单片机系统设计设计报告

单片机系统课程设计报告
题名：带健康指数的智能心率系统单位：淮南联合大学
姓名:
班级：
指导教师姓名 : 冯川放
一、系统简介
本系统以最新的STC公司的IAP15F2K61S2单片机为核心，外围由LCD12864液晶，LED，运放，滤波电路，反射式红外传感器ST188组成，使用时把手指放在红外传感器上，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，因此可以把变化的信号滤波、放大，并由单片机处理，算出一分钟的内的心跳次数。

测定时把右手食指指肚放在st188反射式红外传感器上，放置合适时会看到指示灯随心跳同时闪动，如果没有闪烁请适当调节手指压力，调节完后在测试过程中手指压力不要变，保持稳定，当指示灯有规律闪烁时表示信号正确。

当单片机检测到大约第五次信号时开始显示这五次信号算出的平均心率，并且显示健康信息。

当超过大约1.5秒没有检测到信号，清除心率和健康状态显示。

如果手指抖动或者不稳定会看到指示灯乱闪，这样测得的数据不准，在测试过程中保持稳定，最好的检测状态是坐着，手腕放在桌子上，手指基本放松状态放在传感器上。

本系统运用最新的单片机技术，融合了红外传感技术和精确定时/计数技术，不但可以精确的测出心率（同时LED伴随心跳闪烁），而且还可以智能的算出被测量人的健康指数，在LCD上显示出来，三行显示（带汉字），分别显示：系统名称、心率、健康指数，从而可以判断出被测量人的健康状况，具有很大的医疗应用价值。

二、系统原理图：
10K
三、系统设计方案及原理
本系统设计使用STC公司的IAP15F2K61S2单片机为核心，在Keil C调试环境下，完成软件设计。

系统检测主要通过反射式红外传感器ST188完成。

电路由血液波动检测电路、放大滤波整形电路，单稳态触发电路以及显示电路组成，原理框图如图所示：
放大电路中采用LM358 芯片，该芯片具有工作电压较低（直流5V），性能稳定的特性，在该电路中采用此芯片较为合适。

另外，由于人的心跳产生的信号十分微弱，放大电路采用两级反向放大，放大到幅度为2--5V 左右的信号。

输出波形是跟输入波形同相且放大了的波形。

放大后的波形是一个交流信号。

在接电源旁边接一个电容起到滤波、抗干扰作用。

经过整流（D2 二极管）后的电压波形为一个正弦半波。

放大电路的输出信号通过一个比较器，输出为一个方波（2 管脚的比较电压根据3 管脚实际输出电压大小设定，一般取0.8V 左右）。

单稳态电路中，将比较器输出的矩形波输入74HC123 触发器的B 管脚，使不同频率的输
入信号（心率的不同）输出占空比不同的方波。

再经过滤波后输出的电压大小就不相同，通过标定电压大小与心率频率的关系就可以通过电压值读出心率频率的大小。

比较如下图：
STC公司的 IAP15F2K61S2单片机的P32连LED阴极，在检测到信号的同时还用LED显示心跳，让被测人很直观的感受心跳。

系统通过IAP15F2K61S2单片机的INT0中断来处理ST188传感器的信号，用T0中断计时，在时间转为心率数据的处理上，采用5次取平均值的方法，增加了数据的精确度。

系统的显示部分由LCD12864液晶处理，三行显示（带汉字），分别显示：系统名称、心率、健康指数。

这样使人-机模块更人性化，使用简单。

四、系统完整程序。

以上程序通过Keil在最小系统板上调试成功，并用用专用工具
stc-isp-15xx-v6.53 烧写完成。

总结。