基于單片機(jī)心設(shè)計(jì)率計(jì)脈搏儀

1、 南 京 理 工 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)作 者:馮旗學(xué) 號(hào):教學(xué)點(diǎn):揚(yáng)州職業(yè)大學(xué)專 業(yè):電子工程題 目:基于51單片機(jī)心率計(jì)買博儀設(shè)計(jì)講師方小坤指導(dǎo)者： 朱海星副教授評(píng)閱者： 2015年4月南 京 理 工 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語學(xué)生姓名馮旗班級(jí)、學(xué)號(hào)：13級(jí)、 題 目： 基于51單片機(jī)設(shè)計(jì)心率計(jì)脈搏儀 綜合成績： 指導(dǎo)者評(píng)語：該同學(xué)能在老師的嚴(yán)格要求下順利完成整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)工作、任務(wù)書和論文的撰寫。任務(wù)書完成情況良好。該論文選題為基于51單片機(jī)設(shè)計(jì)心率計(jì)脈搏儀，具有實(shí)用性，能夠提供大學(xué)生一個(gè)創(chuàng)新的平臺(tái)。該同學(xué)在此次設(shè)計(jì)中充分應(yīng)用單片機(jī)的軟硬件資源，加強(qiáng)綜合性，提高了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。程序能

2、正確的運(yùn)行，論文的規(guī)范化符合要求，論文的邏輯性和科學(xué)性基本合理。在設(shè)計(jì)過程中，該同學(xué)表現(xiàn)出良好的學(xué)習(xí)作風(fēng)，比較扎實(shí)的基本理論。課題有一定的實(shí)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義，設(shè)計(jì)的基本任務(wù)和要求初步達(dá)到。建議成績?yōu)榱己??？梢蕴峤淮疝q。 指導(dǎo)者(簽字)： 2015年5月7日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語評(píng)閱者評(píng)語：同意指導(dǎo)教師的意見。該生能夠按時(shí)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，課題新穎，設(shè)計(jì)所用知識(shí)點(diǎn)多，具有實(shí)用性，難度適中。整個(gè)設(shè)計(jì)有一定的工作量，成果完成情況良好。論文等提交的材料格式規(guī)范，條理清楚，論述正確，文字通順，書寫工整。設(shè)計(jì)資料完備、整潔、正確。同意答辯，建議成績?yōu)榱己谩?評(píng)閱者(簽字)： 2015年5月9日答辯委員會(huì)（小

3、組）評(píng)語： 答辯委員會(huì)（小組）負(fù)責(zé)人(簽字)： 2015年5月10日畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）中文摘要 脈搏測量儀在我們的日常生活中已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用,通過觀測脈搏信號(hào)，可以對(duì)人體的健康進(jìn)行檢查，通常被用于保健中心和醫(yī)院。為了提高脈搏測量儀的簡便性和精確度，本課題設(shè)計(jì)了一種基于51單片機(jī)的脈搏測量儀。系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為核心，以光電傳感器利用單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部定時(shí)器來計(jì)算時(shí)間，由光電傳感器感應(yīng)產(chǎn)生信號(hào)，單片機(jī)通過對(duì)信號(hào)累加得到脈搏跳動(dòng)次數(shù)，時(shí)間由定時(shí)器定時(shí)而得。系統(tǒng)運(yùn)行中可以通過觀察指示燈閃爍，若均勻閃爍說明測量值準(zhǔn)確。系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)，能夠顯示總的脈搏次數(shù)和時(shí)間。經(jīng)測試，系統(tǒng)工作正常，

4、達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本設(shè)計(jì)利用紅外光電傳感器產(chǎn)生脈沖信號(hào)，經(jīng)過放大整形后，輸入單片機(jī)內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)的控制，從而測量出一分鐘內(nèi)的脈搏跳動(dòng)次數(shù)，快捷方便。系統(tǒng)可以供用戶測量當(dāng)時(shí)的脈搏次數(shù)，同時(shí)還可以設(shè)定上限次數(shù)和下限次數(shù)，當(dāng)測量的范圍超過設(shè)定的范圍則驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警提醒，除此外用戶還可以設(shè)定每天鬧鐘提醒測量，時(shí)間可以自行設(shè)定，結(jié)果最終可以把采集到的脈搏信號(hào)顯示在LCD1602上。關(guān)鍵詞 STC89C52 脈搏測量儀 LCD顯示器 光電傳感器畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）外文摘要Title Design of pulse measuring instrument based on single Chip Abstrac

