電子脈搏計設(shè)計畢業(yè)論文電子脈搏計設(shè)計畢業(yè)論文采用比較器的好處是能有效地克服零點漂移所造成的影響，提高測量的準(zhǔn)確性。VolRP12VolRP12圖4-4二級放大器和比較器圖波形整形部分波形整形電路如圖所示，IC3A是CD4528型單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，有效脈寬為0.05s.其寬度由R22和C20決定。IC3B也組成一個單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，脈寬為240ms。D2、DI和T3等組成一個或非門，只有C,E兩點均為低電平時，信號放大器整機輸出才是高電平。設(shè)計這個電路的目的是為了在輸出端輸出一個窄脈沖，并且要在由R13和C07決定的時間內(nèi)任何信號都不會干擾輸出。R23和C21充電時間的長短決定了計數(shù)脈沖的寬度，一般不希望它太寬。波形整形時序如圖所示。

顯示器設(shè)計經(jīng)過譯碼器譯碼，輸出信號為七段顯示代碼，輸入到七段數(shù)碼顯示管中即可實現(xiàn)顯示功能。采用半導(dǎo)體數(shù)碼管BS201A顯示，數(shù)碼管引腳如下：<HO口H工OQ圖4-6數(shù)碼管引腳圖D.P端為顯示數(shù)碼管的小數(shù)點位，本方案中不需用。BS201A的數(shù)碼管有輸出位，將其接地。這里控制1.6的接地與否可控制LED的導(dǎo)通與斷開，即控制每一個BS201A的亮滅。在計數(shù)器中，有DS1,DS2,DS3三個控制個位十位和百位的輸出端口，通過這三個輸出口的輸出信號控制三極管開關(guān)的導(dǎo)通與斷開即可實現(xiàn)三個BS201A依次顯示各位十位和百位。三極管選擇A781,A781是PNP型三極管主要功用為開關(guān)，主要參數(shù)是工作電壓20V,工作電流0.2A。整體電路電路由傳感器電路、信號放大和整形電路、單片機電路、數(shù)碼顯示電路等部分組成。傳感器主要由紅外線發(fā)射二極管和接收二極管組成，測量的原理如下：將手指放在紅外線發(fā)射二極管和接收二極管中間，隨著心臟的跳動，血管中血液的流量將發(fā)生變化。由于手指放在光的傳遞路徑中，血管中血液飽和程度的變化將引起光的強度發(fā)生變化，因此和心跳的節(jié)拍相對應(yīng)，紅外接收二極管的電流也跟著改變，這就導(dǎo)致紅外接收二極管輸出脈沖信號。脈沖信號由F1~F3、R3~R5、C1、C2等組成的低通放大器進(jìn)行放大，再經(jīng)由F4、R6、R7、C3組成的放大器進(jìn)一步放大，其輸出信號送給由F5、F6、RP1、R8等組成的施密特觸發(fā)器進(jìn)行整形后輸出，輸出的脈沖信號作為單片機的外部中斷信號。可變電阻RP1用來調(diào)整施密特觸發(fā)器的閥值電壓，從而調(diào)整電路的靈敏度。AT89C2051、XI、R10、C5等組成單片機電路。單片機電路對P3.2輸入的脈沖信號進(jìn)行計算處理后把結(jié)果送到數(shù)碼管顯示。發(fā)光二極管VD3作脈搏測量狀態(tài)顯示，脈搏每跳動一次發(fā)光二極管就點亮一次。數(shù)碼管DS1~DS3、VT1~VT3、R12~R21等組成數(shù)碼顯示電路。本機采用動態(tài)掃描顯示的方式，使用共陽數(shù)碼管，P3.3-P3.5口作三個數(shù)碼管的動態(tài)掃描位驅(qū)動碼輸出，通過三極管驅(qū)動數(shù)碼管。P1.0-P1.6口作數(shù)碼顯示七段筆劃字形碼的輸出，用以驅(qū)動數(shù)碼管的各字段。軟件分析來自傳感和整形輸出電路的脈沖電平輸入單片機89C2051的P3.3腳，單片機設(shè)為負(fù)跳變中斷觸發(fā)模式，故每次脈沖下降沿到達(dá)時觸發(fā)單片機產(chǎn)生中斷并進(jìn)行計時；當(dāng)下一次脈沖的下降沿到達(dá)時，單片機對兩次脈沖間的時間進(jìn)行運算得出心率，通過P1口把結(jié)果送到數(shù)碼管顯示出來。同時，對每次脈沖的到來均響鈴，與脈搏同步。這樣，就可以通過聲光的形式形象地把脈搏的快慢顯示出來。為避免干擾的影響，單片機對兩個脈沖之間的時間間距進(jìn)行檢測，若發(fā)現(xiàn)有干擾則忽略該干擾而不顯示。本測試器的有效測量范圍為50次—199次/分鐘。本部分運用了ATMEL公司的89C2051單片機作核心元件，在這里運用了單片機能更快更準(zhǔn)確地對數(shù)據(jù)進(jìn)行運算，而且可根據(jù)實際情況進(jìn)行編程，所用外圍元件少，輕巧省電，故障率低。程序用單片機語言編寫，由主程序、外部中斷服務(wù)程序、定時器T1中斷服務(wù)程序、延時子程序等模塊組成。主程序主要完成程序的初始化。外部中斷1服務(wù)程序由信號判斷、計算、合理近似、顯示輸出等部分組成。定時中斷服務(wù)程序由計時、計數(shù)、無效測試信號判斷等部分組成。程序中用變量NUM對脈搏脈沖信號個數(shù)計數(shù)。主程序流程圖心率測量程序設(shè)計由兩部分構(gòu)成，前半段實現(xiàn)初始化，報考定時器/計數(shù)器的初始化、設(shè)置堆棧指針以及開中斷等。程序的后半段則是啟動定時器/計數(shù)器以及調(diào)用顯示子程序來完成心率值得顯示［開始一定時器/計數(shù)器初始

