项目教学法的应用-快速心测试仪的设计-课件

班级：信工111

姓名：高飞

指导老师：李慧贞

项目教学法应用—快速心率测试仪的设计陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计2022/12/20

班级：信工111

姓名：高飞

指导老师：李慧贞

项目教学法1

随着社会经济水平和人们的物质生活水平的不断提高，人们的生活方式和饮食结构发生着巨大变化。快节奏的生活方式和不良的饮食结构，使得现代的人们不得不面临着更大的健康威胁，高血压、冠心病、动脉硬化等各种各样的心血管疾病正不断威胁着人类。而这些疾病的早期监测，对疾病的防治和控制有着十分重要，正因为如此，需要设计出一款测量准确、简单易用，造价便宜的快速心率测试仪。

1设计的目的和意义陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计2022/12/20随着社会经济水平和人们的物质生活水平的不2

本系统的组成包括光电传感器、信号处理、单片机电路、液晶显示、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心率测试仪的结构陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计2022/12/20本系统的组成包括光电传感器、信号处理、单片机电路、液3陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计

（2）信号的处理

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)。

（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AT89S52、外部晶振、外部中断等）。

（4）液晶显示

即把单片机计算得出的结果用LCD1602来显示，便于直接准确无误的读出数据。

(5)电源

即向光电传感器、信号处理、单片机提供的电源，可以是5V的直流的稳压电源。

2022/12/20陕西科技大学育师范学院项目教学法应用4陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计

图3-1系统设计原理图2022/12/203工作原理陕西科技大学育师范学院项目教学法应用53.1信号采集电路

信号采集电路如图3-2所示。管D1与Q3组成红外传感器。因红外传感器输出的脉冲信号是非常微弱的信号，而且频率很低（如心率50次/分钟为0.78Hz，200次/分钟为3.33Hz），并且还伴有各种噪声干扰，故该信号要经过R6、C8低通滤波，去除高频干扰。当传感器检测到较强的干扰噪音时，其输出端的直流电压信号会有很大变化。陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计2022/12/203.1信号采集电路陕西科技大学育师范学院6

陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计图3-2信号采集电路2022/12/20

陕西科技大学育师范学院项目教学法应73.2放大电路

如图3-3所示，R3与R8的电阻之比为放大器的放大倍数，经过计算所得该放大器的理论值为200倍，但由于8号接口上5V供压不足再加上材料限制和人为的因素，该放大倍数只有20倍左右。

图中C7为耦合电容，作用为隔直流通交流，之所以使用1uF的电容，是为了让所有的信号通过。信号放大电路仿真图如图3-3所示。

陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计2022/12/203.2放大电路

如图3-3所示，R3与R88

陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计图3-3信号放大电路2022/12/20

陕西科技大学育师范学院项目教学法应9陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计3.3波形整形电路

波形整形电路如图3-4所示，U3B是一个电压比较器，在电压比较器的负向电压输入端通过R3、R5分压得到2.5V的基准电压，放大后的信号通过C5电容耦合进入比较器，当输入的电压低于2.5v时，U3B的第七引脚输出高电平，发光二极管L2亮，并且输入单片机进行参与运算处理，反之输出低电平，发光二级管L2灭。电路如图所示：2022/12/20陕西科技大学育师范学院项目教学法应用10

陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计图3-4波形整行电路2022/12/20

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3.4显示电路

1602字符型液晶显示模块是工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符，液晶显示电路：液晶的8个数据端口和52单片机的P0口相连用于数据的传输。在显示电路图3-7显示电路原理图3-5中可以看到，液晶显示器的控制端口RS，WR，和EN分别与单片机的P2.5，P2.6，P2.7相连，便于单片机对液晶的初始化和读写操作。

陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计2022/12/20

3.4显示电路

16012

陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计图3-5LCO1602液晶显示电路2022/12/20

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陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计总电路图2022/12/20

陕西科技大学育师范学院项目教学法应14陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计4软件系统

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]。流程如图4-1所示。2022/12/20陕西科技大学育师范学院项目教学法应用15

陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计2022/12/20图4-1程序流程图

陕西科技大学育师范学院项目教学法应16

陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计2022/12/20图4-2定时器中断程序流程

陕西科技大学育师范学院项目教学法应17

陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计2022/12/20图4-3INT中断程序流程

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陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计2022/12/20图4-4显示程序流程图

陕西科技大学育师范学院项目教学法应19

陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计2022/12/20图4-5蜂鸣器报警流程图

陕西科技大学育师范学院项目教学法应20

跨专业课程又称为项目教学法，它是通过“项目”的形式进行教学。为了使学生在解决问题中习惯于一个完整的方式，所设置的“项目”包含多门课程的知识。项目教学法就是在老师的指导下，将一个相对独立的项目交由学生自己处理.信息的收集，方案的设计,项目实施及最终评价,都由学生自己负责,学生通过该项目的进行,了解并把握整个过程及每一个环节中的基本要求。

5目教学法的应用陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计2022/12/20跨专业课程又称为项目教学法，它是通过“项目21陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计5.1项目教学法的工作过程信息收集——计划——决策——执行——评价——迁移2022/12/20陕西科技大学育师范学院项目教学法应用22陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计

心率测试仪的硬件设计，包括微控制器的系统及显示电路、信号采集和信号放大和滤波电路三部分组成。单片机采用AT89S52或其兼容系列。具有精度高12MHz晶体振荡器以获得更稳定的时钟频率，减少了测量误差。单片机的P1.0的输出端口40kHz的超声波换能器所需的方波信号，外部中断0来监测从红外传感器输出信号采集电路的信号。显示电路采用简单实用的液晶显示器，信号用LM358芯片放大。

总结2022/12/20陕西科技大学育师范学院项目教学法应用23陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计

基于单片机心率测试仪的软件设计流程由主程序，中断子程序流程图和显示子程序组成。传统的教学方法不能满足当代职业教育对职业能力培养的要求.项目教学对于培养人的全面发展和综合能力方面起着十分重要和有效的作用,这无疑将对职业教育的发展产生极为深刻而广泛的影响.