5、tPulse measurement apparatus has been widely used in our daily life. In order to improve the measurement apparatus is simple and accuracy, this paper designs a pulse measuring instrument based on 51 single chip microcomputer. System to STC89C52 microcontroller as the core, with photoelectric sensor,

6、 and calculates the internal timer SCM system, the signal from the photoelectric sensor, microcontroller based on the accumulated pulse beat frequency signal, by the time the timer. In the running of the system can be observed through the indicator lights out, if even flicker that accurate measuring

7、 value. The system stops running, can display the total pulse number and time. After testing, the system works normally, meet the design requirements.The design of the infrared photoelectric sensor generates a pulse signal, after plastic surgery to enlarge, the input of SCM within the corresponding

8、control, which measured within a minute of the pulse beat frequency, fast and convenient. Through observing the pulse signal, can check the health of the body, usually used for health centres and hospitals. The system can be used for measuring the pulse number of users, but also can set the upper li

9、mit of the number of times and, when the range of the measurement range over the set of drive buzzer alarm, but users can also set the alarm clock to remind the daily measurement, time can be set, the results were finally able to pulse signal acquisition to display on the LCD1602.occurring. Keywords

10、 STC89C52 photos ens or LCD display Pulse measuring instrument目 次 1 緒論21.1 國內(nèi)外心率計(jì)脈搏儀系統(tǒng)研究現(xiàn)狀21.2 該論文的主要內(nèi)容22 總體方案的論證與設(shè)計(jì)22.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)32.2 主控模塊的選型和論證52.3 顯示模塊的選型和論證52.4 傳感器的選型和論證63 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)63.1 主控模塊63.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)83.3 LCD顯示電路模塊設(shè)計(jì)83.4 液晶顯示電路103.5 光電傳感器電路模塊設(shè)計(jì)113.6 傳感器簡介113.7 濾波電路123.8 放大整形電路133.9 整體電路圖134 系統(tǒng)軟

11、件設(shè)計(jì)154.1 主程序設(shè)計(jì)154.2 子程序設(shè)計(jì)165 系統(tǒng)調(diào)試165.1 Keil軟件介紹165.2 Keil軟件調(diào)試過程及結(jié)果175.3 硬件調(diào)試195.4 系統(tǒng)測試20結(jié) 論22致 謝231 緒論1.1 國內(nèi)外心率計(jì)脈搏儀系統(tǒng)研究現(xiàn)狀心率(Heart Rate)是用來描述心跳周期的專業(yè)術(shù)語，是指心臟每分鐘跳動(dòng)的次數(shù), 它不僅是反映心臟功能強(qiáng)弱的重要標(biāo)志，也是反映人體運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的生理指標(biāo)。自公元三世紀(jì)我國最早的脈學(xué)專著脈經(jīng)問世以來，脈學(xué)理論得到不斷的發(fā)展和提高。在中醫(yī)四診（望、聞、問、切）中，脈診占有非常重要的位置。脈診是我國傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中最具特色的一項(xiàng)診斷方法，其歷史悠久，內(nèi)容豐富，是中醫(yī)“

12、整體觀念”、“辨證論證”的基本精神的體現(xiàn)與應(yīng)用。進(jìn)入21世紀(jì)以來，科技不斷的發(fā)展，電子產(chǎn)品越來越多，系統(tǒng)的價(jià)格越來越便宜；產(chǎn)品的科技含量比例也越來越大，性能越來越可靠。人們?nèi)粘５纳a(chǎn)、生活都在慢慢走向高度自動(dòng)化和智能化。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，脈搏測量技術(shù)也越來越先進(jìn)，對(duì)脈搏的測量精度也越來越高，國內(nèi)外先后研制了不同類型的脈搏測量儀，而其中關(guān)鍵是對(duì)脈搏傳感器的研究。國外，諸如法國研制生產(chǎn)的康普樂儀，日本科林公司的動(dòng)脈硬化檢測儀器等就是利用此方法，并在歐美國家得到廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)醫(yī)院也有引進(jìn)此類設(shè)備的研究，在2007年，有人有次類似的產(chǎn)品相繼上市。但，這些儀器被應(yīng)用在大型醫(yī)療機(jī)構(gòu)中，成本高，檢測費(fèi)用