顯示緩沖區(qū)清零

設(shè)置堆棧指針□:開中斷調(diào)入數(shù)值比較顯示

結(jié)束5.1脈搏計測量流程圖

T1中斷服務(wù)程序從P3.0口輸入的與脈搏相對應(yīng)的脈沖信號作為外部中斷1的請求中斷信號，外部中斷采用邊沿觸發(fā)的方式。由于脈沖信號的頻率很低，所以不適宜用計數(shù)的方法進(jìn)行測量，故而采用測脈沖周期的方法進(jìn)行測量，即用脈沖來控制計時信號，通過計時數(shù)計算出脈沖周期，再由脈沖周期計算出頻率，從P3.0口每輸入一次脈沖信號就能顯示一次脈搏數(shù)。圖5-2T1中斷服務(wù)程序此計時的基本單位為5ms，例如一個脈搏脈沖周期對應(yīng)的NUM值為240，則對應(yīng)的時間為1.2s，由此可得每分鐘脈搏數(shù)為50。如果NUM的值達(dá)到256，即1.8秒鐘仍沒有發(fā)生定時器T1的中斷時間為5ms，每中斷一次計時變量NUM加1，因外部中斷，則表示脈搏脈沖信號為壞值，于是NUM被清零，測量結(jié)果顯示數(shù)值不變。數(shù)讀采用三位數(shù)碼顯示。定時器T1每中斷一次就刷新一次，用戶可以實時了解數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)采集中，為了保證采集數(shù)據(jù)的不失真和適當(dāng)?shù)木_度，必須選擇合適的采樣頻率。人體脈搏正常跳動約為60次/分左右，即跳動頻率在1Hz左右，本系統(tǒng)為了更好的消除50Hz工頻干擾，系統(tǒng)以50Hz的數(shù)據(jù)輸出率對數(shù)據(jù)進(jìn)行下抽取，抽樣比為2048。中斷程序中的數(shù)字處理包括如下步驟：（1）將脈沖載波的高電平時段內(nèi)的數(shù)據(jù)累加2048/（2*64）=16次，（2）將脈沖載波低電平時段內(nèi)的數(shù)據(jù)累加2048/（2*64）二16次,（3）用步驟（1）中的數(shù)據(jù)減去步驟（2）中的數(shù)據(jù)，便得到了解調(diào)后以50Hz的數(shù)據(jù)輸出率輸出的一個數(shù)據(jù)點。經(jīng)過上述對信號的解調(diào)，有效去除背景光、雜散光的干擾。程序同時實現(xiàn)了過采樣算法中的濾波和下抽取。脈率計算程序包括如下步驟：將得到的數(shù)據(jù)以雙字節(jié)存入ADC841的XRAM中（2304字節(jié)）。從0000H開始,在60個樣本數(shù)據(jù)中尋找最大值，并確定其位置即波峰位置，之后尋找緊挨著它的第二個波峰，采用軟件計數(shù)器計算兩者間的距離即其點數(shù)，然后按照脈率計算公式：脈率二采樣頻率/相鄰兩波峰X60=50X60/相鄰兩波峰，計算出脈率,并將其存儲。當(dāng)脈搏檢測系統(tǒng)與中央監(jiān)測系統(tǒng)或計算機進(jìn)行實時數(shù)據(jù)傳輸時，通過設(shè)置定時器T3的控制寄存器T3CON為#86H,T3FD為08H，得至V9600的串口波特率。ADuC841發(fā)送握手信號與系統(tǒng)機建立通信，當(dāng)握手成功后，系統(tǒng)開中斷并將轉(zhuǎn)換處理后的數(shù)據(jù)送交系統(tǒng)應(yīng)用程序進(jìn)行處理。中斷服務(wù)子程序中斷服務(wù)子程序主要有以下三大功能：實現(xiàn)0.6S定時，初始化中設(shè)定定時器/計數(shù)器0用作定時，定時時間為60ms，同時用內(nèi)存單元6FH、7FH配合做計數(shù)器，設(shè)200H、300H單元的初始值為0AH，每進(jìn)入一次中斷，將200H、300H單元內(nèi)容減1，減為0時為0.6S。滿0.6S后，讀定時器/計數(shù)器1中TL1的值，即為每分鐘脈搏跳動值。為了提高測量的準(zhǔn)確性，本設(shè)計采用測三次求平均的方法來獲取心率值。這就需要我們定義一個R1寄存器的值為3，每過一個0.6s，R1的值減1，并將TL1中的值與上一次測量值A(chǔ)中的值相加，檔R1為0時，A中的值就是三次測量總值，將其值除以3就得到心率值的結(jié)果。初始化時將定時器/計數(shù)器1設(shè)置為計數(shù)器工作方式。將A計得的二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)，并將之送至顯示緩沖區(qū)，其中百位數(shù)置60H單元，十位數(shù)和個位數(shù)設(shè)置61H單元，以使顯示子程序?qū)崿F(xiàn)每0.6S脈搏跳動顯示。其中單字節(jié)二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)的設(shè)計思路是；將該二進(jìn)制數(shù)先除以100，后在將余數(shù)除以10，即可一次獲得十進(jìn)制數(shù)的百位、十位和個位。中斷子程序的程序流程圖：