2022/12/20陕西科技大学育师范学院项目教学法应用24陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计谢谢各位老师！2022/12/20陕西科技大学育师范学院项目教学法应用25

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姓名：高飞

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项目教学法应用—快速心率测试仪的设计陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计2022/12/20

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项目教学法26

随着社会经济水平和人们的物质生活水平的不断提高，人们的生活方式和饮食结构发生着巨大变化。快节奏的生活方式和不良的饮食结构，使得现代的人们不得不面临着更大的健康威胁，高血压、冠心病、动脉硬化等各种各样的心血管疾病正不断威胁着人类。而这些疾病的早期监测，对疾病的防治和控制有着十分重要，正因为如此，需要设计出一款测量准确、简单易用，造价便宜的快速心率测试仪。

1设计的目的和意义陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计2022/12/20随着社会经济水平和人们的物质生活水平的不27

本系统的组成包括光电传感器、信号处理、单片机电路、液晶显示、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心率测试仪的结构陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计2022/12/20本系统的组成包括光电传感器、信号处理、单片机电路、液28陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计

（2）信号的处理

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)。

（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AT89S52、外部晶振、外部中断等）。

（4）液晶显示

即把单片机计算得出的结果用LCD1602来显示，便于直接准确无误的读出数据。

(5)电源

即向光电传感器、信号处理、单片机提供的电源，可以是5V的直流的稳压电源。

2022/12/20陕西科技大学育师范学院项目教学法应用29陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计

图3-1系统设计原理图2022/12/203工作原理陕西科技大学育师范学院项目教学法应用303.1信号采集电路

信号采集电路如图3-2所示。管D1与Q3组成红外传感器。因红外传感器输出的脉冲信号是非常微弱的信号，而且频率很低（如心率50次/分钟为0.78Hz，200次/分钟为3.33Hz），并且还伴有各种噪声干扰，故该信号要经过R6、C8低通滤波，去除高频干扰。当传感器检测到较强的干扰噪音时，其输出端的直流电压信号会有很大变化。陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计2022/12/203.1信号采集电路陕西科技大学育师范学院31

陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计图3-2信号采集电路2022/12/20

陕西科技大学育师范学院项目教学法应323.2放大电路

如图3-3所示，R3与R8的电阻之比为放大器的放大倍数，经过计算所得该放大器的理论值为200倍，但由于8号接口上5V供压不足再加上材料限制和人为的因素，该放大倍数只有20倍左右。

图中C7为耦合电容，作用为隔直流通交流，之所以使用1uF的电容，是为了让所有的信号通过。信号放大电路仿真图如图3-3所示。

陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计2022/12/203.2放大电路

如图3-3所示，R3与R833

陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计图3-3信号放大电路2022/12/20

陕西科技大学育师范学院项目教学法应34陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计3.3波形整形电路

波形整形电路如图3-4所示，U3B是一个电压比较器，在电压比较器的负向电压输入端通过R3、R5分压得到2.5V的基准电压，放大后的信号通过C5电容耦合进入比较器，当输入的电压低于2.5v时，U3B的第七引脚输出高电平，发光二极管L2亮，并且输入单片机进行参与运算处理，反之输出低电平，发光二级管L2灭。电路如图所示：2022/12/20陕西科技大学育师范学院项目教学法应用35

陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计图3-4波形整行电路2022/12/20

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3.4显示电路

1602字符型液晶显示模块是工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符，液晶显示电路：液晶的8个数据端口和52单片机的P0口相连用于数据的传输。在显示电路图3-7显示电路原理图3-5中可以看到，液晶显示器的控制端口RS，WR，和EN分别与单片机的P2.5，P2.6，P2.7相连，便于单片机对液晶的初始化和读写操作。

陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计2022/12/20

3.4显示电路

16037

陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计图3-5LCO1602液晶显示电路2022/12/20

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陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计总电路图2022/12/20

陕西科技大学育师范学院项目教学法应39陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计4软件系统

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]。流程如图4-1所示。2022/12/20陕西科技大学育师范学院项目教学法应用40

陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计2022/12/20图4-1程序流程图

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陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计2022/12/20图4-2定时器中断程序流程

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陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计2022/12/20图4-3INT中断程序流程

陕西科技大学育师范学院项目教学法应43

陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计2022/12/20图4-4显示程序流程图

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陕西科技大学育师范学院项目教学法应用——快速心率测试仪的设计2022/12/20图4-5蜂鸣器报警流程图

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跨专业课程又称为项目教学法，它是通过“项目”的形式进行教学。为了使学生在解决问题中习惯于一个完整的方式，所设置的“项目”包含多门课程的知识。项目教学法就是在老师的指导下，将一个相对独立的项目交由学生自己处理.信息的收集，方案的设