13、高，功能局限于檢測，不能夠滿足患者隨時(shí)隨地的檢測的需要。1.2 該論文的主要內(nèi)容 該論文所做的設(shè)計(jì)是針對(duì)心率計(jì)脈搏儀的功能問題，力圖解決測量方便、快捷、準(zhǔn)確等方面的問題。脈搏測量在有脈搏時(shí)遮擋光線，無脈搏時(shí)透光強(qiáng)，所采用的傳感器是紅外接收二極管和紅外發(fā)射二極管。通過觀測脈搏信號(hào)，可以對(duì)人體的健康進(jìn)行檢查，通常被用于保健中心和醫(yī)院。系統(tǒng)可以供用戶測量當(dāng)時(shí)的脈搏次數(shù)，同時(shí)還可以設(shè)定上限次數(shù)和下限次數(shù)，當(dāng)測量的范圍超過設(shè)定的范圍則驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警提醒，除此外用戶還可以設(shè)定每天鬧鐘提醒測量，時(shí)間可以自行設(shè)定。從脈搏波中提取人體的生理病理信息作為臨床診斷和治療的依據(jù)，歷來都受到中外醫(yī)學(xué)界的重視。系統(tǒng)以ST

14、C89C52單片機(jī)為核心，以光電傳感器利用單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部定時(shí)器來計(jì)算時(shí)間，由光電傳感器感應(yīng)產(chǎn)生信號(hào)，單片機(jī)通過對(duì)信號(hào)累加得到脈搏跳動(dòng)次數(shù)，時(shí)間由定時(shí)器定時(shí)而得。系統(tǒng)運(yùn)行中可以通過觀察指示燈閃爍，若均勻閃爍說明測量值準(zhǔn)確。脈搏波所呈現(xiàn)出的形態(tài)(波形)、強(qiáng)度(波幅)、速率(波速)和節(jié)律(周期)等方面的綜合信息，在很大程度上反映出人體心血管系統(tǒng)中許多生理病理的血流特征,但人體的生物信號(hào)多屬于強(qiáng)噪聲背景下的低頻的弱信號(hào), 脈搏波信號(hào)更是低頻微弱的非電生理信號(hào), 必需經(jīng)過放大和后級(jí)濾波以滿足采集的要求。2 總體方案的論證與設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)心率計(jì)的總體設(shè)計(jì)電路框圖如圖2-1所示，主要包括光電傳感器

15、、放大電路、比較電路、轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)處理電路和顯示電路，用其5V的電源。 圖2.1 總體設(shè)計(jì)電路框圖 光電傳感器：光電感應(yīng)主要是由光電指套式傳感器實(shí)現(xiàn)的，LED發(fā)出的光線通過手指照射在三極管的感應(yīng)窗上，隨著微血管脈壓波動(dòng)的變化，其透光度也隨其變化，這樣光敏三極管的電流也發(fā)生波動(dòng)性的變化，這樣也完成了將光敏三極管轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，完成可第一步工作過程。 放大電路：由于通過光電傳感器接收到的信號(hào)極其微弱，容易被其外圍電路所干擾，因此系統(tǒng)必須為信號(hào)處理電路提供電源。檢測到的信號(hào)經(jīng)過LM324放大器放大后仍存在較大的偏置電壓，因此必須在信號(hào)輸入端加濾波電容，將電路中的直流成份濾掉并保證不影響交流信號(hào)的

16、傳遞。 比較電路：比較器是將一個(gè)模擬電壓信號(hào)與一個(gè)基準(zhǔn)電壓相比較的電路。比較器的兩路輸入為模擬信號(hào)，輸出則為二進(jìn)制信號(hào)，當(dāng)輸入電壓的差值增大或減小時(shí)，其輸出保持恒定。運(yùn)用比較電路的原理，對(duì)兩個(gè)或多個(gè)測量數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行比較，用來檢測測量結(jié)果是否精確。 A/D轉(zhuǎn)換電路：將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，方便其讀數(shù)。 單片機(jī)處理電路：單片機(jī)處理電路是設(shè)計(jì)的核心電路，起著統(tǒng)籌的作用。 顯示電路：將脈搏（心率）測量結(jié)果顯示出來。 電源：提供的單片機(jī)運(yùn)行所需要的電壓。2.2 主控模塊的選型和論證 方案一：采用MSP430系列單片機(jī)，該單片機(jī)是TI公司1996年開始推向市場的一種16位超低功耗的混合信號(hào)處理器。其內(nèi)部集

