毕业论文淄博新华制药厂厂房中央空调自控设计

1、济南铁道职业技术学院 毕业论文题 目：淄博新华制药厂厂房中央空调自控设计系 别：电气工程系专 业：电气自动化班 级：0832学生姓名：王喜龙 指导教师：贾俊刚完成日期：摘 要本设计为办公楼空调设计,该空调系统为舒适性空调系统。该办公楼集中会议、办公，休闲于一体。地下一层，地上十二层，建筑总面积16200m2，楼顶高度为46.2m.空调面积12000m2。该空调系统为舒适性空调系统。本设计主要是针对办公室活动室及餐厅等功能进行空调设计。为办公人员、来访人员等提供一个舒适健康的环境。本设计根据该建筑各部分的结构特点及其用途，在充分考虑室内环境的舒适性、运行管理上的方便和节能等各方面的基础上，对一楼

2、北面展厅大空间采用了全空气系统，而对办公室等小空间采用风机盘管加新风系统。这样可以满足不同功能房间使用时间段人员活动情况的不同要求，布置灵活，控制方便。该建筑外围护结构采用了保温墙体和保温窗体，在节能上起了一定的效果。冷热源采用的是活塞式制冷机组和燃油热水锅炉。根据计算所得的总冷负荷和水的总流量,选择了3台活塞式冷水机组,根据总的热负荷和水的总流量,选择一台燃油热水锅炉。并根据建筑特点采用了相应的防排烟措施。关键词：人体脉搏信号，单片机，频率测量目 录1 绪论41.1 中医脉象研究的意义41.2 中医脉诊客观化研究的概况51.3 主要完成的任务及设计思想61.4 论文的结构组成62 脉搏波动频

3、率测量系统总体方案设计82.1 系统硬件电路方案82.1.1 脉搏传感器的选择92.1.2 信号放大电路的选择102.1.3 单片机的选择102.2 系统软件方案选择112.2.1 脉搏波动频率测量方案的选择112.2.2 单片机工作方式的选择122.2.3 显示电路方案的选择122.3 本章小结133 脉搏波动频率测量系统硬件电路设计143.1 信号放大电路部分的设计143.2 电压基准变化电路的设计153.3 过零比较器的设计163.4 单片机微处理系统的设计173.5 LED显示硬件电路的设计193.6 本章小结214 脉搏波动频率测量系统软件设计224.1 脉搏频率测量原理224.2

4、系统主程序的设计244.3 脉搏波动频率测量子程序的设计244.4 本章小结26总 结27致谢28参考文献29附录1（硬件电路原理图）：31附录2（主要程序）321 绪论1.1 中医脉象研究的意义脉诊在中医“望、闻、问、切”四诊中占很重要的地位，原因有以下几点：首先，脉诊可以辨别病情。通过不断总结，归纳出各种脉象。这种辨脉纲领，便于与临床辨别症状结合起来，使医生能正确地掌握病情。其次，脉诊可以阐述病机。病机是指疾病发生发展的原理，说明疾病过程中的阴阳、表里、寒热、虚实属性及其相互关系。由于脉象随着病机的变化而变化，而且常出现在其他症状之前。所以，脉诊是辨析病情、推测病机的一个重要内容。及时观察

5、脉象的动态，就可以掌握疾病的特性及其变化的规律。最后，脉诊可以指导治疗。脉诊对明辨病机，确定治疗的方法、选方用药有着举足轻重的作用。可以防止误诊或误治，避免医疗事故的发生。通过诊脉判断病情的轻重，观察疗效的好坏，及时接受脉象反馈的信息，随时修正原有的诊疗方案，采取有力的治疗措施，使疾病早日康复1。总之，中医对脉诊是十分重视的，认为通过脉诊可以了解患者脏腑气血的盛衰，可以探测病因、病位、预测疗效等。从近代医学的角度来看，人体循环系统承担着协调全身各组织的能量代谢，输送氧气、营养物质，运走代谢废物等重要的工作，还承担运送抗体、激素等物质以协调整体的动态平衡。从整体的角度对疾病进行综合分析，显然循环

6、系统的信息将占很重要的比重；从整个循环系统来看桡动脉介于大动脉与小动脉之间，由于心脏的舒缩、内脏血容量的变化、血管端点阻抗、管道内脉波的反射、血液的粘滞性、血管壁的粘弹性等因素使脉象携带着有关心脏运动、内脏循环、外周循环等丰富的心血管系统及整体的动态信息。因此脉诊的临床意义很大，它的机理是急待于我们进行研究的。千年来，中医一直依靠指面感觉细胞来体会患者桡动脉搏动时所提供的脉信息，在判别脉象的属性方面仅停留在一些形象化的概念上，例如替替然如珠之应指；如微风吹鸟背上的毛厌厌聂聂；如捻葱叶等2。临床脉诊时对某一脉象的认识是以医生指下的体会结合该医生对脉象概念的领会来加以鉴别与区分。由于概念本身较笼统

