.2.1 单片机引脚和结构 (6)

4.2.2 STC89C52的中断系统 (10)

4.2.3 STC89C52的最小系统设计 (10)

4.3 LCD液晶显示屏 (11)

4.3.1 液晶显示原理介绍 (11)

4.3.2 液晶模块简介 (12)

4.3.3 显示器与单片机的链接 (12)

4.4 信号的采集与处理 (13)

4.4.1 光电传感器 (14)

4.4.2 放大滤波整形电路 (14)

5 系统软件设计 (16)

5.1软件流程设计 (16)

5.2 软件功能设计 (17)

6 系统调试 (18)

6.1 硬件调试 (18)

6.2 软件调试 (19)

6.3 全系统测试 (19)

6.3.1 整机测试 (19)

6.3.2 误差分析 (20)

7 结束语 (21)

英文摘要 (22)

致谢 (23)

附录1 元件清单 (24)

附录2 原理图、PCB图与仿真图 (25)

附录3 程序 (28)

基于单片机的脉搏计设计

学生：丁超越指导教师：孟浩

（安徽农业大学信息与计算机学院中国合肥 233036）

摘要：本文介绍了一个基于STC89C52单片机的脉搏检测计数系统，该系统以STC89C52为核心，通过该单片机系统内部的定时器来计算时间，在使用时，光电传感器ST188感应然后产生信号，单片机STC89C52将经过放大滤波以及整形后的信号相加得到脉搏跳动次数。在该检测系统中，还接入了一个LED指示灯，可以通过观察灯的敏感闪烁可以确定测量值是否准确。经过对不同人群的分类检测，该系统工作运行正常，初步达到了在做本设计之前所预想的技术要求。整个系统首先利用红外传感器检测光电信号并将其转换成对应的脉冲信号，然后，将该信号通过整形电路，再经过一次放大电路从而达到对整形后的脉搏信号放大的目的，最后将转换完成的信号输入单片机内，经过处理后，便可以测出每分钟的脉搏跳动次数，并将结果显示在液晶显示屏上。一般来说，我们将10s测得的脉搏数乘6从而得到1min的脉搏数，从而达到减少时间，是整个测量系统方便快捷的目的。关键词：脉搏测量仪，光电传感器，STC89C52，LCD显示器

1 引言

我国是一个有着悠久历史和丰富文化的国家。在历史遗产中，中医无疑是一件绚丽的瑰宝。在中医的理论中，四诊“望闻问切”是诊治疾病的首要程序，所谓“切”就是之摸脉象。世界上几乎所有的民族都有通过“切脉”来诊断疾病的历史，脉搏波在波形、波幅、波速和周期等方面提供出的信息在很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理和病理与其相关的血流特征，随着人们生活水平的提高，我国的心脑血管疾病的发病率呈逐年上升趋势，其死亡率和致残率均居各种疾病之首，是人类死亡的主要原因之一。因此，脉搏测量工作无论在中医和现代医学上具有至关重要的地位。脉搏测量仪是一种可以快速便捷测量脉搏跳动次数的电子仪器，也是心电图仪的主要组成部分。除此之外，脉搏测量仪还在许多其他领域被广泛利用。如无创心血管功能检测、妊高症检测、脉率监测等等，在

商业方面也在不断发展，例如iWatch的上市，智能手表与智能手环越来越进入我们的日常生活。众所周知，这些商品最大的卖点就是心率与脉搏的测算。通过观测脉搏信号的改变，可以及时有效的观察人体健康的变化。此类运动健身器材中心的心率测试都用到了先进的脉搏测量仪[1]。在本设计的测量过程中，由于脉搏跳动原因导致的血液投光新不同，既有脉搏时透光性弱，无脉搏是透光性强。传感器把得到的信号通过运放整形后输入单片机。在本系统中，单片机是核心器件，利用其内部的定时器来计算时间，光电传感器是感应器件，它将测得的信号放大整形后传输给单片机，最后累加信号得到脉搏跳动的次数。

2 设计思想

本系统设计主要实现的目标有：测量脉搏、观察脉搏、测算脉搏、显示脉搏等功能。

1)测量脉搏：通过手指来测量感应脉搏跳动。

2)观察脉搏：通过发光二级管的亮灭来显示脉搏的跳动规律。

3)测算脉搏：通过计算得到1分钟内脉搏跳动的次数。

4)显示脉搏：通过发光二极管吧脉搏跳动次数显示出来。

基于单片机STC89C52的脉搏计由电源电路、复位电路、STC89C52单片机、晶振、脉搏感应电路、信号处理电路、显示电路和观察脉搏跳动的发光二极管组成。

图2-1 本设计系统框图

3 系统硬件选择方案

本系统的总体设计由单片机、LCD1602、光电传感器ST188、运放模块等构成。

图3-1 系统运行流程图

3.1 各模块的选择与论证

本设计的主要模块主要包括主控单片机模块、显示模块、传感器模块。下面对各个模块的选型进行初步论证。

3.1.1 单片机的选择

对于单片机的选型有两种初步方案。

方案一：

采用TI公司在1996年推向市场的MSP430系列单片机，该单片机具有16位超低功率的混合信号处理器，在它的内部集成了很多电路。包括模拟电路、数字电路、和微处理器，这些集成电路提供了非常强大的功能。但是它的价格比较昂贵，在一般的开发设计中不适合使用它[2]。

方案二：

采用51单片机系列。所有兼容Intel 8031指令系统的单片机统称为51单片机，此系列的单片机具有高的可靠性、低廉的价格、高性能已经无法解密等特点的高性能8为单片机，它具有32个IO接口。其中STC系列单片机可以实现在线编程、在线调试的功能。在程序下载与调试的过程中运用非常方便。

综上所诉，结合调试方便和性价比高的特点，本设计选用了方案二中的51系列单片机作为主控单片机模块。

3.1.2 显示模块的选择

在显示模块的选择中，有三种初步方案。

方案一：

采用三位数码管作为显示器，三位数码管可以以共阴和共阳两种显示方式作为区别。但是无论是共阴还是共阳，在接入系统时都需要连接限流电阻和7段译