17、成了很多模擬電路、數(shù)字電路和微處理器，提供強(qiáng)大的功能。不過該芯片昂貴不適合一般的設(shè)計(jì)開發(fā)。方案二：采用51系列的單片機(jī)，該單片機(jī)是一個(gè)高可靠性，超低價(jià)，無法解密，高性能的8位單片機(jī)，32個(gè)IO口，且STC系列的單片機(jī)可以在線編程、調(diào)試，方便地實(shí)現(xiàn)程序的下載與整機(jī)的調(diào)試。因此選用方案二中的51系列單片機(jī)作為主控芯片。2.3 顯示模塊的選型和論證方案一：采用點(diǎn)陣式數(shù)碼管顯示，點(diǎn)陣式數(shù)碼管是由八行八列的發(fā)光二極管組成，對(duì)于顯示文字比較合適，如采用在顯示數(shù)字顯得太浪費(fèi)，且價(jià)格也相對(duì)較高，所以不用此種作為顯示。方案二：采用LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描，LED數(shù)碼管價(jià)格雖適中，對(duì)于顯示數(shù)字也最合適，而且采用動(dòng)態(tài)掃

18、描法與單片機(jī)連接時(shí)，占用單片機(jī)口線少。但是由于數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描需要借助74LS164移位寄存器進(jìn)行移位，該芯片在電路調(diào)試時(shí)往往有很多障礙，所以不采用LED數(shù)碼管作為顯示。方案三：采用LCD液晶顯示屏，液晶顯示屏的顯示功能強(qiáng)大，可顯示大量文字，圖形，顯示多樣，清晰可見，對(duì)于本設(shè)計(jì)而言一個(gè)LCD1602的液晶屏即可，價(jià)格也還能接受，需要的借口線較多，但會(huì)給調(diào)試帶來諸多方便。所以本設(shè)計(jì)中方案三中的LCD1602液顯示屏作為顯示模塊。2.4 傳感器的選型和論證方案一：采用壓電傳感器用來提取人的脈搏信號(hào)，壓電傳感器是利用某些電介質(zhì)受力后產(chǎn)生的壓電效應(yīng)制成的傳感器。所謂壓電效應(yīng)是指某些電介質(zhì)在受到某一方向的

19、外力作用而發(fā)生形變（包括彎曲和伸縮形變）時(shí)，由于內(nèi)部電荷的極化現(xiàn)象，會(huì)在其表面產(chǎn)生電荷的現(xiàn)象。通過此現(xiàn)象可以提取出人的脈搏信號(hào)。方案二：采用光電傳感器提取人體脈搏信號(hào)，授予手指組織可以分成皮膚、肌肉、骨骼等非血液組織和血液組織，其中非血液組織的光吸收量是恒定的，而在血液中，靜脈血的搏動(dòng)相對(duì)動(dòng)脈血是十分微弱的，可以忽略，因此可以認(rèn)為光透過手指后的變化僅由動(dòng)脈血的充盈而引起，那么在恒定波長的光源的照射下，通過檢測透過手指的光強(qiáng)將可以間接測量到人體的脈搏信號(hào)。由于光電傳感器較壓電傳感器容易在一般的地方可以買得到，因此這里選用光電傳感器來提取人體脈搏信號(hào)。3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1 主控模塊 主控模塊

20、模塊在整個(gè)系統(tǒng)中起著統(tǒng)籌的作用，需要檢測鍵盤等各種參數(shù)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)液晶顯示相關(guān)參數(shù)，在這里我們選用了51系列單片機(jī)中的STC89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控芯片。 本設(shè)計(jì)采用STC89C52用于設(shè)計(jì)，STC89C52有40個(gè)引腳，4個(gè)8位并行I/O口，1個(gè)全雙工異步串行口，同時(shí)內(nèi)含5個(gè)中斷源，2個(gè)優(yōu)先級(jí)，3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。STC89C52的存儲(chǔ)器系統(tǒng)由4K的程序存儲(chǔ)器(掩膜ROM)，和128B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)組成。 STC89C52單片機(jī)的基本組成框圖見圖3.1所示。圖3.1 STC89C52基本組成框圖 STC89C52單片機(jī)主要特性1. 一個(gè)8 位的微處理器(CPU)。2. 片內(nèi)數(shù)

