毕业设计-便携式电子血压计设计

PAGEi便携式电子血压计设计便携式电子血压计设计摘要现代社会快速的发展，不仅带来了客观的经济效益，还导致我们的生活环境日益恶化。随着人们生活水平的提高，人们也更加注重自己的健康问题，而现代人们由于各种不良的生活习惯以及快速的生活节奏，导致人们的健康问题岌岌可危。其中“高血压”就是比较典型的当代都市病，“高血压”的发病率与年龄成正比，而且跟地理分布、个人的饮食习惯、生活环境更甚于和个人的体重有直接的关系。所以人们对“高血压”的防治，可以从培养健康的饮食习惯、加强体育运动、养成不抽烟，不喝酒的良好习惯等方面下手。即便人们已经意识到“高血压”的危害，可是“高血压”的患者还是逐年上升，有效、便捷的测量血压，对人们及时了解人体状况，更甚于可以进行及早的防治与治疗。传统的水银血压计需要配合听诊器测量，由专业的医护人员判断出收缩压、舒张压。整个测量过程比较复杂，且受人为因素影响误差难以保证。便携式血压计的出现，实现了非专业的医护人员也可测量血压的情况，便携式电子血压计操作简单，不需要他人帮助捆绑袖带和使用听诊器测量数据。随着便携式电子血压计的更新与换代，出现了臂式、腕式等多种类的电子血压计，而且更多功能以及人性化的服务走进千家万户。人们现在不用去医院进行血压的检测，在家就可以进行每日的血压测量及监测。很好的起到了对“高血压”的预防作用，也能使“高血压”进行及时的治疗。本设计主要以AT89C51单片机为核心，用压阻式压力传感器测得血压值，经过数模转换器转换成数字信号，经过单片机处理后，显示在液晶屏上。本设计的电子血压计具有体型小、低功耗、误差小、便于用户操作等优点，克服了水银血压计需专业知识、不易携带等缺点。也克服了一般电子血压计误差大，没有记忆功能，不能进行数据对比等缺点，使用起来更加人性化，更加简单，适合各类人群使用。关键词：血压；电子血压计；单片机PAGEii便携式电子血压计设计ABSTRACTRapiddevelopmentofmodernsociety,notonlyhasbroughttheobjectiveeconomicbenefits,alsoledtothedeteriorationofourlivingenvironment.Aspeoplelivingstandardrise,peoplealsopaymoreattentiontotheirhealthproblems,andmodernpeoplebecauseallsortsofbadlivinghabitsaswellasthefastpaceoflife,leadtopeople'shealthisatstake.Amongthem"hypertension"istypicalofcontemporaryurbandisease,theincidenceof"hypertension"isproportionaltotheage,andwithdistribution,personaleatinghabits,livingenvironmentmorethanhaveadirectrelationshipandindividualweight.Sopeopleonthepreventionandcontrolofhighbloodpressure,candevelophealthyeatinghabits,strengthensports,notsmoking,notdrinkinghabits,etc.Evenifpeoplehavebeenawareofthedangersof"hypertension","highbloodpressurepatientsisrisingyearbyyear,however,effectiveandconvenientmeasurebloodpressure,forpeopletounderstandthestatusofthehumanbodyintime,evenmorethanforearlypreventionandtreatment.Traditionalmercurysphygmomanometerneedcoordinationwiththestethoscopemeasurement,byaprofessionalmedicalpersonneldeterminethatthesystolicpressure,diastolicbloodpressure.Thewholemeasuringprocessismorecomplex,anderroraffectedbyhumanfactorsisdifficulttoguarantee.Theemergenceofportablebloodpressuremonitorfornon-professionalstaffalsocanmeasurebloodpressure,aportableelectronicdevice,simpleoperation,don'tneedotherstohelpbindcuffandtheuseofstethoscopemeasurementdata.Astheupdatingandupgradingofportableelectronicbloodpressuremonitor,thearm,wrist,etcallkindsofelectronicsphygmomanometer,andintomorefunctionsandhumanizedservice.Peopledon'thavetogotohospitalforbloodpressuretesting,nowathomecanbeadailybloodpressuremeasurementandmonitoring.Verygoodhaveplayedanimportantroleforpreventionofhighbloodpressure,alsocanmaketimelytreatment"hypertension".ThisdesignmainlyUSESAT89C51microcontrollerasthecore,withpiezoresistivepressuresensormeasuredthebloodpressurevalue,throughd/aconverterisconvertedintodigitalsignals,afterdealingwiththesinglechipmicrocomputer,displayontheLCDscreen.Thedesignoftheelectronicbloodpressuremonitorwithasmallsize,lowpowerconsumption,smallerror,theadvantagesofeasyoperation,overcomethemercurysphygmomanometerneedprofessionalknowledge,shortcomingsandsoonisnoteasytocarry.Andovercomeagreaterrorinthegeneralelectronicbloodpressuremonitor,nomemory,notdatacomparisonandsoonshortcomings,userisemorehuman,moresimple,suitableforallkindsofpeople.Keywords:bloodpressure;bloodpressuremonitor;singlechipmicrocomputer湖南科技大学本科生毕业设计（论文）PAGEiii目录第一章绪论 11.1课题背景 11.2血压介绍 11.3血压的测量方法 31.4血压计发展概况 4第二章总体设计方案 72.1设计总体要求 72.2设计方案提出 72.3设计方案论证 92.4系统总体结构设计 11第三章硬件设计 133.1传感器电路设计 133.2单片机电路设计 153.3液晶显示电路设计 253.4电源电路设计 27第四章软件设计 314.1程序主流程图 314.2单片机子程序模块 334.3液晶显示子程序模块 344.4数据处理子程序 34第五章总结 375.1设计总结 375.2设计心得 37参考文献 39致谢 40附录A 41附录B 4443-湖南科技大学本科生毕业设计（论文） 37- 第一章绪论1.1课题背景当今社会发展速度快，人们的生活水平也不断提高，可是随着社会的快速发展人们的生活节奏也越来越快，人们的生存压力也不断加大。这样健康问题就越来越突出，更多的人也更加重视健康问题，现在个人收入的一部分已经开始向医疗产业支出。而医疗产业不再是以前的看病就医，现在也有更多先进、快捷的医疗电子产品流入千家万户。这类电子产品都有共同的特点：操作简单、体积小、便于个人或家庭使用，从此便开始了个人疾病预防的篇章。高血压是最常见的一种慢性疾病，虽然高血压人们已经司空见惯，可是高血压引起的并发症：心肌梗死、心力衰竭、慢性肾脏病等都是危机人生命的重大隐患，高血压已经被医学界称为“无形杀手”，可想而知其严重程度。并且随着高血压患者的逐年增长的趋势，让人们不得不越来越重视高血压的预防及诊断。一般医院使用水银血压计，它是基于柯氏法的一种气压式血压计，使用时需要专业的一生用听诊器观察动脉血管的不同声音从而来判别收缩压和舒张压的值。水银血压除了专业或有经验的操作人员其他人一般很难实现测量准确，而且不能实现自己为自己测量，这样也会造成诸多不便。并且柯氏法也存在着一些固有的缺点：一是确定收缩压与舒张压比较困难;二是此法测量的依据是人的听觉和对汞柱的观察，这样以来主观因素大，容易因人不同造成血压值测量的不同；人们需要一个方便，安全，便于操作的血压计来实时的测量自己血压。于是乎电子血压计就应运而生，他满足了人们需求一个快捷、安全、方便的血压测量工具的要求，得到了个人及家庭的青睐。电子血压计也逐渐取代了水银血压计的地位，现在越来越多的医疗机构也在使用电子血压计来为就诊的患者进行测量，因为电子血压计不需要造作人员有过硬的医疗经验，而且电子血压计可以进行的数据读入与调出，可以很方便的让患者进行血压动态的观察。电子血压计的出现不仅给人们带来了方便与快捷，还可以让人们定期的测量血压及时的预防高血压及其并发症。随着电子血压计的发展，人们选择电子血压计的标准也越来越高，所以电子血压计的更新换代及其功能的人性化就成了电子血压计的卖点。1.2血压介绍体循环动脉血压称为血压。血压是血液在人体内血管流动时，作用在血管壁上的压力，血压是推动血液在人体血管内流动的动力。血液循环中有两个相互协调的系统,从右心室泵出的血液通过肺动脉和吸入的氧气结合，氧合后的血液变成动脉血后进入左心房，然后充盈左心室。心肌收缩使血液从左心室泵出，通过主动脉而送到全身，此时血液对动脉的压力最高，称为收缩压，心室舒张时，动脉血管弹性回缩，血液仍慢慢继续向前流动，但血压下降，此时的压力称为舒张压。血液在毛细血管处进行物质交换以供应人体所必需的营养。回流的血液成为静脉血，通过静脉系统，最后从上、下腔静脉进入右心房。以后重复周而复始的循环，此时血液对动脉的压力最高，称为收缩压王吉云王吉云.高血压患者救诊答疑[J].人民卫生出版社,2011.8～13另一方面，泵本身工作是由心脏收缩来完成。心肌接受冠状动脉来的血液，它象花一样环绕着心脏。冠状动脉硬化会使心肌得不到充分的血液供应而梗塞，心肌的梗塞将使心脏失去泵血功能而导致死亡。心脏周期性收缩和舒张所产生的压差迫使血液在全身流通。血液由主动脉通过许多动脉杈之后到达各器官、脑和肢体。动脉系统的血管横截面积逐渐减小，动脉数增加到小动脉为止，然后再进入静脉系统而返回右心房。血压的脉动性也随血管的直径减小而降低，同时血压值也逐渐减小到零崔桂华崔桂华,万兆强,金少华.高血压的自我疗法[J].中国中医药出版社,2003.3～7对于健康的成人，在心血管系统中各不同部位的正常血压值如下：（1）臂动脉：收缩压一般在95～140mmHg（12.67～18.67kPa）范围内，平均值为110～120mmHg（14.67～16kPa）；正常舒张压为60～90mmHg（8～12kPa），平均值为80mmHg（10.67kPa）。脉动血压一般用分数形式来表示：120/80。分子代表收缩压，分母代表舒张压。（2）主动脉压：约为130/75；左心室约为130/5；左心房约为9/5；右心室为25/0；右心房为3/0；肺动脉为25/12。（3）毛细血管：约为20～30mmHg（2.67～4.0kPa）；静脉为0～20mmHg（0～2.67kPa）。