基于单片机的脉搏心率测量仪-参考论文要点

1、摘 要脉搏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。为了提高脉搏心率测量仪的简便性和精确度，本课题设计了一种基于52单片机的脉搏心率 测量仪。系统以STC89C52单片机为核心，以红外反射式传感器 ST188为检测原 件，并利用单片机系统内部定时器来计算时间，由红外反射式传感器ST188s应产生脉冲，单片机通过对脉冲累加得到脉搏心率跳动次数，时间由定时器定时而得。系统运行中能显示脉搏心率次数和时间， 系统停止运行时，能够显示总的脉 搏心率次数和时间。经测试，系统工作正常，达到设计要求。关键词：脉搏心率测量仪；STC89C52单片机；红外反射式传感器2AbstractPulse me

2、ter in our daily life have got the very extensive application.In order to improve the simplicity and accuracy of the apparatus used to measure the pulse, this topic has designed a pulse measuring instrument based on 52 microcontroller.System with STC89C52 single-chip microcomputer as the core, with

3、original ST188 infrared reflection type sensor for the detection, and use the single chip microcomputer system internal timer to measure time, pulse generated by the reflecting type of infrared sensor ST188 induction, microcontroller pulse is obtained by the pulse accumulation number, time by the ti

4、mer timing.System can display the pulse frequency and time, the system stops running, can display the total pulse frequency and time.After the test, the system works well, to meet the design requirements. Keywords : The pulse measuring instrument;STC89C52 single-chip microcomputer;The infrared refle

5、ction type sensor摘要 IAbstract II第1章概述 11.1 选题的背景和意义 11.2 脉搏心率测量仪的发展与应用 2第2章脉搏心率测量仪系统结构 42.1 光电脉搏心率测量仪的结构 42.2 工作原理 52.3 光电脉搏心率测量仪的特点 5第3章硬件系统 73.1 控制器 73.1.1 STC89C52 简介 73.1.2 STC89C52 的特点 73.1.3 STC89C52 的结构 83.2 脉搏心率信号采集 103.2.1 光电传感器的原理 113.2.2 光电传感器的结构 113.2.3 光电传感器检测原理 123.2.4 信号采集电路 123.3 信号放

6、大 133.3.1 放大器的介绍 133.3.2 放大电路 143.4 波形整形电路 153.5 单片机处理电路 173.6 显示电路 173.6.1 LCD1602 的综述 193.6.2 LCD1602 的结构 193.6.3 LCD1602 指令集 193.6.4 脉搏心率测量仪电路原理图 21第4章软件系统 244.1 主程序流程： 244.2 定时器中断程序流程： 244.3 INT 中断程序流程： 25iii4.4 显小程序流程： 264.5 软件说明 27第五章抗干扰措施及使用方法 275.1 抗干扰措施 275.1.1 环境光对脉搏心率传感器测量的影响 275.1.2 电磁干扰

7、对脉搏心率传感器的影响 285.1.3 测量过程中运动噪声的影响 285.2 测量仪使用方法 28第6章系统调试 306.1 系统调试 306.2 系统检验 316.3 误差分析 32第七章总结与展望 34参考文献 36附 录 38致 ft 44IV第1章概述1.1 选题的背景和意义脉搏心率携带有丰富的人体健康状况的信息，自公元三世纪我国最早的脉 学专著脉经问世以来，脉学理论得到不断的发展和提高。在中医四诊（望、 闻、问、切）中，脉诊占有非常重要的位置。脉诊是我国传统医学中最具特色 的一项诊断方法，其历史悠久，内容丰富，是中医整体观念”、辨证论证”的基本精神的体现与应用。脉诊作为 绿色无创”诊