7、，具体的判别标准又很模糊，内中还掺杂了医生的判别经验及指面感觉等很多主观因素。因此中医脉象在教学中困难较大，临床脉诊时分歧较多。难怪脉经作者王叔和也不得不承认：“脉理精微，其体难辨在心易了，指下难明”。为了让中医走向世界，中医脉诊客观化、现代化势在必行，中医脉诊客观化研究是近代中医脉象研究的一个主要方向。1.2 中医脉诊客观化研究的概况早在1860年Vierordt 创建了第一台杠杆式脉搏描记仪，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、贵州、江西、等地相继成立了跨学科

8、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。以下按脉象仪探头的形式、传感器的特点及研制者作一简单的归纳，详见表1-11。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发展。研制者探头形式（单部）探头形势（三部） 北京医疗器械厂 MX-1型（应变片） BYS-14型（应变片） 上海医疗仪器研究所 MX-3型，MX型（7点式） 3MX-1型（应变片） 天津医疗仪器研究所

9、 MTY-A（寸部7点，应变片） 上海中医学院 ZM-1型（子母式，应变片） 九路型（径向7点，轴向3组） 贵州省脉象协作组 ZH-I型（应变片） ZH-II型，轴向径向均可调节 西安交通大学 圆形气囊加压式（7点） 上海中医研究院 横向线列式九道（应变片） 浙江大学 63点（PVDF压电薄膜） 大连201医院 DhGZ（气导微压式） 西苑医院 压电晶体 江西脉图协作组 MX-811型（液态泵） 中科院基础所 硅杯式（单晶硅） 中科院智能机械所 软接触式（应变片，液态） 湖南省中医学院 血管容积式（光敏元件） 湖南省中医研究院 阻抗仪 中国台湾 汪叔游 三部压力换能器 美国 Dr. Laub

10、（压电晶体） 三部手套力与压力复合式 德国 Park. H.S 三部绑带充气加压 日本 谷美智士 半导体应变片式 表1-1 脉象仪的研制情况1.3 主要完成的任务及设计思想本设计完成对脉搏信号的采集及对脉搏波波形的显示。但由于本人能力有限，本设计中主要完成脉搏波动频率，即每分钟脉搏跳动次数的测量及显示，为脉诊的客观化打下基础。将脉搏信号通过脉搏传感器采集、信号放大电路、过零比较器，然后经单片机处理系统处理得到每分钟脉搏跳动次数，最后在显示电路中直观地显示出来。本设计主要完成的内容有：1、脉搏传感器的选型。脉搏传感器的精度、灵敏度、抗干扰能力及安装方式决定了脉搏测量精度，因此其选型对整个设计具有

11、决定性的作用。2、系统硬件设计。脉搏传感器出来的信号幅值较低，所以，脉搏传感器出来的信号首先应进行放大。然后，将脉搏信号通过电压基准变化电路和过零比较器转换为单片机易于处理的脉冲信号。本设计作为一个简单脉搏测量仪，需给出脉搏波动频率，所以还需要设计单片机微处理系统及显示部分硬件电路。3、系统软件设计。本设计需给出脉搏波动频率，所以需要对单片机进行编程，以实现对脉搏波动频率的测量、计算及显示。1.4 论文的结构组成本论文分为五部分:绪论：主要阐述中医脉象研究的意义，及中医脉诊客观化研究的概况，说明主要完成的任务及设计思想，介绍本论文的组成。第二章：主要介绍脉搏波动频率测量系统硬件原理框图及软件实

12、现方案，并通过比较硬件电路组成部分和软件部分各种实现方案，最终确立最佳方案。第三章：介绍以单片机AT89S51为信息处理核心的脉搏波动频率测量的硬件设计电路，详细分析各单元的硬件电路，并给出相关电路原理图。第四章：根据仪器的硬件构成和功能要求，给出相应的软件设计及主要程序流程图 。2 脉搏波动频率测量系统总体方案设计2.1 系统硬件电路方案本设计中，脉搏波动频率测量的实现是通过脉搏传感器采集脉搏信息输出电压信号，经信号放大电路对其进行放大。然后，将放大后的脉搏信号通过电压基准变化电路和过零比较器转换为单片机易于处理的脉冲信号。通过对单片机进行编程来实现对脉搏波动频率的测量和计算，最终在显示电路