如果血压高于或低于正常值都会对身体造成伤害，而人体的血压与心输出量、外周血管阻力、血液的粘滞性、动脉壁的弹性、心率等因素有关。此外，年龄、气候、饮食及情绪等因素也有影响。但是长期的高血压或者低血压会带来许多严重的并发症。比如：血压值达到或超过收缩压140mmHg和(或)舒张压90mmHg，一般认为是高血压。高血压是引起动脉粥样硬化和冠心病的重要危险因素之一，也是催发心力衰竭的重要原因。高血压最常见的有原发性高血压和继发性高血压。原发性高血压一般称为高血压病，是病因尚未十分明确而以高血压为主要临床表现的一种独立疾病，约占所有高血压病人中的90％。高血压病在临床上会引起脑血管意外、心力衰竭、肾衰竭等并发症。继发性高血压又称为症状性高血压，此种血压是某些疾病的一部分临床表现，可为暂时性或为持久性，临床上较少见，约占高血压病人中的10％。引起继发性高血压的疾病，较常见者有肾脏疾病、内分泌疾病、血管病变和颅脑疾病。此外，还有一种血升高的情况，称为收缩期高血压，病人的收缩压高于正常，但舒张压则正常或低于正常，因而脉压差增大此种情况多见于动脉硬化等疾病。而血压低于90/60mmHg时称低血压。持续的低血压状态多见于严重病症，如休克、心肌梗死、急性心脏压塞等。低血压也可有体质的原因，患者自诉一贯血压偏低，患者口唇黏膜，使局部发白，当心脏收缩和舒张时则发白的局部边缘发生有规律的红、白交替改变即为毛细血管搏动征[3]胡大一,钟南.高血压知识问答[J].[3]胡大一,钟南.高血压知识问答[J].科学出版社,2008.22～241.3血压的测量方法血压高低是人体重要的生理指标之一，正常的血压是维持人体正常新陈代谢的重要条件之一。同时，血压的数值也反映了人体心脏器官和血管功能的状况。血压的及时监测对预防疾病及时治疗疾病、及早发现疾病，都有重要的意义。近年来，由于生活水平提高，人们摄入脂肪等增多，加之缺乏运动、精神压力增大，高血压病的发病率显著提高。由此可见，能够方便、准确地测量血压值对于及时发现原发性高血压和指导继发性高血压病人合理用药意义重大。而且临床上还经常需要对危重病人和手术中的病人实行血压的连续监护，以防病人出现意外，也便于医护人员及时采取措施。由此可见血压的精确测量格外重要。血压的直接测量是一种有创的测量方法。它需要将管道直接插入生物体的血管内来直接测量血压，它可以连续的测量血压波形的变化并进行监护。可是直接测量方法虽然测量准确，但是对身体有危害，一般重症患者或老年人都无法采取这种测量方法。现行的测量方法多为血压的间接测量，在血压间接测量法中，又分为听诊法（Auscultatorymethod）和示波法（Oscillometricmethod）两种。听诊法：用听诊器听取血压柯氏音进行人体血压测量的方法叫听诊法，用听诊法测量血压的血压计叫听诊法血压计。最常见的听诊法血压计就是医院中常用的水银血压计，水银血压计最初由俄国医师N.科罗特科夫发明，装置包括能充气的袖袋和与之相连的测压计，将袖袋绑在受试者的上臂，然后打气到阻断肱动脉血流为止，缓缓放出袖袋内的空气，利用放在肱动脉上的听诊器可以听到当袖袋压刚小于肱动脉血压血流冲过被压扁动脉时产生的湍流引起的振动声(柯罗特柯夫氏声，简称柯氏声)来测定心脏收缩期的最高压力，叫做收缩压。继续放气，柯氏声加大，当此声变得低沉而长时所测得的血压读数，相当于心脏舒张时的最低血压，叫做舒张压，当放气到袖袋内压低于舒张压时，血流平稳地流过无阻碍的血管，柯氏声消失。由于汞的比重太大，水银测压计难以精确迅速地反映心搏各期血压的瞬间变化，医院的医生所使用的水银柱式血压计，只是压力测量的工具。认为水银柱式血压计是精确的血压计的观点是片面的，因为水银柱式血压计只是一个压力计而已，重点在于医生通过听诊器进行的听诊。后来发展处改用各种灵敏的薄膜测压计可以较准确地测得收缩和舒张压。近年来常使用各种换能器与示波器结合可以更灵敏地测定记录血压。目前国际上发达国家普遍禁止使用水银柱式血压计，而采用精度更高的电子压力计。示波法：示波法又称为压力振荡法其工作过程是先将袖带充气以阻断动脉血流然后在放气过程中检测袖带内的气体压力并提取微弱的脉搏波。当袖带压力P远高于收缩压时，脉搏波消失。随着袖带压力下降，脉搏开始出现。当袖带压力从高于收缩压降到收缩压Ps以下时，脉搏波会突然增大，在平均压Pm时幅值达到最大。然后脉搏波又随袖带压力下降而衰减。示波法血压测量就是根据脉搏波幅度与袖带压力之间的关系来估计血压的。脉搏波最大值对应的是平均压，收缩压Ps和舒张压Pd分别由对应脉搏波最大幅值的比例来确定。电子血压计其原理上应该是准确的，电子血压计的临床验证是以听诊法作为标准、使用统计学的方法来设计的。但这并不意味着使用水银压力表的听诊法所测出的结果比电子血压计的测量结果准确。当然，认为电子血压计的测量结果比使用水银压力表的听诊法所测出的结果更加准确也是错误的。如今电子血压计已经实现全自动智能测量，测量数据能通过网络自动传输至健康管理平台，并将生成健康数据报告反馈给用户。测量结果因采用更领先的技术，也比传统电子血压计更准确了一些。对个体被测者来说，电子血压计和听诊法有差异是很正常的。无法说电子血压计与传统血压计谁更准确，只是电子血压计更加简单，更适合家庭，个人自行测量血压使用。对于电子血压计来说，虽然是便捷，可供个人或家庭使用，可是测量血压的时候还是有必要的注意事项，为了保证血压测量的准确无误，应该遵守这些注意事项，以测量出一个准确的血压值，也可以为您的安全保驾护航。注意事项主要有以下几点：（1）患者取坐位或仰卧位，被测肢体应和心脏处于同一水平，上臂自然下垂，坐位时平第四肋软骨；卧位平腋中线，平整地将袖带置于上臂中部，距肘窝下缘2-3cm。（2）需密切观察血压者应做到四定定时间、定部位、定体位、定血压计，有助于测定血压的准确性和对照的可比性。（3）为偏瘫、肢体外伤或手术的患者测血压应测健测肢体。（4）排除影响血压的外界因素如：袖带过宽、过窄；袖带缠得过紧、过松；肢体位置过高、过低等因素对血压值的影响。（5）袖带宽度要合适，袖带太窄，须加大力量才能阻断动脉血流，测得数值偏高;袖带太宽，大段血管受阻，测得数值偏低。（6）肱动脉位置高于心脏水平，测得血压值偏低;低于心脏水平，测得血压值偏高。