重裝初值，將7F內(nèi)容設(shè)為OAH圖5-3中斷子程序流程圖6總結(jié)本設(shè)計通過數(shù)?；旌想娐吩O(shè)計實現(xiàn)了對脈搏信號的實時測定，并能發(fā)出警告。整個電路盡量考慮到各方面的因素，做到線路簡單，減小電磁場干擾，充分利用集成芯片，彌補分離元器件的精度不足。甚至還可以以該設(shè)計為基礎(chǔ)加載其他功能，使其功能和結(jié)構(gòu)更加完善，擴展至對人體其他生理狀態(tài)的測定。對于此次畢業(yè)設(shè)計，我自己感覺學(xué)到了很多東西。不僅是新知識的學(xué)習(xí)，更重要的是我學(xué)會了如何去運用已有的知識，深刻體會到了基礎(chǔ)知識的重要性，更懂得了閉門造車是行不通的。通過這次畢業(yè)設(shè)計，加強了我動手、思考和解決問題的能力。我覺得做畢業(yè)設(shè)計同時也是對課本知識的鞏固和加強，平時看課且還可以記本時，有時問題老是弄不懂，做完設(shè)計，那些問題就迎刃而解了。而住很多東西。比如PLC的功能，平時看課本，這次看了，下次就忘了，主要是因為沒有動手實踐過吧！認(rèn)識來源于實踐，實踐是認(rèn)識的動力和最終目的，實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。作為畢業(yè)的學(xué)生，能夠搞這樣的關(guān)于PLC技術(shù)的設(shè)計，確實從中學(xué)到了很多的知識。在項目設(shè)計方面，打破了以往單純?yōu)榻鉀Q問題的觀念，樹立了良好的項目設(shè)計思想。在內(nèi)容設(shè)計方面，比較深入的學(xué)習(xí)了PLC方面的知識，補充了自己知識上的不足，更重要的是給自己找到了一個發(fā)展的方向。在這個過程中，受到了我們老師和同學(xué)的熱切關(guān)注和耐心輔導(dǎo)，特別朱璐瑛老師對我進(jìn)行了系統(tǒng)的講解和指導(dǎo)，對設(shè)計提出了很多建設(shè)性的意見及建議，對我的設(shè)計起到了指導(dǎo)性和決定性的作用，使我深刻的體會到了良師益友給我?guī)淼膸椭?，在此表示深深的感謝！畢業(yè)設(shè)計，就是為了讓我們把已有的知識加以融會貫通，在此次設(shè)計中我們運用的都是以前學(xué)過的知識數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)、測控電路和ORCAD等。然而這在以前，它們都是零散的，在此次設(shè)計中，一個脈搏測試儀就讓我們把它們聯(lián)系了起來。在設(shè)計電路時才真正弄懂了ORCAD的模擬功能是用來做什么的，對分頻、倍頻的概念才有了宏觀的認(rèn)識，明白了到了作為做儀器開發(fā)的工作人員的辛苦?？傊?，親自動手是課堂學(xué)習(xí)的延續(xù)，電子領(lǐng)域隨時隨地都在發(fā)生著翻天覆地的變化，現(xiàn)有的知識儲備總是落后于科技的發(fā)展腳步，我們只有不斷學(xué)習(xí)新知識，才能做到在面對新課題時游刃有余。在這次畢業(yè)設(shè)計的過程中，我的指導(dǎo)老師田洪波老師和朱璐瑛老師給予了我很大的幫助，提供了相關(guān)的資料，對我的畢設(shè)作品給予了指導(dǎo)和支持。使我順利圓滿的完成了此次畢業(yè)設(shè)計。在此，向老師表示衷心的感謝！同時，也要感謝學(xué)院提供計算機等設(shè)施，使我的設(shè)計得以順利完成。寒窗幾載，春花秋實。大學(xué)四年是我一生的重要階段，是學(xué)習(xí)專業(yè)知識及提高各方面能力的重要階段。從跨入大學(xué)的校門的那一刻起我就把這一信念做為人生的又一座右銘。古人云：預(yù)則立，不預(yù)則廢。祖先曾經(jīng)教導(dǎo)我們：一年之計在于春，一日之計在于晨。作為即將走向社會的我們又何嘗不是如此？一個沒有規(guī)劃的人生，就象一場沒有球門的足球賽，一場亂踢；一個沒有規(guī)劃的人生，就象一葉在茫茫大海上漫無目標(biāo)的小舟，隨波飄蕩。