21、據(jù)存儲(chǔ)器RAM(128B)，用以存放可以讀寫的數(shù)據(jù)，如運(yùn)算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等，SST89 系列單片機(jī)最多提供1K 的RAM。3. 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器ROM(4KB)，用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格。但也有一些單片機(jī)內(nèi)部不帶ROM/EPROM，如8031，8032，80C31 等。目前單片機(jī)的發(fā)展趨勢是將RAM 和ROM 都集成在單片機(jī)里面，這樣既方便了用戶進(jìn)行設(shè)計(jì)又提高了系統(tǒng)的抗干擾性。SST 公司推出的89 系列單片機(jī)分別集成了16K、32K、64K Flash 存儲(chǔ)器，可供用戶根據(jù)需要選用。4. 四個(gè)8 位并行I/O 接口P0-P3，每個(gè)口既可以用作輸入，也可以用作輸出。

22、5. 兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置成計(jì)數(shù)方式，用以對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，也可以設(shè)置成定時(shí)方式，并可以根據(jù)計(jì)數(shù)或定時(shí)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。為方便設(shè)計(jì)串行通信，目前的52 系列單片機(jī)都會(huì)提供3 個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。6. 五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在新推出的單片機(jī)都不只5 個(gè)中斷源，例如SST89E58RD 就有9 個(gè)中斷源。7. 一個(gè)全雙工UART(通用異步接收發(fā)送器)的串行I/O 口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)之間或單機(jī)與微機(jī)之間的串行通信。8. 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。最高允許振蕩頻率為12MHz。SST89V58RD 最高允許振蕩頻率達(dá)40MHz

23、，因而大大的提高了指令的執(zhí)行速度。3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖3.2為單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖，單片機(jī)最小系統(tǒng)有單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路組成，時(shí)鐘電路選用了12MHZ的晶振提供時(shí)鐘，作用為給單片機(jī)提供一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，其中執(zhí)行一條基本指令需要的時(shí)間為一個(gè)機(jī)器周期，單片機(jī)的復(fù)位電路，按下復(fù)位按鍵之后可以使單片機(jī)進(jìn)入剛上電的起始狀態(tài)。圖中10K排阻為P0口的上拉電阻，由于P0口跟其他IO結(jié)構(gòu)不一樣為漏極開路的結(jié)構(gòu)，因此要加上拉電阻才能正常使用。圖3.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖3.3 LCD顯示電路模塊設(shè)計(jì)由于本設(shè)計(jì)中要求顯示界面顯示一些參數(shù)，因此這里選用了LCD1602作為界面顯示，可以把一些相關(guān)的參數(shù)進(jìn)

24、行顯示。 液晶顯示器(LCD)英文全稱為Liquid Crystal Display，它一種是采用了液晶控制透光度技術(shù)來實(shí)現(xiàn)色彩的顯示器。和CRT顯示器相比，LCD的優(yōu)點(diǎn)是很明顯的。由于通過控制是否透光來控制亮和暗，當(dāng)色彩不變時(shí)，液晶也保持不變，這樣就無須考慮刷新率的問題。顯示接口用來顯示系統(tǒng)的狀態(tài)，命令或采集的電壓數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)顯示部分用的是LCD液晶模塊，采用一個(gè)16×2的字符型液晶顯示模塊。 點(diǎn)陣圖形式液晶由 M 行×N 列個(gè)顯示單元組成，假設(shè) LCD 顯示屏有64行，每行有 128列，每 8列對(duì)應(yīng) 1 個(gè)字節(jié)的 8 個(gè)位，即每行由 16 字節(jié)，共 16×8=

25、128個(gè)點(diǎn)組成，屏上 64×16 個(gè)顯示單元和顯示 RAM 區(qū) 1024 個(gè)字節(jié)相對(duì)應(yīng)，每一字節(jié)的內(nèi)容和屏上相應(yīng)位置的亮暗對(duì)應(yīng)。一個(gè)字符由 6×8 或 8×8點(diǎn)陣組成，即要找到和屏上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示 RAM區(qū)的 8 個(gè)字節(jié)，并且要使每個(gè)字節(jié)的不同的位為1，其它的為0，為1的點(diǎn)亮，為0的點(diǎn)暗，這樣一來就組成某個(gè)字符。但對(duì)于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在LCD 上開始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示 RAM對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。LCD1602液晶模塊采用HD44780控制器，hd44