（7）袖带过松，橡胶带呈气球状，有效测量面积变窄，使血压测量值偏高;袖带过紧，使血管在未注气时已受压，使血压测量值偏低。（8）发现血压听不清或异常，应重复测量;应将袖带内气体驱尽，稍等片刻再复测，一般连续测2~3次，取其最低值。（9）当舒张压的变音和消失音之间有差异时;应记录两个读数，即变音~消失音数值如180/90~70mmHg。（10）不要在浴后、吸烟、饮酒、喝咖啡后测血压[4][4]朱鼎良.血压和血压测量[M].人民军医出版社,2010.12～141.4血压计发展概况人们想要测量血压就离不开血压计，从人们发现血压开始，人们就制造了测量血压的工具，从此血压成为衡量一个人是否健康的重要标准。起初人们普遍使用的是由柯氏听诊法为原理制造出来的水银血压计，可是水银血压计它顾名思义是根据水银汞柱的高度配合数值表来判断人体血压，而且需要专业的测量人员来完成测量过程。从电子血压计的诞生以来，人们逐渐将目光转向了电子血压计，电子血压计是由示波法为原理制造出来，从测量精度上来说，两者不相上下，可是电子血压计的方便，便于携带确实是电子血压计的最大亮点。最初传统的水银血压计一直受到医院，诊所，药店等医疗机构的青睐，随着科技的发展也由于水银血压计自身的一些原理上的缺点，电子血压计开始走进时常，并走进千家万户，人们正在告别传统的水银血压计，而迎来电子血压计的时代。电子血压计又分两大类：医用电子血压计和家用电子血压计。医用电子的血压计，主要是用于医院、门诊、血站、采血车、体检车、健康管理体检中心、康复中心、疗养院、社区、学校、银行、工厂、运动场等公共卫生，价格昂贵但是精确度高。家用电子血压计，主要是用于家庭。家庭医疗保健已成为现代人的医疗保健时尚。过去人们测量血压必须到医院才行，而今只要拥有了家用电子血压计，坐在家里便可随时监测血压的变化，如发现血压异常便可及时去医院治疗，起到了预防脑出血、心功能衰竭等疾病猝发的作用。现在电子血压计从设计之初到现在的技术日趋成熟，功能日渐人性化已经经历了三代的改革与进步。每一代都有其独特的优点，只是随着技术的发展，电子血压计一些技术上的不成熟逐渐被完善。第一代电子血压计出现时，确实改善了人们需要到医院等专业医疗机构去测量血压的状况，可是其缺点测量不稳定也很明显；第二代电子血压计的出产就很好的客服了第一代电子血压计的缺点；第三代也就是现在电子血压计的高端技术，将电子血压计的精度更一步的提升。第一代电子血压计（G1-NIBPM），使用的技术为MWD技术（减压时测量），使用的主要元器件有：快速加压气泵、电子快速排气阀、机械式定速排气阀、气压压力传感器。主要的测量特点是快速（一般在10秒以内）加压到某一压力值（大多设定在200mmHg左右），通过一个机械式定速排气阀按2~7mmHg/s的速度放气，并在此放气的过程中进行血压测量。由于是初代产品，其缺陷也很明显：（1）使用者手臂（或手腕）有明显的压迫感，同时由于机械式定速排气阀的不稳定性，测量结果有时也会不稳定。（2）其排气速度通常按照中等粗细的胳膊来设定，而实际的使用者的胳膊或粗或细，从而影响测量精度。（3）其中的橡胶大致在半年到一年开始老化，制造商设定的排气速度受到影响，最终也会影响测量精度。机械式定速排气阀的缺点之四是，即便是对同一个被测者的同一次测量，压力高的时候排气速度快，压力低的时候排气速度慢。这将会直接影响到血压测量的精度。这一代血压计技术，日本的制造商，大都于十几年前停止使用。但国内一些购入电子血压计方案的制造商，其技术水平大都处于第一代。而且所有的方案提供商手上也只有这一代的技术方案。第二代电子血压计（G2-NIBPM），使用的技术是MWD技术（减压时测量），使用的主要元器件有：加压气泵、电子控制排气阀、气压压力传感器。测量特点：由于采用了电子控制排气阀的伺服技术（ECVSERVOTECHNOLOGY），定速排气的速度真正做到了定速，并能根据测量者的血压进行智能加压，测量结果更加稳定（其他影响因素除外）。第二代产品较之初代产品便有了明显的改观：（1）只使用一个排气阀电子控制排气阀，同时用于定速排气及测量结束时的快速排气。（2）智能加压。即血压计会在加压过程中预先对测量者血压进行一次粗略的判断，从而决定最终需要加至的压力值，通常压力值加至测量者收缩压+30mmHg左右。（3）放气速度一开始就能稳定在3~4mmHg/s上。这一代电子血压计的技术难度是电子控制排气阀的伺服技术，第一代与第二代的测量技术又统称为MWD技术（减压时测量），而第三代MWI技术（加压时测量）又是一次新的升级。第三代电子血压计（G3-NIBPM），使用的技术是MWI技术（加压时测量），使用的主要元器件有：伺服加压气泵、电子控制排气阀、气压压力传感器。主要的测量特点有：匀速加压，并在加压的过程中进行血压测量。较之前两代的血压计，第三代血压计有更加显著的优点：（1）使用伺服加压气泵：控制加压速度，并在加压过程中测量血压；(2)只使用一个排气阀：电子快速排气阀，用于测量结束时的快速排气。这一代电子血压计的技术难度是MWI技术（加压同步测量），此项技术也是电子血压计更加的精确、快捷。鉴于如今电子血压计技术已日趋成熟，而且从传感器到处理器各方面的资料都很丰富，将便携式电子血压计作为毕业设计的题目，不仅是很好的对大学四年的学习总结而且能学到新的知识，比如现在最新的电子血压计测量技术：加压时测量，它的技术难点就在于只使用一个气泵以及一个排气阀，这样它必须使放气速度和充气速度达到一个协调才能实现在加压时测量出人体的准确血压，不仅如此该项技术对传感器，电路设计也需要极高的要求，否则精度必将会受到一定影响，这也是科学技术发展的成果，人们可以用越来越先进的元器件，通过人们的智慧制造出更加安全、便捷、实用的心产品。虽然本人作出来的设计只是能简单的实现功能，准确度，原理方面并不能达到商业用途水平，可是对本人来说是个很好的锻炼过程。本文设计的电子血压计，是嵌入式智能数字血压计，它的设计包括了血压测量原理及其实现方案设计、系统结构及其电路的设计、单片机及其接口电路的设计和系统灵敏度的设计，这些设计很好的融合了我大学四年的学习，从数字电路、模拟电路到单片机以及误差分析等都在本次设计中得到了很好的应用。该设计以常用的电子器械为题目，将电路、单片机、传感器等元器件合并在一起，让四年来的知识融会贯通。