8、断的手段和方法，得到了中外人士 的关注。但由于中医是靠手指获取脉搏心率信息，虽然脉诊具有简便、无创、 无痛的特点易为患者接受，然而在长期的医疗实践中也暴露出一些缺陷。首先， 切脉单凭医生手指感觉辨别脉象的特征，受到感觉、经验和表述的限制，并且 难免存在许多主观臆断因素，影响了对脉象判断的规范化；其次，这种用手指 切脉的技巧很难掌握；再则，感知的脉象无法记录和保存影响了对脉象机理的 研究。脉诊的这种定性化和主观性，大大影响了其精度与可行性，成为中医脉 诊应用、发展和交流中的制约因素。为了将传统的中医药学发扬光大，促进脉 诊的应用和发展，必须与现代科技相结合，实现更科学、客观的诊断1。医院的护士每

9、天都要给住院的病人把脉记录病人每分钟脉搏心率数，方法 是用手按在病人腕部的动脉上，根据脉搏心率的跳动进行计数。为了节省时间， 一般不会作1分钟的测量，通常是测量10秒钟时间内心跳的数，再把结果乘以 6即得到每分钟的心跳数，即使这样做还是比较费时，而且精度也不高。为了提 高脉搏心率测量的精确与速度，多种脉搏心率测量仪被运用到医学上来，从而 开辟了一条全新的医学诊断方法。早在1860年Vierordt创建了第一台杠杆式脉搏心率描记仪，国内 20世纪50年 代初朱颜将脉搏心率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

10、 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、子 母式等组成，脉象探头的主要原件有应变片、压电晶体、单晶硅、光敏元件、PVDF 压电薄膜等，其中以单部单点应变片式为最广泛，不过近年来正在向三部多点式 方向设计20目前脉搏心率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心率测量仪。1.2 脉搏心

11、率测量仪的发展与应用随着科学技术的发展，脉搏心率测量技术也越来越先进，对脉搏心率的测量 精度也越来越高，国内外先后研制了不同类型的脉搏心率测量仪， 而其中关键是 对脉搏心率传感器的研究。起初用于体育测量的脉搏心率测试集中在对接触式传 感器的研究，利用此类传感器所研制的指脉、 耳脉等测量仪各有其优缺点。指脉 测量比较方便、简单，但因为手指上的汗腺较多，指夹常年使用，污染可能会使 测量灵敏度下降：耳脉测量比较干净，传感器使用环境污染少，容易维护。但因 耳脉较弱，尤其是当季节变化时，所测信号受环境温度影响明显，造成测量结果 不准确3。过去在医院临床监护和日常中老年保健中出现的日常监护仪器，如便 携式

12、电子血压计，可以完成脉搏心率的测量 ，但是这种便携式电子血压计利用微 型气泵加压橡胶气囊，每次测量都需要一个加压和减压的过程，存在体积庞大、 加减压过程会有不适、脉搏心率检测的精确度低等缺点。近年来国内外致力于开发无创非接触式的传感器，这类传感器的重要特征是 测量的探测部分不侵入机体，不造成机体创伤，能够自动消除仪表自身系统的误 差，测量精度高，通常在体外，尤其是在体表间接测量人体的生理和生化参数。其中光电式脉搏心率传感器是根据光电容积法制成的脉搏心率传感器，通过对手指末端透光度的监测，间接检测出脉搏心率信号。具有结构简单、无损伤、 精度高、可重复使用等优点。通过光电式脉搏心率传感器所研制的脉

13、搏心率测量 仪已经应用到临床医学等各个方面并收到了理想效果。人体心室周期性的收缩和舒张导致主动脉的收缩和舒张， 是血流压力以波的 形式从主动脉根部开始沿着整个动脉系统传播，这种波成为脉搏心率波 4。从脉 搏心率波中提取人体的心理病理信息作为临床诊断和治疗的依据， 历来都受到中外医学界的重视。脉搏心率波所呈现出的形态（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，因此对脉搏心率波采集和处理具有很高的医学价值和应用前 景5。但人体的生物信号多属于强噪声背景下的低频的弱信号 ，脉搏心率波信号 更是低频微弱的非电生理信号，

