脉搏计 课程设计

1、脉搏计设计与制作1 摘要:在医学临床监护和日常中老年保健中，脉搏是一项基本的生命指标，因而脉搏测量师最常见的生命特征的提取，近年来出现的日常监护仪器。脉搏波所呈现出来的形态,强度,速率和节律等方面的综合信息,能反映出人体心血管系统中许多生理疾病的血流特征.本系统采用 AT89S52 单片机为核心而制作的一种实用型脉搏测量仪. 采用数据采集.得到的信号经过整形和放大后送入 AT89S52 单片 机进行处理.单片机将采集到的脉搏心率在 LCD 液晶显示器上实时显示出来, 同时还设置了脉搏测量仪的上下限报警电路.本文首先描述本设计的整体思路, 然后介绍各个部分设计中的细节问题,最后提出一些完善本设计

2、的改进意见.关键字:脉搏计 单片机 AT89S52 人体脉搏信号 实时显示 1.系统方案选择与论证 1.1 任务设计并制作一个脉搏检测器1.2 要求 (1 用压电陶瓷片对微弱的脉搏信号进行采集,设计脉搏波检测电路,通过示波器显 示出来(2 将整形后的脉冲波送入单片机,采用单片机构成脉搏检测仪,要求实 时显示脉率变化,脉率超限时用蜂鸣器报警,报警范围可以通过键盘设定.1.3 系统基本方案根据题目的要求系统模块可以基本划分为:脉搏传感器部分,信号放大整形 电路部分,单片机处理电路部分及显示电路部分. (1脉搏传感器部分 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

3、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 4 输出脉搏信号,达到了测量脉搏的作用. 2,脉搏信号还表现为皮肤振动,因此可以用加速度传感器进行检测,其特 点是结构简单,体积小,波形测量要求较高，很难排除干扰.3

4、,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, 这种传感器的特点是结构简单,可靠性高,抗干扰能力强,而且价格便宜。本设计中,采用第3种脉搏传感器,即力传感器这里用的是压电陶瓷片.(2信号放大整形电路部分 脉搏传感器出来的电压信号较弱,一般在毫伏级, 需要对其进行放大. 有噪声干扰信号，所以, 设计时设计了放大级、低通滤波器、信号比较级。放大级即信号放大电路,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. 带通滤波器作用为滤去干扰信号，比较级为将信号整成标准方波信号。送入单片机中进行计数即可.(

5、3单片机选择 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.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 5 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.

6、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 CMOS 微型计算机.AT89S52 就是其中一 款,它可以完全满足本设计的设计要求,而且,AT89S52 的价格较低. (4键盘与显示部分 根据题目要求,设计出来的系统是可以设定报警的范围的.对键盘和显示部 分采用以下方案: 采用液晶显示屏和普

7、通小键盘.液晶显示屏(LCD具有功耗小,轻薄短 小无辐射危险,平面直角显示以及影象稳定不闪烁,可视面积大,画面效果好, 抗干扰能力强,并可灵活的现实多种状态. 根据以上论述,51 单片机资源丰富,根据需要,我们选用方案一. 根据以上分析,结合器件和设备等因素,确定如下方案: 1. 采用 AT89S52 单片机作为控制器,分别对输入,显示,信号的处理控制. 2. 传感器部分采用压电陶瓷片该器件结构简单,可靠性高,抗干扰 能力强 3. 信号的处理设计了放大级、低通滤波器、信号比较级三级处理。4. 显示用 LCD 液晶显示实时脉搏数系统的基本框图如下图所示2.系统硬件设计 2.1 信号采集整形部分设

8、计本部分由传感器部分和整形电路部分组成.如下图示原理图为，在脉搏计设计中信号的采集和整形是最为关键部分，如果这一部分没有做好整个设计将会不成功，如下图U1A及其外围构成放大级这里的放大倍数为70左右，U1B及外围构成低通滤波器，因为人脉搏一般在100HZ以内故这里设计了一100hz为临界频率的低通滤波器，U1C及外围为二次放大级，U1D及外围为比较级，这一级的作用为将采集的信号整成标准方波信号送入单片机处理。PCB图如下2.2 矩阵键盘的设计由于控制键位不多,方便程序设计,硬件安全可靠,我们设计如下键盘：2.3 液晶显电路我们用单片机 P0 口作为 1602 的数据传输口, P2.0 为数据命

9、令选择端, P2.1 读写,P2.2 使能端.硬件电路如图所示.控制器原理图如下：PCB图如下3.系统软件设计系统软件设计流程图如下程序设计：#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit dula=P26;sbit wela=P27;sbit rs=P35;sbit en=P34;sbit wr=P36;sbit s1=P30;sbit s2=P32;sbit rd=P37;uchar code table="SUDU:"uchar code table1="SHIJIAN: :

10、"uchar count,s1num,fen,miao,a;void delay(uint zuint x,y;for(x=0;x<z;x+for (y=0;y<110;y+;void write_com(uchar comrs=0;wr=0;en=0;P0=com;delay(5;en=1;delay(5;en=0;void write_data(uchar daters=1;wr=0;en=0;P0=date;delay(5;en=1;delay(5;en=0;void write_sfm1(uchar add,uchar datuchar ge,sh;sh=dat/

11、10;ge=dat%10;write_com(0x80+0x40+add;write_data(0x30+sh;write_data(0x30+ge;void write_sfm(uchar add,uchar datuchar ge,sh;sh=dat/10;ge=dat%10;write_com(0x80+add;write_data(0x30+sh;write_data(0x30+ge;void init(uchar num,a=0;count=0;miao=0,fen=0;s1num=0;rd=0;dula=0;wela=0;en=0;write_com(0x38;write_com(

12、0x0c;write_com(0x06;write_com(0x01;write_com(0x80;for(num=0;num<5;num+write_data(tablenum;delay(5;write_com(0x80+0x40;for(num=0;num<11;num+write_data(table1num;delay(5;TMOD=0X01;/设置定时器TH0=(65536-50000/256;TL0=(65536-50000%256;EA=1;ET0=1;IT0=1;PX0=1;IE0=0;/ PCON=0X01;/ EX0=1;/TR0=1;void temp_(

13、interrupt 1TH0=(65535-50000/256;TL0=(65535-50000%256;count+;if(count=20count=0;miao+;if(miao=60miao=0;fen+;if(fen=60miao=0;fen=0;/ write_sfm1(8,fen;/write_sfm1(11,miao;void ex_int( interrupt 0 delay(10;a+;void keyscan(if(s1=0delay(5;if(s1=0s1num+;while(!s1;if(s1num=1TR0=1;EX0=1;if(s1num=2TR0=0;EX0=0

14、;if(s1num=3s1num=0;a=0;fen=0;miao=0;void main(init(;while(1keyscan(;write_sfm(6,a;write_sfm1(8,fen;write_sfm1(11,miao;/ while(1;5.收获与体会课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.随着科学技术发展的日新日异，单片机已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域， 在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大学来说掌握单片机的开发技术是十分重要的。回顾起此次单片机课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在整整两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说是各种各样的，同时在设