第二章总体设计方案2.1设计总体要求该便携式电子血压计是传感器技术和单片机技术的结合体，它的实物应该能保证完成以下几项任务：（1）感应血流压力；（2）判别高压和低压；（3）在屏幕上显示测量结果；（4）记录测量结果便于用户做数据对比。血流压力的测量离不了传感器，电子血压计的设计要遵循：（1）成本低廉；（2）制造简单；(3)体积小，便于携带；（4）灵敏度高等准则。成本低廉，制造简单就意味着尽量使用通用型的元器件，而为了制造简单有时也要选择较为精确的元器件。灵敏度高就要使用较为灵敏的传感器，因为测量范围不用很大，所以也不难选择。判别高压低压则需要单片机处理好测量出来的信号，最后将处理出来的信号用液晶显示屏来显示。所以完成该设计至少需要以下的元器件：（1）传感器：用于对血压的感应；（2）单片机：处理传感器收集的信号；（3）液晶显示屏：用于显示收缩压与舒张压的数值；2.2设计方案提出 目前人们最常用的电子血压计主要有手动式数字电子血压计和全自动电子数学血压计。所谓手动式数字电子血压计是指要自己往气袋中打气，测量过程则是自动的，因此这种血压计也称半自动电子血压计。另一类是全自动电子数字血压计，它无需捏橡胶球充气加压，只需要按动开关键，一切就都可以自动完成。它又分为臂式、腕式和指式三种。腕式电子血压计，不适合老年人使用，因为他们的血压本身已经较高，且血液粘稠度高，用此类血压计测量的结果与心脏本身泵出的血压相比已经降低了很多，这个测量结果已经没有参考价值了。指套式血压计，与腕式血压计比较受到血液粘稠度等因素更甚，而且指尖的血压信号更是薄弱，更不容易采集，并且指套式血压计也被指出不适用于大部分人群，所以推出不久就遭到淘汰。臂式血压计因为采取了手臂测量，手臂处血压信号强度相对较强，易采集。若采用传感器即可对灵敏度要求不高，可以采用精度低一些的传感器，控制成本。血压信号强度高，便于以后的硬件设计，与血压值得计算。所以本设计采取臂式血压计的样式，处理器选择为通用的单品机，较之专用的单片机来说成本高，资料有限不利于设计，而且对于通用型号的单片机AT89C51来说，我们已经有初步的了解，更加适合来完成本次的设计。根据方案的总体要求，本人提出了两套方案，主要根据传感器的选择不同而使电路整体的设计有很大的改动。2.2.1方案一在该套设计方案中主要以以数字传感器作为测量器件，实现血压测量。智能血压测量系统以数字压力传感器为测量器件、以DM-162液晶显示模块为显示器件，以通用单片机AT89C51微处理器为控制核心，构成了血压测量装置，系统框图如图2.1所示。该系统主要是充气给袖带，通过数字传感器的测量，可以直接采集到袖带压力信和脉搏波信号，并且由传感器自带的A/D转化将数据数字化然后直接将测量量传送到单片机处理，并显示于液晶显示器上。图2.1基于数字传感器的电子血压计系统框图2.2.2方案二在本套设计方案中，主要以以模拟传感器作为测量器件，实现血压测量。该智能血压测量系统以模拟压力传感器为测量器件、以DM-162液晶显示模块为显示器件，以通用单片机AT89C51微处理器为控制核心，构成了血压测量装置，系统框图如图2.2所示。该系统主要是充气给袖带，通过模拟传感器的测量，将测量到的模拟信号经过滤波电路的处理分理处袖带压力信号与脉搏信号，在经过A/D转换成数字量通过单片机处理，并显示于液晶显示器上。在这个方案中，数据上的收集比较繁杂一些，压力传感器收集到的信号，首先要通过差分放大电路将波形数据放大，再经过二阶的高通滤波以去除直流分量带来的影响，还要经过二阶低通滤波以去除电源等带来的噪声影响。最后经过A/D处理送入单片机，计算并得出舒张压与收缩压。图2.2基于模拟传感器的电子血压计系统框图2.3设计方案论证2.3.1可行性分析总体来说两种方案都是可行的，都可进行血压的测量并显示。方案一中，通过充气的气囊，压力传感器可以准确的感应到压力值，然后将这个物理量转换成电压的讯号，将这个电压讯号传入控制核心单片机，最后，在单片机的控制下，系统将血压值准确的显示在液晶显示模块上。方案二中，在充气的气囊的帮助下，我们的压力传感器可以准确的感应到压力值，然后将这个物理量转换成模拟电压讯号，将这个模拟电压讯号经过滤波放大电路，分离出袖带压力信号与脉搏波信号传入控制核心单片机，在单片机的控制下，系统将血压值和脉搏数准确的显示在液晶显示模块上。这两个过程，从理论上来讲，是完全正确的；从现有条件上来讲，也是完全可以做到的。因此两种方案都是可行的，可是鉴于设计的简单、低成本、等原则将两套方案进行比较从而选择出最佳的方案。2.3.2方案利弊分析两方案的原理基本一致，只是在具体装置上面，一个采用的是数字传感器，一个采用的是模拟传感器。两者差别不大，但是系统电路却有显著的不同。对此，我对这两个方案进行了如下的比较。从价格上方案一中，本人选择的传感器ASDX001售价一般在275RMB左右，而方案二中，一般较常用与血压测量的模拟传感器BP300系列一般售价在30RMB左右，较常用的滤波放大器MAXIM公司的MAX系列一般售价在15RMB左右，A/D转换最常用的ADC0809一般售价在10RMB左右，总共55RMB左右。从性能上方案一中，数字传感器ASDX系列是Sensym公司检定合格的ICT代表产品的一种增强型品种。也是工业水平领先的一种SDX系列传感器增强型。ASDX001压力传感器采用标准DIP封装，可对传感器偏置、灵敏度、温度系数和非线性度进行数字校正。ASDX001采用了IC兼容性协议，无需额外的元件或电子电路，就可容易地连接最常用的微控制器和微处理器。数字传感器ASDX系列压力传感器的精度在满量程范围内为±0.2％，具有可用单一5Vdc供电电压的特性。该压力传感器可用于测量绝压、差压和表压。范围从1PSI到100PSI，绝压型传感器有一个内部真空参比值(基准值)，因此可直接输出一个与绝压成比例的信号。此系列传感器可用于非腐蚀性、非电离的工作流体，如空气和干燥气体。方案二中，常用的血压测量传感器BP300系列压力传感器是专为电子血压计开发的一款压力传感器。该压力传感器具有结构简单、性能稳定。可靠性好。通用性强等优点。标准的DIP-6标准封装特点，主要适用于腕式臂式电子血压计、医疗按摩器等需要控制气体压力的设备和器械中。压力测量范围300mmHgPSIG/40kpa，工作温度范围为：-20℃~+100℃，线性度0.5％，磁滞现象+0.5％。