14、因此必需经过放大和后级滤波以满足采集的要 求。45第2章脉搏心率测量仪系统结构脉搏心率测量仪的设计，必须是通过采集人体脉搏心率变化引起的一些生物 信号，然后把生物信号转化为物理信号，使得这些变化的物理信号能够表达人体 的脉搏心率变化，最后要得出每分钟的脉搏心率次数，就需要通过相应的硬件电 路及芯片来处理物理变化并存储脉搏心率次数。在硬件设计中一般的物理信号就 是电压变化，有了这个系统的设计思路，本课题就此开始实施。2.1光电脉搏心率测量仪的结构光电脉搏心率测量仪是利用光电传感器作为变换原件， 把采集到的用于检测 脉搏心率跳动的红外光转换成电信号，用电子仪表进行测量和显示的装置。 本系 统的组成

15、包括光电传感器、信号处理、单片机电路、LCD显示电路、电源等部分。 1.光电传感器即将非电量（红外光）转换成电量的转换元件，它由红外发射二极管和红外接 收三极管组成，它可以将接收到的红外光按一定的函数关系（通常是线性关系）转 换成便于测量的物理量（如电压、电流或频率等）输出。2 .信号处理即处理光电传感器采集到的低频信号的模拟电路 （包括放大、滤波、整形等）o 3.单片机电路即利用单片机自身的定时中断计数功能对输入的脉冲电平进行运算得出心率（包括STC89C52、外部晶振、外部中断等）。4 . LCD显示电路即把单片机计算得出的结果用LCD1620显示出来，便于直接准确无误的读出 数据。5 .

16、电源即向光电传感器、信号处理、单片机提供的电源，采用直流5V电源供电。6 .2工作原理本设计采用单片机STC89C52为控制核心，实现脉搏心率测量仪的基本测量功能。脉搏心率测量仪硬件框图如下图 2.1所示：ST188红外反射传感器n放大、整形电路复位电路STC89C52 主控制器LCD1602 显示 电路晶振电路+5V电源图2.1脉搏心率测量仪的工作原理当手指放在红外线发射二极管和接收二极管中间，随着心脏的跳动，血管中血液的流量将发生变换。由于手指放在光的传递路径中，血管中血液饱和程度的 变化将引起光的强度发生变化，因此和心跳的节拍相对应，红外接收二极管的电 流也跟着改变，这就导致红外接收二极

17、管输出脉冲信号。该信号经放大、滤波、 整形后输出，输出的脉冲信号作为单片机的外部中断信号。单片机电路对输入的 脉冲信号进行计算处理后把结果送到LCD1602显示。7 .3光电脉搏心率测量仪的特点与传统的脉搏心率测量仪相比，光电式脉搏心率测量仪具有以下特点:1 .测量的探测部分不侵入机体，不造成机体创伤，通常在体外。2 .传感器可重复使用且速度快，精度高。3 .测试的适用电压为5V的直流电压。4 .稳定性好、磨损小、寿命长、维修方便。5 .由于结构简单，因此体积小、重量轻、性价比优越。6 .测量的有效范围为50次-199次/分钟。第3章硬件系统3.1 控制器本系统基于52系列单片机来实现，因为系

18、统没有其它高标准的要求，我们最 终选择了 STC89C521用的比较普通单片机来实现系统设计。3.1.1 STC89C52 简介STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能 CMOS8位微控制器， 具有8K在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但 做了很多的改进使得芯片具有传统 51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有 灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得STC89C52为众多嵌入式控制应 用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能：8k字节Flash,512字节RAM, 32位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM

19、 , MAX810 复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构 （兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工用行口。另外 STC89X52可降 至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止 工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位 为止。最高运作频率 35MHz, 6T/12T可选。3.1.2 STC89C52 的特点与MCS-51产品指令系统完全兼容4k字节可重擦写Flash闪速存储器1000次擦写周期全静态操作：OHz-24M

20、Hz 三级加密程序存储器 128*8字节内部RAM 32个可编程I/O 口线 2个16位定时/计数器6个中断源可编程串行UART通道低功耗空闲和掉电模式3.1.3 STC89C52 的结构此次设计所使用的STC89C52的封装形式是DIP40O如图3.1所示PDIPPl L； C Pi iC RUE 53匚 Pt 4匚 PI.SC 川昌匚 P1JC ksTC tRXO) pl。匚 m(D0P3.1E 回gpa，匚 而Tijpsar 仃功口34匚 (Tlj P3-6C 巫P3 E匚 (K6j P37L XTAL2F XTAi 1C riNDC破8督贝蟒野黎将算的缈第浜审第竺刊整抄犷 wee PO