13、中直观的显示出来。硬件原理框图如图2-1。信号放大电路脉搏传感器显示电路单片机处理电路过零比较电路电压基准变化电路图2-1 脉搏测量系统硬件原理框图由图2-1可知，本系统硬件部分主要由以下部分构成：脉搏传感器部分、信号放大电路部分、电压基准变化电路部分、过零比较器部分、单片机处理电路部分及显示电路部分。其中各部分实现功能如下：1、脉搏传感器部分。选用合适的脉搏传感器，将脉搏信号转换成电信号输出。脉搏传感器的精度、灵敏度、抗干扰能力及安装方式决定了脉搏测量精度，因此其选型对整个设计具有决定性的作用。2、信号放大电路部分。脉搏传感器出来的电压信号较弱，一般在毫伏级，需要进行放大。所以，设计信号放大

14、电路，将脉搏传感器出来的信号进行放大，使之成为一个幅值适当的信号，便于后续电路的处理。3、电压基准变化电路部分。放大后脉搏信号在一个周期内，有多个零值，不便于对脉搏波动频率进行测量。通过电压基准变化，将脉搏基准下调，使其在一个周期内，只有两个零值，便于后续电路的处理。4、过零比较器部分。单片机是数字信号处理工具，输入单片机的信号必须是离散的数字信号或者是脉冲信号。过零比较器就用于把周期性脉搏信号变为脉冲信号，便于单片机处理。5、单片机处理电路部分。本设计作为一个简单脉搏测量仪，最后需给出脉搏波动频率，以单片机作为信息处理中心，通过对单片机进行编程，完成信号输入检测、信息分析处理及信息显示。6、

15、显示电路部分。单片机处理得到的脉搏波动频率信息，最后在显示电路中直观地显示出来。所以，需要选用合适的显示设备及显示电路，来实现对脉搏波动频率信息的显示。考虑到每个模块都可以有多种实现方案，下面通过比较各种方案，来选择最优化的实现方案。2.1.1 脉搏传感器的选择传感器又称为换能器、变换器等。脉搏传感器是脉搏检测系统中重要的组成部分，其基本功能是将切脉压力和桡动脉搏动压力这样一些物理量(非电量)转换成为便于测量的电量。脉搏传感器的精度、灵敏度、抗干扰能力及安装方式决定了脉搏测量精度，因此其选型对整个设计具有决定性的作用。目前，脉搏信号的测量方式主要有：1、光电脉搏波传感器。血管不受压力时，血流均

16、匀，反射光也比较均匀，故传感器无脉搏信号输出；当血管受压血液不流动时，传感器也无输出信号；只有当血管受到挤压，血管中的血液断续流动时，反射光也随之变化，这时传感器输出脉搏信号，达到了测量脉搏的作用。这种传感器的特点是结构简单、可靠性高、抗干扰能力强，主要用于测量脉搏的跳动次数。人体不同部位的脉搏波波形存在差异，光电脉搏波传感器不适合用于提取不同部位的脉搏波信号。 2、力传感器测量。其测量原理是，将测力传感器的受力端压在人体桡动脉处，模仿人的指头。这种方式通常采用压阻式传感器，它具有抗干扰能力强的特点，但由于动脉血管产生的力很小，故量程小，抗冲击力不强。3、脉搏信号还表现为皮肤振动，因此可以用加

17、速度传感器进行检测，其特点是结构简单、体积小、波形测量精度较高。本设计中，采用第三种脉搏传感器，即基于由脉搏跳动引起皮肤振动而研制的脉搏传感器。其型号选择了生物医学工程实验室的MP100型压电式脉搏传感器。它是上海洪联公司生产的，该产品具有使用方便、性能稳定、体积小巧、性价比高等特点。其主要技术指标：1) 频率响应1500HZ2) 无源3) 输出电缆二芯4) 外型尺寸Ø16.5*62.1.2 信号放大电路的选择脉搏传感器出来的电压信号较弱，一般在毫伏级，需要对其进行放大。所以，设计信号放大电路，将脉搏传感器出来的信号进行放大，使之成为一个幅值适当的信号，便于后续电路的处理。MP100

18、型压电式脉搏传感器输出电压大约为-10mv40mv，在后续电路中需要将其通过过零比较器，转换为脉冲信号，只要将其放大100倍，就可以满足后续电路处理的要求。同时，要求放大电路有较高的输入阻抗。同相比例放大电路简单、实用、焊接方便，相对反相比例放大电路而言，具有更高的输入阻抗，而且价格便宜，所以，本设计选择了同相比例放大电路。可以组成同相比例放大电路的运算放大器件有很多，比如LM324，OP07等。1、LM324。LM324是四运放集成电路，价格很便宜，但经实验测试，LM324放大的效果却不是很理想，所以，最终没有选LM324。2、OP07。OP07是一种高精度单片运算放大器，具有很低的输入失调