从系统的复杂度上方案一中因为采用的是数字传感器，所以没有滤波放大电路，也无需A/D转换电路。方案二中因为采取的是模拟传感器，所以会对系统的完成上带来一些难题。经过资料的查阅，以前大多数的电子血压计都为该原理，因为它对传感器的要求不高，电路板的全机械化制造也会使电子血压计的整体成本降低，可是如何有效的去除冗杂电路带来的干扰一直是个难题，所以现在的电子血压计大多使用的是数字传感器。总体来说，方案一中采用的数字传感器，价格高昂，但是性能稳定，因为没有繁杂的电路，所以准确度上也会有保证，而且对电路的设计，软件的设计都会带来便利。方案二中采用的模拟传感器，价格便宜，功能也能满足设计需要，可是稳定性及精确度都会较之方案一中的数字传感器差些，而且若采用方案二进行设计，会使后续的设计繁杂，容易出错，稳定性也会受到影响。所以本人采取方案一来进行设计。2.4系统总体结构设计电子血压计采用的是示波法（用袖带阻断动脉血流，在放气过程中检测袖带内气体压力震荡波。压力震荡波起源于血管壁的搏动。当袖带内静压大于收缩压时，动脉关闭，袖带内因近端脉搏的冲击而出现细小的震荡波；当静压小于收缩压时，波幅增大，静压等于平均动脉压时，动脉管壁处于符合状态，波幅达到最大；静压小于平均动脉压时波幅逐渐减小；静压小于舒张压以后，动脉管壁在舒张期已充分扩张，管壁刚性增加，而波幅维持较小的水平。放气过程中连续记录的震荡波中的脉动成分呈现近似抛物线的包络，示波法的关键在于找到充放气脉动压力波的包络及动脉血压之的关系。）动脉的收缩压对应于振幅包络线的第一个拐点，舒张压对应于包络线的第二个拐点，包络线如图2.3。图2.3血压交直流信号及收缩压和舒张压位置首先找到最大振幅值Amax处,往前找到幅值为0.5Amax的瞬态位置处，此位置所对应的血压直流分量的值定为收缩压,往后找到幅值为0.8Amax的瞬态位置处，此位置所对应的血压直流分量定为舒张压,将计算出的收缩压和舒张压的值经单片机的控制输出到LED液晶显示。收缩压的计算即是在放气过程中脉搏波振幅度包络线的上升段，当某一个脉搏波的幅度Ui与Um之比<=Ks时，就认为此时对应的气袖压力为收缩压。所以收缩压即为：Ps=P/Ui=Ks*Um。而舒张压的计算不过就是在脉搏波振幅包络线的下降段，当某一个脉搏波的幅度Ui与Um之比<=Kd时，就认为此时对应的气袖压力为舒张压。舒张压为：Pd=P/Ui=Kd*Um[5][5]王宏.无创血压测量中若干关键问题的研究及仪器设计[D].天津：天津大学精仪学院生物医学工程系2006.121-35而系统总体的运行原理是由充气泵充气，产生实时压力，数字压力传感器ASDX001感应到该压力值，收集该数据并将该数据通过自身的A/D转换装置转换成数字电信号，在单片机的控制下以串行数字形式经单片机的AT89C51的第1脚读入。单片机在经过数据读入后，比较数据，这时如果采样密度大的话，则收集到的峰值数据就会更加准确，此时也可以增加采样次数来达到该效果。采集出数据的峰值然后通过计算得到收缩压与舒张压，然后经DM-162液晶显示模块进行显示[6]刘坚强，王永才.基于示波法的电子血压计系统设计[J].2010（[6]刘坚强，王永才.基于示波法的电子血压计系统设计[J].2010（4）62-65图2.4系统方框图第三章硬件设计3.1传感器电路设计传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器工作原理的分类有物理传感器、化学传感器两类。物理传感器原理是物理效应，比如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等，这样以来被测信号量的微小变化都将转换成电信号，方便人们采集。化学传感器，主要原理是依靠化学吸附、电化学反应等现象测量的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号，方便人们使用。有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。一般按照输出信号为标准分类主要分为：（1）模拟传感器；（2）数字传感器；（3）膺数字传感器；（4）开关传感器。（1）模拟传感器：将被测量的非电学量转换成模拟电信号。（2）数字传感器：将被测量的非电学量转换成数字输出信号（包括直接和间接转换）。（3）膺数字传感器：将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出（包括直接或间接转换）。（4）开关传感器：当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。本设计就是采用的数字传感器，即将被测量的非电学信号转换成数字信号，从而传送给单片机处理，并最终将信息显示于液晶屏上。3.1.1传感器简介压力传感器是电子血压计的核心部分之一，人体血压一般在0~300mmhg之间。所以在选择上应该选择压力测量范围相似的，这样可以减少误差。数字传感器ASDX001属于微型结构压力传感器ASDXDO系列的产品。ASDX传感器系列是Sensym公司检定合格的ICT代表产品的一种增强型品种，也是工业水平领先的一种SDX系列传感器增强型。ASDX001传感器的尺寸要比SDX稍微大些，能提供高电平(4.0V测量范围)的输出电压，价格较为便宜。ASDX001压力传感器包含了专用的集成电路（ASIC)经过专业校准并有温度补偿功能。ASDX001压力传感器采用的是标准DIP封装，可对传感器的偏置、灵敏度、温度系数和非线性度进行定期的数字校正。ASDX001采用的IC兼容性协议，可以让传感器无需额外的元件或电子电路，就可以轻松地连接最常用的微控制器和微处理器。所有ASDXDO压力传感器的精度在满量程范围内为±0.2%。具有可用单一+5Vdc供电电压土作的特性。传感器的设计和制造均遵循ISO9001标准。此系列传感器可用于非腐蚀性、非电离的工作流体，如空气和干燥气体。传感器的输出是一个16进制格式的己校正的压力值，其分辨率为12位。该压力传感器可用于测量绝压、差压和表压。范围从1PSI到100PSI，绝压型传感器有一个内部真空参比值(基准值)，因此可直接输出一个与绝压成比例的信号。差压型装置允许在传感膜片的任一侧施加压力，可用于表压和差压的测量[7][7]周继明.传感器技术与应用[M].中南大学出版社2005数字压力传感器ASDX001的结构：（1）外部结构：如图3.1所示，为ASDX001的外部结构图。图3.1