21、O (AtMJ?PQ HJ 13 POJAd!M POJ 4AD4)3 PO ”同理 POti AD6) PO.7 AU7 口 EAAfPP JALEjPROG3PSEN口卬了仲1轮3 P2再晒1不 ：|P2石(Ai时 口同仲1处 P7U闪 1) 3 P2.2 5网j P2J 鹏 口 占A N口5GNDiGNDLCD 1602|*GND2K图3.13显示电路3.6.1 LCD1602 的综述1602LCD是指显示的内容为16X2，即可以显示两行，每行16个字符液晶模 块（显示字符和数字）。目前市面上字符液晶绝大多数是基于 HD44780液晶芯片 的，控制原理是完全相同的，因此基于 HD4478

22、0写的控制程序可以很方便地应 用于市面上大部分的字符型液晶。3.6.2 LCD1602 的结构工业字符型液晶，能够同时显示 16x02即32个字符。（16列2行）注：为了表示的方便，后文皆以1表示高电平，0表示低电平。1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵 字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔， 起到了字符间距和行间距的作用， 正因为如此所以它不能很好地显示图形 （用自 定义CGRAM ,显示效果也不好）。1602LCD是指显示的内容为16X2，即可以显示

23、两行，每行16个字符液晶模 块（显示字符和数字）。目前市面上字符液晶绝大多数是基于 HD44780液晶芯片的，控制原理是完 全相同的，因此基于 HD44780写的控制程序可以很方便地应用于市面上大部分 的字符型液晶。管脚功能1602采用标准的16脚接口，其中：第1脚：VSS为电源地第2脚：VCC接5V电源正极第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电 源时对比度最高（对比度过高时会产生 鬼影”，使用时可以通过一个10K的电 位器调整对比度）。第4脚：RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择 指令寄存器。第5脚：RW为读写信号线，高电平（1）时进行读操作

24、，低电平（0）时进行写 操作。第6脚：E（或EN）端为使能（enable圃，高电平（1）时读取信息，负跳变时执 行指令。第714脚：D0D7为8位双向数据端。第1516脚：空脚或背灯电源。15脚背光正极，16脚背光负极。特性3.3V或5V工作电压，对比度可调内含复位电路提供各种才$制命令，如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能有80字节显示数据存储器DDRAM内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器 CGROM8个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM管脚功能第1脚：VSS为电源地第2脚：VCC接5V电源正极第3脚：V0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源

25、时对比度最高（对比度过高时会 产生鬼影”，使用时可以通过一个10K的电 位器调整对比度）。第4脚：RS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择 指令寄存器。第5脚：RW为读写信号线，高电平（1）时进行读操作，低电平（0）时进行写 操作。第6脚：E（或EN）端为使能（enable调。第714脚：D0D7为8位双向数据端。第1516脚：空脚或背灯电源。15脚背光正极，16脚背光负极。特性应用+3.3V电压，对比度可调内含复位电路提供各种才$制命令，如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能有80字节显示数据存储器DDRAM内建有192个5X7点阵的字型的字符发生器 CGROM8

26、个可由用户自定义的5X7的字符发生器CGRAM微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧，常用在袖珍式仪表和低功耗应 用系统中。3.6.3 LCD1602 指令集1602通过D0D7的8位数据端传输数据和指令。显示模式设置：（初始化）0011 0000 0x38设置162显示，5M点阵，8位数据接口；显示开关及光标设置：（初始化）0000 1DCB D显示（1有效）、C光标显示（1有效）、B光标闪烁（1有效）0000 01NS N=1（读或写一个字符后地址指针加 1 &光标加1）,N=0（读或写一个字符后地址指针减1 &光标减1）,S=1且N=1 （当写一个字符后，整屏显示左移）s=0当写一个字符