19、电压和漂移，特别适合作前级放大器，放大微弱信号。使用OP07一般不用考虑调零和频率问题就能满足要求。而且，OP07的价格便宜。所以，从性能价格方面综合考虑，最后本设计选择了OP07。2.1.3 单片机的选择本设计作为一个简单脉搏测量仪，最后需给出脉搏波动频率。以单片机作为信息处理中心，通过对单片机进行编程，完成信号输入检测、信息分析处理及信息显示。1、AVR单片机AVR单片机是ATMEL公司生产的单片机。高速度(50ns)、低功耗,硬件应用Harward结构，具有预取指令功能，使得指令可以在一个时钟周期内执行，而MSC-51要12个时钟周期执行一条指令。AVR单片机如LPC2131等。2、凌阳

20、单片机凌阳是台湾凌阳公司推出的单片机，具有高速度、低价、可靠、实用、体积小、功耗低和简单易学等特点，如SPCE061等。3、51单片机51单片机是INTEL公司生产的。它具有结构简单，价格便宜，易于开发的特点。通用型，有总线扩展，有较强的位处理功能，有全双工异步串行通信口。但是其功能相对较少，访问外部数据有瓶颈，作电压范围窄。本设计中，单片机只需要对脉搏信号的波动频率进行测量、计算和显示，对单片机的要求不是很高。而对51单片机，本人比较熟悉，所以，本设计中选择51单片机作为信息处理中心。在51系列单片机中，AT89系列单片机是美国ATMEL公司推出的一种新型高性能低价位、低电压低功耗的8位CM

21、OS微型计算机。AT89S51就是其中一款，它可以完全满足本设计的设计要求，而且，AT89S51的价格较低。2.2 系统软件方案选择2.2.1 脉搏波动频率测量方案的选择通过放大电路、电压基准变化电路及过零比较器出来的信号为脉冲信号。脉冲信号的频率是指在单位时间内由信号所产生的交变次数或脉冲个数，即fx=N/t。可以看出测量fx必须将N或t两个量之一作为闸门或基准，对另一个量进行测量。对于不同的频率范围，有三种不同的测量方法。1、周期测量法：适用于低频信号。采用单片机内的一个定时/计数器，以单片机内的标准机器周期作为标准时基信号Ts。被测信号的周期作为信号闸门，由程序控制开关对时基进行计数得n

22、x，因此被测信号周期为Tx=nx×Ts，每分钟脉搏跳动次数为N=60/Tx。2、多周期同步法：适用于中频信号。其特点是标准频率信号不是用来填充待测信号的周期，而是与待测信号分别输入到两个计数器进行同步计数。3、频率测量法：适用于高频信号。充分利用单片机内的两个定时/计数器，一个作为定时器，给出标准闸门信号，另一个作为计数器。人体脉搏波动频率一般为6080次/min，其频率成分主要分布在020Hz之间，属于次声，最高频率不超过40Hz，一般情况下为1Hz左右，属于低频信号。所以，本设计中选择周期测量法。2.2.2 单片机工作方式的选择单片机数据传送方式一般有以下几种：1、查询方式：由于

23、CPU与外设之间存在时序、速度等差异，在数据传送前必须检测接口状态，探查外设是否数据准备就绪。查询方式优点是结构简单，硬件开销小；缺点是CPU在整个传送过程中需要不断检测外设状态，由于CPU的速度远远高于外设，因此通常处于等待状态，工作效率很低。2、中断方式：CPU无需检测外设是否数据准备就绪，不占据CPU时间，因此CPU与外设并行工作，提高了CPU的工作效率，还满足了外设的实时要求。本设计中，只对过零比较后的脉冲信号进行频率计算，CPU工作不是很繁忙，可以选择查询方式。2.2.3 显示电路方案的选择脉搏信号经过单片机处理，得到脉搏波动频率之后，需要在显示电路中直观地显示出来。所以，需要选用合

24、适的显示设备及显示电路，来实现对脉搏波动频率信息的显示。人体脉搏信号从时域上看，是一个周期性较强的准周期信号。脉搏波动频率一般为6080次/min。本设计中，设定显示的每分钟脉搏跳动次数误差不超过1次，显示位数为2位。可以选择7段LED数码显示器来对脉搏波动频率信息进行显示。它具有显示清晰、亮度高、使用电压低、寿命长、使用方便等特点，使用非常广泛。它由若干个发光二极管组成，当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔画发亮。控制不同组合的二极管导通，就能显示出各种数字或字符。LED常用显示方法有两种：静态显示和动态扫描显示。1、静态显示：所谓静态显示，就是每一个显示器都要占用单独的具有锁存功能的