26、780具有簡單而功能較強(qiáng)的指令集，可以實(shí)現(xiàn)字符移動(dòng)，閃爍等功能，LM016L與單片機(jī)MCU通訊可采用8位或4位并行傳輸兩種方式，hd44780控制器由兩個(gè)8位寄存器，指令寄存器（IR）和數(shù)據(jù)寄存器（DR）忙標(biāo)志（BF），顯示數(shù)RAM（DDRAM），字符發(fā)生器ROMA（CGOROM）字符發(fā)生器RAM（CGRAM），地址計(jì)數(shù)器RAM(AC)。IR用于寄存指令碼，只能寫入不能讀出，DR用于寄存數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)由內(nèi)部操作自動(dòng)寫入DDRAM和CGRAM,或者暫存從DDRAM和CGRAM讀出的數(shù)據(jù)，BF為1時(shí)，液晶模塊處于內(nèi)部模式，不響應(yīng)外部操作指令和接受數(shù)據(jù)，DDTAM用來存儲(chǔ)顯示的字符，能存儲(chǔ)80個(gè)字符碼，

27、CGROM由8位字符碼生成5*7點(diǎn)陣字符160中和5*10點(diǎn)陣字符32種.8位字符編碼和字符的對(duì)應(yīng)關(guān)系， CGRAM是為用戶編寫特殊字符留用的，它的容量僅64字節(jié)，可以自定義8個(gè)5*7點(diǎn)陣字符或者4個(gè)5*10點(diǎn)陣字符，AC可以存儲(chǔ)DDRAM和CGRAM的地址，如果地址碼隨指令寫入IR,則IR自動(dòng)把地址碼裝入AC，同時(shí)選擇DDRAM或CGRAM，LCD1602液晶模塊的引腳圖如圖3.3所示。RSR/W操作說明00寫入指令寄存器（清除屏等）01讀busy flag（DB7），以及讀取位址計(jì)數(shù)器（DB0DB6）值10寫入數(shù)據(jù)寄存器（顯示各字型等）11從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù)圖3.3 LCD液晶模塊引腳圖

28、3.4 液晶顯示電路 如圖3.4所示,用STC89C52的P0口作為數(shù)據(jù)線，用P1.2、P1.1、P1.0分別作為LCD的EN、R/W、RS。其中EN是下降沿觸發(fā)的片選信號(hào)，R/W是讀寫信號(hào)，RS是寄存器選擇信號(hào)本模塊設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：顯示模塊初始化：首先清屏，再設(shè)置接口數(shù)據(jù)位為8位，顯示行數(shù)為1行，字型為5×7點(diǎn)陣，然后設(shè)置為整體顯示，取消光標(biāo)和字體閃爍,最后設(shè)置為正向增量方式且不移位。向LCD的顯示緩沖區(qū)中送字符，程序中采用2個(gè)字符數(shù)組，一個(gè)顯示字符，另一個(gè)顯示電壓數(shù)據(jù)，要顯示的字符或數(shù)據(jù)被送到相應(yīng)的數(shù)組中，完成后再統(tǒng)一顯示.首先取一個(gè)要顯示的字符或數(shù)據(jù)送到LCD的顯示緩沖區(qū)，程序延

29、時(shí)2.5ms,判斷是否夠顯示的個(gè)數(shù)，不夠則地址加一取下一個(gè)要顯示的字符或數(shù)據(jù)。 圖3.4 液晶顯示電路3.5 光電傳感器電路模塊設(shè)計(jì) 此部分電路的功能是由傳感器將脈搏信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，一般為幾十毫伏，必須加以放大，以達(dá)到整形電路所需的電壓，一般為幾伏。放大后的信號(hào)波形是不規(guī)則的脈沖信號(hào)，因此必須加以濾波整形，整形電路的輸出電壓應(yīng)滿足計(jì)數(shù)器的要求。選擇電路：所選放大整形電路框圖如圖3.5所示。 整形電路 有源濾波電路 放大電路 光電傳感器圖3.5 放大整形電路框圖3.6 傳感器簡介傳感器采用了紅外光電轉(zhuǎn)換器，作用是通過紅外光照射人的手指的血脈流動(dòng)情況，把脈搏跳動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，其原理電路如圖3.6