ASDX001外部结构图（2）内部结构：ASDX001的内部结构主要包括4部分：（1）多路分配器；（2）模/数转换器；（3）微控控制；（4）模/数转换器。其内部结构如图3.2所示。图3.2

ASDX001内部结构图3.1.2传感器电路设计ASDX001的外围引脚共有8个，其中5个为空脚。工作电压为正5负。由+Vs脚引入正5负电压，Vout为数据输出脚，将所测量得到的数字电压信号传送到单片机的1脚，ASDX001的地脚为GND脚，接地。因此，这个电路连接十分简单，只需要将传感器的输出脚Vout连接到AT89C51单片机的1脚上即可。如图3.3所示：图3.3

ASDX001与单片机的连接电路原理图3.2单片机电路设计单片机，全称单片微型计算机（英语：Single-ChipMicrocomputer），又称微控制器（Microcontroller），是把中央处理器、存储器、定时/计数器（Timer/Counter）、各种输入输出接口等都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。与应用在个人电脑中的通用型微处理器相比，它更强调自供应（不用外接硬件）和节约成本。它的最大优点是体积小，可放在仪表内部，但存储量小，输入输出接口简单，功能较低。由于其发展非常迅速，旧的单片机的定义已不能满足，所以在很多应用场合被称为范围更广的微控制器。单片机是一种集成电路芯片，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，和计算机相比较单片机缺少了外围设备等。作为超大规模集成电路技术而成的芯片来讲，它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，在工业控制领域的广泛应用。从上世纪80年代，单片机由仅有CPU的专用处理器芯片发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中，当时的单片机是4位、8位单片机，发展到现在已经开发出32位300M的高速单片机。现在的单片机已经不仅仅使用在工业领域，它已深入千家万户，手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电子产品中都含有单片机。单片机现在已经与我们的生活息息相关了。单片机诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段，早期的SCM单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，此后在8031上发展出了MCS51系列MCU系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTELi960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。早期阶段：SCM即单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。中期发展：MCU即微控制器（MicroControllerUnit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记Intel和Philips的历史功绩。当前趋势：SoC嵌入式系统(SystemonChip）式的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决，因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统[8]靳桅,邬芝权[8]靳桅,邬芝权,李骐.基于51系列单片机的LED显示屏开发技术[J].北京航空航天大学出版社,2011.15～19一个完整的计算机应该由运算器、控制器、存储器（ROM及RAM）和I/O接口组成。各部分功能如下：(1)中央处理单元（89C51CPU）：主要有运算器和控制器两部分，运算器主要执行各种算数以及逻辑运算；控制器主要负责指令的寄存与调用等。运算器：运算器由运算部件——算术逻辑单元（Arithmetic&LogicalUnit，简称ALU）、累加器和寄存器等几部分组成。ALU的作用是把传来的数据进行算术或逻辑运算，输入来源为两个8位数据，分别来自累加器和数据寄存器。ALU能完成对这两个数据进行加、减、与、或、比较大小等操作，最后将结果存入累加器。例如，两个数6和7相加，在相加之前，操作数6放在累加器中，7放在数据寄存器中，当执行加法指令时，ALU即把两个数相加并把结果13存入累加器，取代累加器原来的内容6。运算器有两个功能：(1)执行各种算术运算；(2)执行各种逻辑运算，并进行逻辑测试，如零值测试或两个值的比较；运算器所执行全部操作都是由控制器发出的控制信号来指挥的，并且，一个算术操作产生一个运算结果，一个逻辑操作产生一个判决。控制器：控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序发生器和操作控制器等组成，是发布命令的“决策机构”，即协调和指挥整个微机系统的操作。其主要功能有：(1)从内存中取出一条指令，并指出下一条指令在内存中的位置；(2)对指令进行译码和测试，并产生相应的操作控制信号，以便于执行规定的动作；(3)指挥并控制CPU、内存和输入输出设备之间数据流动的方向。微处理器内通过内部总线把ALU、计数器、寄存器和控制部分互联，并通过外部总线与外部的存储器、输入输出接口电路联接。外部总线又称为系统总线，分为数据总线DB、地址总线AB和控制总线CB。通过输入输出接口电路，实现与各种外围设备连接。(2)存储器：89C51片内有FlashROM(程序存储器，只能读)和RAM（数据存储器，可写可读）两类，他们有各自独立的存储空间，与一般微机的存储器配置方式很不相同。程序存储器（FlashROM）：89C51片内存储器容量为4KB，地址从0000H开始，用于存放程序和表格常数。