25、I/O接口用于笔划段字形显示。这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路，就不用管它了，直到要显示新的数据时，再发送新的字形码，因此，使用这种方法单片机中CPU的开销小，较小的电流能得到较高的亮度且字符不闪烁。静态显示适用于显示器位数较少时。2、动态扫描显示：所谓动态显示，就是一位一位地轮流点亮显示器各个位（扫描），对于显示器的每一位来说，每隔一段时间点亮一次。利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但必需保证扫描速度足够快，字符才不闪烁。当显示位数较多时，用静态显示所需的I/O太多，一般采用动态显示的方法。本设计中，显示的脉搏波动频率位数取2位，显示位数少，所以，选择静态显示。2.3 本章

26、小结本章主要介绍了脉搏波动频率测量系统硬件原理框图及软件实现方案，并通过比较硬件电路组成部分和软件部分各种实现方案，最终确立了最佳方案。3 脉搏波动频率测量系统硬件电路设计本设计中，脉搏波动频率测量的实现是通过脉搏传感器采集脉搏信息输出电压信号，经信号放大电路对其进行放大。然后，将放大后的脉搏信号通过电压基准变化电路和过零比较器转换为单片机易于处理的脉冲信号。通过对单片机进行编程来实现对脉搏波动频率的测量和计算，并在显示电路中直观的显示出来。为达到电路低成本、结构简单实用的设计目的，从设计要求出发，设计了信号放大电路、电压基准变化电路、过零比较器，单片机处理电路及LED显示电路等。本章对各部分

27、电路的设计进行详细论述与分析。3.1 信号放大电路部分的设计脉搏传感器出来的电压信号较弱，在毫伏级，需要对其进行放大。所以，设计信号放大电路，将脉搏传感器出来的信号进行放大，使之成为一个幅值适当的信号，便于后续电路的处理。本设计中采用的是由OP07组成的同相比例运算放大电路，电路原理图如图3-1。图3-1 同相比例运算放大电路从图 3-1中可以得到：V+=V-=Vi1 （3-1）Vo1-Vi1R2=Vi1R1 （3-2）Vo=1+ R2R1Vi1 （3-3）Avf=Vo1Vi1=1+ R2R1 （3-4）MP100型压电式脉搏传感器输出电压大约为-10mv40mv，在后续电路中需要将其通过过零

28、比较器，转换为脉冲信号，只要将其放大100倍，就可以满足后续电路处理的要求。考虑到每个人个体之间的差异，人与人之间脉搏信号的强弱不同，反映在脉搏波形中即是幅度不同。为了使该设计能适用于不同的人，在设计的时候，R2采用滑动变阻器，通过调节其电阻，可以改变放大倍数。3.2 电压基准变化电路的设计放大后的脉搏信号，幅值为-14V，一个周期内，电压为零值的地方有很多。而在后续电路中，需要把放大后的脉搏信号通过过零比较器，转换为易于单片机处理得到脉搏波动频率信息的脉冲信号。所以，根据脉搏信号特点，可以通过电压基准变化电路，将脉搏信号电压基准调低，使其在一个周期内过零点只有两个。本设计中，采用同相输入加法

29、电路，来实现电压基准变化。其原理图如图3-2： 图3-2 同相输人加法电路在图3-2中:Vo2=1+R6R7Vp （3-5）Vp=R9 R8+R9Vi2+R8R8+R9Vio （3-6）即：Vo2=1+R6R71R8+R9R9Vi2+ R8Vio （3-7）当R6=R7=R8=R9的时候，可以得到：Vo2=Vi2+Vio （3-8）当Vio为负的时候，输出电压Vo2就降低了。而Vio由R4和R5分压，并经过一个电压跟随器获得。本设计中，把电压基准降低1V就可以满足设计要求。3.3 过零比较器的设计单片机是数字信号处理工具，输入单片机的信号必需是离散的数字信号或者是脉冲信号。过零比较器就用于把周

30、期性脉搏信号变为脉冲信号，便于单片机处理。过零比较器，顾名思义，其阈值电压UT=0V，电路如图3-3：图3-3 过零比较器电路图集成运放工作在开环状态，其输出电压为+UOM或-UOM。当输入电压uI<0V时，UO=+UOM；当输入电压uI>0V时，UO=-UOM。因此，电压传输特性如图3-4：图3-4 过零比较器电压传输特性 当脉搏信号经过过零比较器之后，就转换为易于单片机处理的脉冲信号。3.4 单片机微处理系统的设计本设计作为一个简单脉搏测量仪，最后需给出脉搏波动频率，以单片机作为信息处理中心，通过对单片机进行编程，完成信号输入检测、信息分析处理及信息显示。从实用性、设计、货源及