30、所示。圖3.6傳感器信號(hào)調(diào)節(jié)原理電路如圖3.6中，紅外管VD采用ST188。用+5V電源供電，R1取150，R2取33k,當(dāng)人把手指放在發(fā)光二極管和光電二極管之間的時(shí)候，光電二極管接收到的信號(hào)會(huì)隨人脈搏強(qiáng)度的變化而變化。3.7 濾波電路 圖3.7 放大濾波電路圖3.7為脈搏計(jì)的放大濾波信號(hào)，由于脈搏信號(hào)輸出的信號(hào)十分微弱，一般在uV級(jí)別，除此外輸出的信號(hào)一般會(huì)伴隨很大的噪聲干擾，因此在這里用LM358搭建起一個(gè)放大和濾波電路。3.8 放大整形電路經(jīng)過放大濾波后的脈搏信號(hào)仍是不規(guī)則的脈沖信號(hào)，且有低頻干擾，仍不滿足計(jì)數(shù)器的要求，必須采用整形電路，這里選用了滯回電壓比較器，如圖3.8所示，其目的是

31、為了提高抗干擾能力。集成運(yùn)放采用了LM358，除此外LM358還接上了一個(gè)LED用作指示脈搏跳動(dòng)的狀態(tài)。圖3.8 波形整形電路3.9 整體電路圖將3.1-3.8畫為一個(gè)圖，整體電路如圖3.9所示：圖3.9 整體電路圖4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 主程序設(shè)計(jì) 4.1（b） 4.1（a） 4.1（c）圖4.1 系統(tǒng)流程圖 主程序流程圖如圖4.1所示，單片機(jī)上電后先進(jìn)行初始化，清楚一些參數(shù)的初值，然后等待用戶按下對(duì)應(yīng)的按鍵并進(jìn)入對(duì)應(yīng)的功能，當(dāng)用戶按下測量按鍵的時(shí)候流程如圖4.1(c)所示，單片機(jī)通過定時(shí)15s測量人體的脈搏次數(shù)流程如圖4.1(b)所示，然后再換算出對(duì)應(yīng)的真實(shí)的脈搏次數(shù)再在液晶屏幕上顯示流程

32、如圖4.1(a)所示，當(dāng)用戶按下設(shè)置脈搏范圍設(shè)定按鍵后，單片機(jī)根據(jù)用戶按下的按鍵進(jìn)行增加或減少范圍。4.2 子程序設(shè)計(jì) 圖4.2 LCD1602初始化子函數(shù)流程圖5 系統(tǒng)調(diào)試5.1 Keil軟件介紹Keil軟件是目前開發(fā)8051系列單片機(jī)的常用軟件，Keil軟件提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案。它具有編譯時(shí)間短、可產(chǎn)生最少的代碼量、支持浮點(diǎn)和長整數(shù)、重入和遞歸等特點(diǎn)。具有以下優(yōu)點(diǎn):1、Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。2、與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，

33、因而易學(xué)易用。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。3、Keil C51單片機(jī)軟件工具包的整體結(jié)構(gòu)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開發(fā)流程。使用獨(dú)立的Keil仿真器時(shí)的注意事項(xiàng):1、仿真器標(biāo)配11.0592MHz的晶振，但用戶可以在仿真器上的晶振插孔中換插其他頻率的晶振。2、仿真器上的復(fù)位按鈕只復(fù)位仿真芯片，不復(fù)位目標(biāo)系統(tǒng)。3、仿真芯片的31腳（/EA）已接至高電平，所以仿真時(shí)只能使用片內(nèi)ROM，不能使用片外ROM；但仿真器外引插針中的31腳并不與仿真芯片的31腳相連，故該仿真器仍可插入到擴(kuò)展有外部ROM（其CPU的/EA引腳接至低

34、電平）的目標(biāo)系統(tǒng)中使用。5.2 keil軟件調(diào)試過程及結(jié)果Keil進(jìn)行軟件仿真開發(fā)的主要步驟為：編寫源程序并保存建立工程并添加源文件設(shè)置工程編譯/匯編、連接，產(chǎn)生目標(biāo)文件程序調(diào)試。首先選擇菜單File-New，在源程序編輯器中輸入C語言源程序（直接打開已用其它編輯器編輯好的源程序文檔）并保存，注意保存時(shí)必須在文件名后加上擴(kuò)展名.c。然后選擇菜單Project-New Project，建立新工程并保存，工程保存后會(huì)立即彈出一個(gè)設(shè)備選擇對(duì)話框，如圖5.1所示，選擇C8051F310單片機(jī)的型號(hào)后點(diǎn)確定返回主界面。圖5.1 選取單片機(jī)型號(hào) 這時(shí)工程管理窗口的文件頁（Files）會(huì)出現(xiàn)“Target1