27、后，整屏显示不移动数据指针设置：数据首地址为80H,所以数据地址为80H+地址码（0-27H , 40-67H）其他设置：=0）。01H（显示清屏，数据指针=0,所有显示=0）； 02H（显示回车，数据指针3.6.4 脉搏心率测量仪电路原理图FLI 2neIUTXT8 Txr；fl I .-OETK|S1T3Mlmuj K.3GJO句E- J 1 - J a-卜卜卜年|卜卜卜艮止吐臼 股辞售商L ll-.4 LCZ3K J：液晶使块图3.16电路原理图第4章软件系统4.1 主程序流程:系统主程序控制单片机系统按预定的操作方式运行，它是单片机系统程序的框架。系统上电后，对系统进行初始化。初始化程

28、序主要完成对单片机内专用寄存器、定时器工作方式及各端口的工作状态的设定。系统初始化之后 ，进行定 时器中断、外部中断、显示等工作，不同的外部硬件控制不同的子程序 12 0流 程如图4.1所示。开始初始化开中断显示程序图4.1主程序流程图4.2 定时器中断程序流程:定时器中断服务程序由一分钟计时、 按键检测、有无测试信号判断等部分组 成。当定时器中断开始执行后，对一分钟开始计时，1s计时到之后继续检测下1s,直到60s到了再停止并保存测得的脉搏心率次数。 同时可以对按键进行检测， 只要复位测试值就可以重新开始测试。主要完成一分钟的定时功能和保存测得的 脉搏心率次数。流程如图4.2所示。定时器中

29、斯的tt入图4.2定时器中断程序流程图4.3 INT中断程序流程:外部中断服务程序完成对外部信号的测量和计算。 外部中断采用边沿触发的 方式，当处于测量状态的时候，来一个脉冲脉搏心率次数就加一，由单片机内部 定时器控制一分钟，累加得出一分钟内的脉搏心率次数。流程如图 4.3所示。外部中断Q 进入图4.3 INT中断程序流程图4.4 显示程序流程：显示程序包括显示上次的脉搏心率次数、本次测量中的时间和脉搏心率的次 数。从中断程序中取得结果后，先显示上次的脉搏心率次数，经过10ms的延时后再显示测试中的脉搏心率次数，再经过 10ms的延时显示测试中的时间。流程 如图4.4所示。开始口口取显示数据口

30、数据转换成字符口调用1602显示函数口延时口结束图4.4显示程序流程图4.5 软件说明本程序采用c语言，程序的可读性非常好。程序中对前一次测量的脉搏心率数据进行了自动保存，并且用数码显示。程序在执行过程若发现有干扰则忽略该干扰而不显示，进一步减少读入数据 的误差。第五章抗干扰措施及使用方法5.1 抗干扰措施为了提高测量仪的精确度，系统首先要解决的是硬件方面的干扰问题。 光电 式脉搏心率测量仪的测量过程中，前端测量到的脉搏心率信号十分微弱， 容易受 到外界环境干扰，其中主要的干扰源有测量环境光干扰、电磁干扰、测量运动噪 声。5.1.1 环境光对脉搏心率传感器测量的影响在光电式脉搏心率传感器中，光

31、敏器件接收到的光信号不仅包含脉搏心率信 息的透射光的信号，而且包含测量环境下的背景光信号，由于动脉波动引起的光 强变化比背景光的变化微弱得多，因此在测量过程当中要保持测量背景光的恒 定，减少背景光的干扰13 0测量环境下的背景光包含环境光和在测量过程中引起的二次反射光。为了减少环境光对脉搏心率信号测量的影响， 同时考虑到传感器使用的方便性，采用密 封的指套式包装方式，整个外壳采用不透光的介质和颜色， 尽量减小外界环境光 的影响，为了避免测量过程中的二次反射光的影响， 在指套式传感器的内层表面 涂上一层吸光材料，这样能有效减少二次反射光的干扰。加上指套式外壳后的脉搏心率传感器测量到的脉搏心率波形