31、价格的角度出发，并且考虑到本设计对单片机没有特殊的要求，选用了常用的AT89S51单片机。AT89S51单片机的引脚如图3-5：图3-5 AT89S51单片机引脚图在AT89S51单片机引脚图中，P3口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表3-1：表3-1 P3口第二功能端口引脚第二功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 INTO（外中断0）P3.3 INT1（外中断1）P3.4 T0（定时/计数0外部输入）P3.5 T1（定时/计数1外部输入）P3.6 WR（外部数据存储器写选通）P3.7

32、RD（外部数据存储器读选通）本设计正是利用T0口的定时功能实现对脉搏波动频率的测量。AT89S51单片机不仅完全可以实现对脉搏波动频率测量的控制要求，而且可以在线编程调试，符合设计的要求。1、复位电路：由电容串联电阻构成，由图并结合“电容电压不能突变”的性质，可以知道，当系统一上电，RST脚将会出现高电平，并且，这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定。典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位，所以，适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位。C 可取30u，R取4.7K。2、 晶振电路：典型的晶振取11.0592MHz，因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率，用

33、于有串口通讯的场合，或者12MHz，因为产生精确的s级时歇，方便定时操作。3、与前端电路连接：本设计中对脉搏频率的测量，采用周期测量法。将单片机内定时/计数器T0定为16位定时器，对内部机器周期计数。将过零比较器出来的脉冲信号接到单片机的P3.2口上，则定时器的开关由程序根据P3.2口上的状态进行控制。检测到上升沿时开T0计数，当紧接着的另一个上升沿被检测到时关T0计数。T0中的计数值为nx，则被测信号周期Tx=nx×Ts，频率Fx=1/Tx，对于12MHz晶振，Ts=1s。单片机微处理系统硬件电路如图3-6：图3-6 单片机微处理系统硬件电路3.5 LED显示硬件电路的设计脉搏信号

34、经过单片机处理，得到脉搏波动频率之后，需要在显示电路中直观地显示出来。所以，需要选用合适的显示设备及显示电路，来实现对脉搏波动频率信息的显示。本设计中，采用2位LED静态显示方式来显示脉搏波动频率信息。显示电路如图3-7：图3-7 LED显示硬件电路图3-10中数码管是共阴极的，和移位寄存器74LS164连接时，加接200的限流电阻，避免亮度过高造成数码管使用寿命缩短。74LS164的引脚图如3-8：图3-8 74LS164的引脚图在74LS164的引脚图中：1) A，B：串行输入端。2) Q0-Q7：并行输出端。3) Cr：清除端，为0时，输出清零。4) CP：时钟输入端。AT89S51单片

35、机串行口方式为移位寄存器方式，外接2片74LS164作为2位LED显示器的静态显示接口，把AT89S51的RXD作为数据输出线，TXD作为移位时钟脉冲。74LS164为TTL单向8位移位寄存器，可实现串行输入，并行输出。串行数据输入端A、B（第1、2脚）共一个输入信号时可并接。时钟输入端T，即第8脚，连接到串行口的TXD端。每一个时钟信号的上升沿加到T端时，移位寄存器移一位，8个时钟脉冲过后，8位二进制数全部移入74LS164中。复位端R，即第9脚，当R=0时，移位寄存器各位复0，只有当R=1时，时钟脉冲才起作用。并行输出端Q1Q8，即第3-6和10-13引脚，分别接LED显示器的hg-a各段

36、对应的引脚上。在74LS164获得时钟脉冲的瞬间，如果数据输入端，即第1、2引脚，是高电平，则就会有一个1进入到74LS164的内部，如果数据输入端是低电平，则就会有一个0进入其内部。在给出了8个脉冲后，最先进入74LS164的第一个数据到达了最高位，再来一个脉冲，第一个脉冲就会从最高位移出。如图3-7显示电路，2片7LS164首尾相串，而时钟端则接在一起，这样，当输入8个脉冲时，从单片机RXD端输出的数据就进入到了第一片74LS164中了，而当第二个8个脉冲到来后，这个数据就进入了第二片74LS164，而新的数据则进入了第一片74LS164。3.6 本章小结本章主要介绍了以单片机AT89S5