35、”，將其前面+號(hào)展開，接著選擇Source Group1，右擊鼠標(biāo)彈出快捷菜單，選擇“Add File to Group Source Group1”，出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，加入源文件后點(diǎn)close返回主界面。如圖5.2所示：圖5.2 建立工程并加入源文件選擇工程管理窗口的Target1，再選擇Project-Option for TargetTarget1打開工程屬性設(shè)置對(duì)話框，共有8個(gè)選項(xiàng)卡，設(shè)置晶振頻率,在Debug選項(xiàng)卡中設(shè)置實(shí)驗(yàn)仿真板等，如要寫片，還必須在Output選項(xiàng)卡中選中“Creat Hex Fi”；其它選項(xiàng)卡內(nèi)容一般可取默認(rèn)值，如圖5.3所示。圖5.3 Target選項(xiàng)卡工程設(shè)置

36、后按F7鍵進(jìn)行編譯/匯編、連接以及產(chǎn)生目標(biāo)文件。5.3 硬件調(diào)試基于單片機(jī)的脈搏計(jì)系統(tǒng)是多功能的數(shù)字型設(shè)計(jì)，所以對(duì)于它的程序也較為復(fù)雜,所以在編寫程序和調(diào)試時(shí)出現(xiàn)了相對(duì)較多的問題。最后經(jīng)過多次的模塊子程序的修改，一步一步的完成，最終解決了軟件。在軟件的調(diào)試過程中主要遇到的問題如下：問題1：燒入程序后，LCD液晶顯示閃動(dòng),而且亮度不均勻。解決：首先對(duì)調(diào)用的延時(shí)進(jìn)行逐漸修改，可以解決顯示閃動(dòng)問題。其次，由于本作品使作動(dòng)態(tài)掃描方式顯示的數(shù)字，動(dòng)態(tài)掃描很快，人的肉眼是無法看出,但是調(diào)用的顯示程序時(shí)，如果不在反回時(shí)屏蔽掉最后的附值，則會(huì)出現(xiàn)很亮的現(xiàn)象，所以在顯示的后面加了屏蔽子令，最后解決了此問題。 問

37、題2：當(dāng)用戶按下按鍵的時(shí)候，單片機(jī)讀取的數(shù)值跟設(shè)定的數(shù)值不對(duì)。解決：重新檢查矩陣鍵盤電路的連接，重新建立一個(gè)新的對(duì)應(yīng)關(guān)系。5.4 系統(tǒng)測試基于單片機(jī)的脈搏計(jì)系統(tǒng)的電路較大，對(duì)于焊接方面更是不可輕視，龐大的電路系統(tǒng)中只要出于一處的錯(cuò)誤，則會(huì)對(duì)檢測造成很大的不便，而且電路的交線較多，對(duì)于各種鋒利的引腳要注意處理，否則會(huì)刺破帶有包皮的導(dǎo)線，則會(huì)對(duì)電路造成短路現(xiàn)象。在本脈搏計(jì)的設(shè)計(jì)調(diào)試中遇到了很多的問題?；叵脒@些問題只要認(rèn)真多思考都是可以避免的，以下為主要的問題： 問題1：最開始的時(shí)候以為單片機(jī)I/O口直接可以驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲，后來調(diào)試的時(shí)候久久不能出聲音。解決：經(jīng)過查找相關(guān)資料，知道揚(yáng)聲器需要三極管來驅(qū)動(dòng)，后來把三極管放大器加上系統(tǒng)便可以正常工作。 問題2：開始的時(shí)候由于沒想到脈搏信號(hào)十分微弱大概在uV級(jí)別，因此沒有放大足夠的倍數(shù)，單片機(jī)最后沒有檢測到脈搏的信號(hào)。解決：經(jīng)過查找相關(guān)資料，確定脈搏信號(hào)的幅值范圍后，增加放大器的放大倍數(shù)就解決問題。 結(jié) 論通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了不少課本上沒有的知識(shí)，也鍛煉了自己的動(dòng)手能力，將以前學(xué)過的零散的知識(shí)串到一起。經(jīng)過我長時(shí)間的設(shè)計(jì)及調(diào)試，本系統(tǒng)基本能實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的脈搏計(jì)的所有功能。不足之處有：1.硬件的穩(wěn)定性有待進(jìn)一步提高2.系統(tǒng)人性化還不足。我的綜合設(shè)