32、比较平滑。这是因为加指套式的脉搏心率传感器中环境光在测量过程中基本不受外界环境光的 影响，而且能够有效减少二次反射光，使照射到手指上的光波长单一，所以得到 的脉搏心率信号较为稳定，没有明显的重叠杂波信号，能够很好的体现出脉搏心 率波形的特征。5.1.2 电磁干扰对脉搏心率传感器的影响通过光电转换得到的包含脉搏心率信息的电信号一般比较微弱，容易受到外界电磁信号的干扰，在传统的光电式脉搏心率传感器电路中，由于光敏器件和放大电路是分离的，那么在信号的传递过程就很容易受到外界电磁干扰，通常在一 级放大电路采用电磁屏蔽的方式来消除电磁干扰14。本系统采用了新型的光敏器件，在芯片内部集成光敏器和一级放大电

33、路， 有效地抑制了外界电磁信号对原 始脉搏心率信号的干扰。工频干扰是电路中最常见的干扰，脉搏心率信号变化缓慢，特别容易受到工 频信号的干扰，因此对工频信号干扰的抑制是保证脉搏心率信号测量精度的主要 措施之一。通常脉搏心率信号的频率范围在0.3 30Hz之间，小于工频50Hz,因此通过低通滤波器可以有效滤除工频干扰，这在信号调理电路中容易实现；同 时可以在控制电路中对光源进行脉冲调制， 这样不但能够降低系统的功耗，而且 能够在一定程度上减小外界的电磁干扰， 在脉搏心率信号数据采集后，可以通过 数据处理法方法进一步滤除工频信号的干扰15。5.1.3 测量过程中运动噪声的影响测量过程当中，通常情况下

34、手指和光电式脉搏心率传感器可能产生相对的 运动，这样对脉搏心率测量产生误差， 可以通过2个方面减少运动噪声误差：一 是改善指套式传感器的机械抗运动性， 比如说使指套能够更紧的套在手指上， 不 易松动；二是从脉搏心率信号处理的角度， 通过算法来减小误差。对于传感器的 设计，现在采用的主要是第一个途径。5.2 测量仪使用方法测量仪通电后，数码管全部显示 0。把手轻轻置于右下角的传感器中，以稍 微有压迫感为宜，这时很快就可以看到红色发光二极管会伴随你的脉搏心率而闪 烁，让你直观的看到自己脉搏心率跳动的速度， 按下复位键后单片机和显示部分 开始工作，单片机立刻开始计数，同时数码管显示出你的心率和测试的

35、时间，非常方便。如果偶尔出现不稳的情况，请按复位键对系统进行复位。第6章系统调试6.1系统调试根据系统设计方案，本系统的调试可分为两大部分：模拟部分和纯MCU部分。由于在系统设计中采用模块化设计，所以方便了对各电路功能模块的逐级测 试。断开两部分的连接点，先调试 MCU部分。试着输入一系列脉冲（用适当的 电阻接正极，间断性地输入），观察MCU部分能是否能显示；模拟部分用不透明 的笔在红外发射二极管和接收三级管之间摇摆，借助示波器观察波形效果如何。 单片机软件先在最小系统板上调试， 确保工作正常之后，再与硬件系统联调。最 后将各模块组合后进行整体测试，使系统的功能得以实现。1 .放大倍数的增加传

36、感器的输出端经示波器观察有幅度很小的正弦波，但经整形输出后检测到 的脉冲还是很弱，在确定电路没有问题的情况下，加强信号的放大倍数，调整电 阻R12和R13的阻值。2 .时钟的调试根据晶体振荡频率计算出内部定时器的基本参数， 通过运行一段时间可通过 秒表来校正后，看时间误差的量，以这个量为依据改变程序中的内部定时器基本参 数,就可使时钟调准确。3 .开机后无显示首先检查交流电源部分，有无交流，若无则可能保险管或变压器烧坏，如有 继续查直流有无，如无则电源已烧坏，可更换解决。4 .显示正常但经适当运动后测量，脉搏心率次数没有增加可能是前置放大级有问题，可采用更换的办法判断并排除。5 .进人测量状态