37、1为信息处理核心的脉搏波动频率测量系统的硬件设计电路，详细分析各部分的硬件电路，并给出了相关电路原理图。4 脉搏波动频率测量系统软件设计从脉搏传感器出来的脉搏信号，经过放大电路、电压基准变化电路、过零比较器，转换为脉冲信号之后，需要对单片机进行编程，实现对脉搏波动频率的测量、计算和显示。本设计中，软件设计采用模块化结构。根据脉搏波动频率测量系统的设定功能，将软件划分为若干个功能相对独立的模块，主要有系统主程序和脉搏波动频率测量模块。本章给出主要模块的程序设计思想和流程图。4.1 脉搏频率测量原理脉冲信号的频率是指在单位时间内由信号所产生的交变次数或脉冲个数，即fx=N/t。可以看出测量fx必须

38、将N或t两个量之一作为闸门或基准，对另一个量进行测量。1、周期测量法：适用于低频信号。采用单片机内的一个定时/计数器，以单片机内的标准机器周期作为标准时基信号Ts，如图4-1。被测信号的周期作为信号闸门，由程序控制开关对时基进行计数得nx，因此被测信号周期为Tx=nx×Ts 。图4-1 周期测量法原理2、多周期同步法：适用于中频信号。其特点是标准频率信号不是用来填充待测信号的周期，而是与待测信号分别输入到两个计数器进行同步计数。首先，由单片机给出闸门开启信号，此时，计数器并不开始计数，而是等到被测信号的上升沿到来时，才真正开始计数。然后，两级计数器分别对被测信号和标准信号计数。当单片

39、机给出闸门关闭信号后，计数器并不立即停止计数而是等到被测信号上升沿来到的时刻才真正结束计数，完成一次测量过程。如图4-2，可以看出，实际闸门与参考闸门并不严格相等，但最大差值不超过被测信号的一个周期。设对被测信号的计数值为Nx，对时基信号的计数值为N0，时基信号的频率为f0，则被测信号的频率为：Fx=(Nx×f0)/N0。图4-2 多周期测量法原理3、频率测量法：适用于高频信号。充分利用单片机内的两个定时/计数器。一个作为定时器，给出标准闸门信号Tz，另一个作为计数器，对fx的变化次数直接进行计数得Nx，Fx=Nx/Tz，如图4-3： 图4-3 脉搏波动频率测量法原理人体脉搏信号从时

40、域上看，是一个周期性较强的准周期信号。脉搏波动频率为6080次/min，其频率一般情况下为1Hz左右，属于低频信号。所以，本设计中采用周期测量法。4.2 系统主程序的设计系统主程序控制单片机系统按预定的操作方式运行，是单片机系统程序的框架。系统主程序流程图如图4-4。开始系统初始化NP3.2是否为上升沿？Y脉搏波动频率测量子程序LED显示图4-4 系统主程序流程图上电后，首先进行整机初始化处理。主程序的初始化模块主要完成仪器硬件、软件的初态设置，单片机内专用寄存器的设定，单片机工作方式及各端口的工作状态的规定。整机初始化结束后，检测P3.2口的状态，如果检测到上升沿，则进入脉搏波动频率测量子程

41、序，测得脉搏波动频率之后，送到LED显示单元进行显示。4.3 脉搏波动频率测量子程序的设计本设计中对脉搏频率的测量采用周期测量法。可将单片机内定时/计数器T0定为16位定时器，对内部机器周期计数，即方式控制字为#01H。定时器的开关由程序根据P3.2口上的状态进行控制，检测到上升沿时开T0计数，当紧接着的另一个上升沿被检测到时关T0计数。T0中的计数值为nx，则被测脉搏信号周期Tx=nx×Ts（对于12MHz晶振，Ts=1s），每分钟跳动次数Fx=60/Tx。考虑到脉搏的频率很低，大约为1HZ左右，而16 位定时/计数器的最高计数值为65535，这样定时/计数器将发生溢出，且最后脉搏

42、波动频率的计算涉及到双字节除法，编程较复杂。为此，采用定时器中断方式，即在一个脉搏周期内，隔一段时间T1，T1即为中断周期，且T1<65535，就将TH0，TL0清零。设 N为每分钟脉搏跳动次数，T为脉搏跳动周期，则N=60/T本设计中，设定显示的每分钟脉搏跳动次数误差不超过1次，则dN=60T2dT若T=2，dN=604dT=15dT则定时器周期T不超过1/15秒。若T=1，dN=60dT则定时器周期T不超过1/60秒。取T=1，即定时器周期T不超过1/60秒。设中断周期为T1，中断次数为n，则：N=60T1×n为方便计算，取：1T1=2m。由于定时器周期T不超过1/60秒，