在我們即將走向社會的時候，我們必須對自己的職業(yè)生涯進(jìn)行規(guī)劃。羅素曾說：選擇職業(yè)就是選擇你自己的將來。因此我們要針對社會需要，結(jié)合自身的情況及早做好相應(yīng)準(zhǔn)備，為我們走向社會打下堅實的基礎(chǔ)。俗話說：磨刀不誤砍柴功。為適應(yīng)社會需要，促進(jìn)自我發(fā)展，我們除了學(xué)好本專業(yè)外，還應(yīng)輔修相關(guān)轉(zhuǎn)業(yè)知識，積極參加社會實踐活動，培養(yǎng)工作能力，努力提高綜合素質(zhì)，同時努力培養(yǎng)特長，形成自身競爭優(yōu)勢。最后，再次感謝學(xué)院給了我們機會，以及自動化工程學(xué)院的各位老師和許多的朋友、同學(xué)在各個方面給予了我很多的幫助和支持，謝謝你們！參考文獻(xiàn)歐陽俊?基于BL-410的指端脈搏波采集系統(tǒng)應(yīng)用研究.2004.第11卷第2期韓文波.光電式脈搏波監(jiān)測系統(tǒng).長春光學(xué)精密機械學(xué)院學(xué)報.1999.第22卷第4期朱國富，廖王博亮明濤，.袖珍式脈搏波測量儀.電子技術(shù)應(yīng)用.1998.第1期王斌主編.模擬電子技術(shù)實驗與課程設(shè)計.西北工業(yè)大學(xué)出版社，2006年程詠梅，夏雅琴，尚嵐.人體脈搏波信號檢測系統(tǒng).北京生物醫(yī)學(xué)工程.2006.第25卷劉文，楊欣，張鎧麟.基于AT89C2051單片機的指脈檢測系統(tǒng)的研究.醫(yī)療裝備.2005張毅坤.單片微型計算機原理及應(yīng)用.西安電子科技大學(xué)出版社.1998.9第1版8任為民.電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計.中央廣播電視大學(xué)出版社.1997年5月第1版朱月秀.單片機原理與應(yīng)用.科學(xué)出版社.2004.2李世馨.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社.2001.123閻石.《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》.清華大學(xué)電子學(xué)教研組.高等教育出版社.2006年5月第五版12.楊素行.《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程》.清華大學(xué)電子學(xué)教研組.高等教育出版社.2006年第三版13.李正軍.李國強.韓修恒.《健身器材手握式電子心率計的研制》.山東大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院.濟南.20556114.郝曉劍.楊述平.張連紅.《儀器電路設(shè)計與應(yīng)用》.電子工業(yè)出版社.2007年6月吳慎山.《電子線路設(shè)計與實踐》.電子工業(yè)出版社.2005年9月張國雄.金篆芷.《測控電路》.天津大學(xué).機械工業(yè)出版社.2001年1月胡向東.劉京城.《傳感技術(shù)》.重慶大學(xué)出版社.2006年2月”R1100PH3附錄AC51uFR110kR9C630pF0VD3LEDR11IC2XTAL1丄C8100uFDS1 DS2 DS3R222kC1」_PH302C7UC7XXTAL247uF30pF12M8-971RSTP1P1P1P1P1P1P1l?P1芒618214220*756789P3.2/1NT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.7'XDP3.0/RXD-P3.1/TXDAT89C2051VT19012R122k整體總電路圖VT29012R132kVT39012R142k\S1\