数据存储器（RAM）89C51片内数据存储器为128字节，地址为00H~7FH,用于存放运算的中间结果、数据暂存以及数据缓冲等。在这128字节的RAM中，有32字节单元可指定为工作寄存器。这同一般微处理器不同，89C51的片内RAM和工作寄存器排在一个队列里统一编址。(3)I/O接口：89C51有4个与外部交换信息的8位并行接口，即P0~P3。他们都是准双向端口，每个端口各有8条I/O线，均可输入/输出。P0~P3口4个锁存器同RAM统一编址，可以把I/O口当做一般特殊功能寄存器（SFR）来寻址。应用范围：单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：（1）智能仪器：单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、电流、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（电压表、功率计，示波器，各种分析仪）。（2）工业控制:单片机具有体积小、控制功能强、功耗低、环境适应能力强、扩展灵活和使用方便等优点，用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统、通信系统、信号检测系统、无线感知系统、测控系统、机器人等应用控制系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。（3）家用电器:家用电器广泛采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备和白色家电等。（4）网络和通信:现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。（5）设备领域:单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。（6）模块化系统：某些专用单片机设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员了解其内部结构。如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原理），就需要复杂的类似于计算机的原理。如：音乐信号以数字的形式存于存储器中（类似于ROM），由微控制器读出，转化为模拟音乐电信号（类似于声卡）。在大型电路中，这种模块化应用极大地缩小了体积，简化了电路，降低了损坏、错误率，也方便于更换。（7）汽车电子：单片机在汽车电子中的应用非常广泛，例如汽车中的发动机控制器，基于CAN总线的汽车发动机智能电子控制器、GPS导航系统、abs防抱死系统、制动系统、胎压检测等。此外，单片机在工商、金融、科研、教育、电力、通信、物流和国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途[9]王忠诚,孙唯真[9]王忠诚,孙唯真.电子电路及元器件入门教程[J].电子工业出版社,2010.12～143.2.1AT89C51简介AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS8位单片机，片内含4kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，功能强大的AT89C51单片机能应用许多高性价比的场合，可灵活应用于各种控制领域[10]孙传友.测控系统原理与设计[10]孙传友.测控系统原理与设计[M].北京航空航天大学出版社2002图3.4AT89C51内部结构简化框图AT89C51的主要性能参数如下:·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次擦写弓周期·全静态操作:OHz-24MHz·三级加密程序存储器·128×8字节内部RAM·32个可编程I/U口线·2个16位定时/计数器·6个中断源·可编程串行以UART通适·低功耗空闲和掉电模式功能特性概述:AT89C51提供以下标准功能:4k字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM,32个I/O口线，两个16位定时/计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C51可降至OHz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲时停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。采用40引脚双列直插封装（DIP）的AT89C51单片机引脚分配图如图3.5所示：图3.5AT89C51引脚图而AT89C51的各个引脚的功能如下：VCC：电源端，为+5V。GND：接地端。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为\o"高阻"高阻输入。P0能够用于外部程序数据\o"存储器"存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。当P0口作为输入口使用时，应先向口锁存器写入1，此时P0口的全部引脚浮空，可作为高阻抗输入。作为输入口使用时要先写1，这就是准双向的含义。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为低八位地址接收。P1做输入口使用时，因为有内部上拉电阻的原因，那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。在对FlashROM编程和程序校验时，P1接收低8位的地址。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部\o"程序存储器"程序存储器或16位地址\o"外部数据"外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据\o"存储器"存储器进行读写时，P2口输出其HYPERLINK"/wiki/%E7%89%B9%E6%AE