43、即T1<1/60，1T1>60，故取m=7。即中断周期为127=1128s=7812us，此时，TH0=1EH，TL0=84H。每分钟脉搏跳动次数N=60×27n，为方便计算，取N=30×28n。脉搏波动频率测量子程序流程图如图4-5所示。其中，中断次数放在R3中，最后的脉搏波动频率值在R1中。0R30TH0，0TL0TR0置1，开始计数N是否TH0=1EH，TL0=84H？YTR0置1，开始计数30R0，0R1，8R2 R3加1R0左移，R1左移NP3.2是否为上跳沿？YR1加1，R0-R3R0R3 R0?NYR2减1TR0置0，定时器停止工作NR2=0？Y结

44、束图4-5 脉搏波动频率测量子程序流程图4.4 本章小结本章主要介绍了系统的软件设计部分，给出了相应设计模块的设计说明及流程图。总 结（小4号宋体，行距21磅）毕业设计在XX的悉心指导下、办主任熊老师的支持下，在自己的努力下，以及同学之间的帮助下，终于画上了圆满的句号。我个人认为这次毕业设计不仅是对我们大学四年以来的一个最终成果的体现，也是一个增进同学和老师交流的平台。大学四年来，学了很多们专业知识，虽然也在学校与老师的安排下参加过一些实习，以及大三下半学期的一次课程设计，但始终还是从来没有把很多知识点领悟，也没有想过要去好好研究。自己脑袋里的专业知识面对这次毕业设计少的可怜时，才发现自己的无

45、知与求知的必要性。在这次设计中，从负荷计算的过程，空调方案的确定到设备的选型，以及最后的完成图纸过程，使我对暖通专业有了一个更加系统和完整的认识，虽然还是有很多细节没有研究好，但原理和一些大方面的知识点都增长了很多。在画图过程中，出现过很多自己从来没有注意过的问题，在老师和同学的指导和帮助下，终于算是比较符合规范了。总之，通过这次的毕业设计，让我对自己的专业知识有了一个反省和弥补的机会，虽然 现在还是有很多知识的欠缺，但学无止境，在这次设计中学到的自学本领和培养的探讨精神，将鼓励我在毕业以后的工作道路上更加充满自信。最后，我要特别的感谢XX老师，两位老师都是很耐心仔细的指导与讲解，并没有觉得丝

46、毫的不耐烦。两位老师的鼓励帮助我更加努力的把毕业设计完成！也将更加努力的把知识补充上！在次毕业设计完成之际，再次对所有帮助我的老师和同学表示衷心的感谢！ 致 谢参考文献1 张亮.脉搏采集系统的研制D.东北大学，2005.2 刘继光.人体脉搏信号的采集装置D.沈阳工业大学，2006. 3 何金茂.电子技术基础实验M.北京：高等教育出版社，1989：47-48.4 彭承琳.生物医学传感器原理与应用M.北京：高等教育出版社，2000：90-99.5 彭承琳.生物医学传感器原理与应用M.重庆：重庆大学出版社，1996: 125-155.6 蔡建新，张唯真.生物医学电子学M.北京：北京大学出版社，199

47、7：79-82. 7 周明德.微型计算机原理及应用M.北京:清华大学出版社，2005:350-354.8 齐颂扬.医学仪器M.北京：高等教育出版社，1993:35-39.9 康华光，陈大钦.电子技术基础（模拟部分）M.北京：高等教育出版社，1998：330-330.10 姜志海，黄玉清，刘连鑫，冯占英.单片机原理及应用M.北京：电子工业出版社，2005：193-195. 11 李俊国，冯月晖.压电式脉搏传感器的研制J.西南科技大学学报，2004，19（1）：34-36.12 程咏梅，夏雅琴，尚岚.人体脉搏波信号检测系统J.北京生物医学工程，2006，25(5)：520-523.13 梁妃学，姚

48、翔，于巍，邓亲恺.双通道脉搏波速度测量系统的研制J.中国医学物理学杂志，2006， 23(3)：209-212. 14 陈明义，杨华，杨亮.智能脉搏测试仪的设计J.计算技术与自动化，2002，21(3)：117-119.15 朱国富，廖明涛，王博亮.袖珍式脉搏波测量仪J.电子技术应用，1998，(1)：30-31.16 张东青，王元昔.新型自检脉搏传感器的研制J.传感器技术，2001，20(5): 46-48.17 刘云丽，徐可欣，王玉祥，符诚志.微功耗光电式脉搏测量仪J.电子测量技术，2005，(2): 20-21.18 隋传国.脉搏信号的拾取和放大处理J.中国仪器仪表，2005，(6):102-104.19 王丽英.基于光电技术的脉搏测量方法J.国外电子元器件，2006,(5):32-34.20 常国祥，刘袖岭.多通道数字脉搏测量仪的设计J.煤炭技术，2004，23(12):30-31.21 徐雁.MCS51单片机测量频率的两种实用方法J.电测与仪表，