37、，但测量值不稳定主要是光电传感器受到电磁波等干扰，其次是损坏或有虚焊。6 .开机后显示不正常或按键失灵可查手指摆放的位置或按键电路，若无故障则是硬件损坏。7 .电源的改变理论上模拟部分有三处电压应为5V,但经过测试，全部使用5V电压也是可行6.2系统检验测量中显示的数据，如图6.2所示:图6.2测量结束后显示的脉搏心率次数，如图 6.3所示:6.3误差分析实际的脉 搏心率次 数测量得出脉 搏心率次数1测量得出脉 搏心率次数2测量得出脉 搏心率次数3测量得出脉 搏心率次数4测量得出脉 搏心率次数565646463656372707169697076767575747381808079818085

38、8383858284注：实际的脉搏心率次数以听诊器测出的脉搏心率次数为参考值由于传感器和其他器件本身并非理想线性，实测数据进行了线性补偿。由均方差公式得:S = sqr2区。)n(n -1)=0.59误差分析：经校准，非线性补偿后，误差已基本达到要求第七章总结与展望单片机近20年的飞速发展，俨然已成为计算机发展和应用的一个重要方面。 另一方面，单片机应用的重要意义还在于，它从根本上改变了传统的控制系统设 计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能， 现在已 能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制 技术，是传统控制技术的一次革命。而51单片机作

39、为单片机的主流，随着集成技 术的发展，51系列单片机继承和发展了 MCS-51系列的技术特色，有逐渐取而代 之之势。本设计主要是52单片机在脉搏心率测试系统中的应用。重点介绍了单片机的 最小系统，通过单片机最小系统实现了脉搏心率的测量系统，由光电传感器采集到脉冲信号，经过信号的放大、滤波和整形电路将输出的信号通过单片机的外部 中断获取并最终在数码管上显示。 利用单片机自身的定时中断、 外部中断、计数 等功能，不仅能显示出此次脉搏心率测量的次数，还能自动储存这个数据。本次所设计的测量仪系统实现简单、功能稳定、使用方便，应用广泛，具 有实际意义。由于时间比较短，同时本人掌握的知识有限，本次设计虽已

40、完成， 但其中有很多不足，如程序不够简练，电路板不够美观，光电传感器灵敏度不够 高，数码管显示部分不够完美等，同时此次设计的测量仪功能比较单一， 没有如 语音系统实现自动读出脉搏心率次数等人性化功能， 且在设计过程中使用的运放 数量也较多，加大了电源管理的复杂度。然而科技的进步势必会使测量仪的功能 日益强大和完善，其应用领域将不断扩大，将会给我们的生活带来更多的方便和 精彩。为了更好的进行电脉搏心率测量仪的设计， 在近一个学期的时间里，认真收 集有关资料，并做相关的整理和阅读，为这次的设计做好充分的准备。经过这次 毕设，我收获了很多，具体总结如下：（1）通过此次的设计，使我知道了无论做什么事都

41、应该事先做好充分的准备，不应该盲目的只为了完成任务而被动的学 习。（2）通过此次的设计，使我了解了脉搏心率测量仪在国内外发展之迅速、 应用领域之广、市场前景之大。（3）通过此次的设计，使我对硬件设计和各模 块的功能有了更深的了解，同时提高了动手能力。（4）通过次次的设计，使我 体会到坚持不懈的毅力对完成一件事情起着巨大的作用。 （5）通过此次的设计, 使我深刻的体会到团队合作精神的重要性及相互讨论过程中的乐趣。参考文献1欧阳俊，谢定等.基于BL-410的指端脉搏心率波采集系统应用研究J.实 用预防医学，2004,第11卷第2期，2-4.2韩文波，曹维国，张精慧.光电式脉搏心率波监测系统J.长春光学精密机械学院学报，1999,第22卷第4期，2.3朱国富，廖明涛，王博亮.袖珍式脉搏心率波测量仪J.电子技术应用，1998, 第1期，13.4刘云丽，徐可欣等.微功耗光电式脉搏心率测量仪J.电子测量技术，2005, 第2期，2-5.5程咏梅，夏雅琴，尚岚.人体脉搏心率波信号检测系统J .北京生物医学工程，2006,第25卷第5期，13.6刘