t

入DC

5V程序源代碼：ORG0000HAJMPSTARTORG000BHAJMPTIMEORG0013HAJMPINT_1TIMESEQU30HMORE_200EQU31HMORE200EQU32HBELLEQU33HORG00e0HSTART:MOVSP,#50H//方式//方式1,定時時間為6msMOVTH0,#0E8HMOVTL0,#90HSETBEA;//開總中斷SETBIT1 ;//INT1負(fù)跳變觸發(fā)SETBEX1；//INT1開中斷SETBET0；SETBIE1MOVR1,#00HMOVR2,#00HMOVR3,#02Hsetbtr0org0100hmovr3,#06hajmpmainorg0110hMAIN:ACALLSHOWAJMPMAINORG0200HTIME: clrex1PUSHACCpushpswMOVTH0,#0E8HMOVTL0,#90HCLRCMOVA,R6;SUBBA,#0c8HJCT_TEMP1MOVR6,#00HMOVMORE200,#01HAJMPT_TEMP2T_TEMP1:INCR6T_TEMP2:CLRCMOVA,BELLSUBBA,#01H;//響鈴18ms,與脈搏脈沖同步JCSTOPBELL;SETBP3.7AJMPSSSSSTOPBELL:;CLRP3.7SSSS: setbex1poppswPOPACCRETInopnopljmp0100h?*********************************************************ORG0300HINT_1: PUSHPSW ;PUSHACCMOVTIMES,R6;//保存r6的時間MOVR6,#00H ;令r6為0,//重新計時MOVMORE_200,MORE200 ;//保存MORE200標(biāo)志位MOVMORE200,#00H ；//令MORE200為0MOVBELL,#03H ；//設(shè)響鈴MOVA,MORE_200 ；//判斷是否大于200，即是否小于50次CJNEA,#00H,TOKEEP；〃大于200小于50次保持原來的顯示CLRCMOVA,TIMES ；//判斷是否小于50，即是否大于200次SUBBA,#32H ;JCTOKEEP;〃小于50,保持原來的顯示AJMPCALCULATETOKEEP:POPACCPOPPSWAJMPC_TORETICALCULATE:pushpswpushaccmovr1,timesmovr7,#0hmovr3,#27hmovr2,#10hclrcsubs1:mova,r2subba,r1movr2,amova,r3subba,#0hincr7movr3,aclrccjner3,#0h,subs1subs2:mova,r2subba,r1movr2,ajcchg2decincr7ajmpsubs2CHG2DEC:MOVA,R7;CLRC;SUBBA,#0C7H;//大于200次每分鐘，令為199次每分鐘JCCHANGEMOVR7,#0C7HCHANGE:MOVA,R7MOVR0,AMOVA,R0CLRC ;//減100SUBBA,#64HJCNO_MINUS令百位為1MOVR0,A;//大于等于100次每分鐘，令百位為1ajmpdivvNO_MINUS:movr1,#00hdivv;MOVA,R0;MOVB,#0AH;DIVABMOVR2,aMOVR3,bPopACCPOPPSWAJMPC_TORETIC_TORETI:RETI