基于51單片機心設(shè)計率計脈搏儀

1、. 南 京 理 工 大 學畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)作 者:旗學 號:104913252049教學點:職業(yè)大學專 業(yè):電子工程題 目:基于51單片機心率計買博儀設(shè)計講師方小坤指導者：朱海星副教授評閱者： 2015年4月南 京 理 工 大 學畢業(yè)設(shè)計（論文）評語學生旗班級、學號：13級、104913252065題 目：基于51單片機設(shè)計心率計脈搏儀綜合成績：指導者評語：該同學能在老師的嚴格要求下順利完成整個畢業(yè)設(shè)計工作、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單片機設(shè)計心率計脈搏儀，具有實用性，能夠提供大學生一個創(chuàng)新的平臺。該同學在此次設(shè)計中充分應(yīng)用單片機的軟硬件資源，加強綜合性

2、，提高了設(shè)計的復雜性。程序能正確的運行，論文的規(guī)化符合要求，論文的邏輯性和科學性基本合理。在設(shè)計過程中，該同學表現(xiàn)出良好的學習作風，比較扎實的基本理論。課題有一定的實用價值和現(xiàn)實意義，設(shè)計的基本任務(wù)和要求初步達到。建議成績?yōu)榱己?。可以提交答辯。 指導者(簽字)： 2015年5月7日畢業(yè)設(shè)計（論文）評語評閱者評語：同意指導教師的意見。該生能夠按時完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)，課題新穎，設(shè)計所用知識點多，具有實用性，難度適中。整個設(shè)計有一定的工作量，成果完成情況良好。論文等提交的材料格式規(guī)，條理清楚，論述正確，文字通順，書寫工整。設(shè)計資料完備、整潔、正確。同意答辯，建議成績?yōu)榱己谩?評閱者(簽字)： 2015

3、年5月9日答辯委員會（小組）評語： 答辯委員會（小組）負責人(簽字)： 2015年5月10日. v.畢業(yè)設(shè)計說明書（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，可以對人體的健康進行檢查，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)計了一種基于51單片機的脈搏測量儀。系統(tǒng)以STC89C52單片機為核心，以光電傳感器利用單片機系統(tǒng)部定時器來計算時間，由光電傳感器感應(yīng)產(chǎn)生信號，單片機通過對信號累加得到脈搏跳動次數(shù)，時間由定時器定時而得。系統(tǒng)運行中可以通過觀察指示燈閃爍，若均勻閃爍說明測量值準確。系統(tǒng)停止運行時，能夠顯示總的脈搏次數(shù)

4、和時間。經(jīng)測試，系統(tǒng)工作正常，達到設(shè)計要求。本設(shè)計利用紅外光電傳感器產(chǎn)生脈沖信號，經(jīng)過放大整形后，輸入單片機進行相應(yīng)的控制，從而測量出一分鐘的脈搏跳動次數(shù)，快捷方便。系統(tǒng)可以供用戶測量當時的脈搏次數(shù)，同時還可以設(shè)定上限次數(shù)和下限次數(shù)，當測量的圍超過設(shè)定的圍則驅(qū)動蜂鳴器報警提醒，除此外用戶還可以設(shè)定每天鬧鐘提醒測量，時間可以自行設(shè)定，結(jié)果最終可以把采集到的脈搏信號顯示在LCD1602上。關(guān)鍵詞 STC89C52 脈搏測量儀 LCD顯示器 光電傳感器. v.畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）外文摘要Title Design of pulse measuring instrument based on sing

5、le Chip AbstractPulse 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 photoe

6、lectric sensor, 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 acc

7、urate measuring 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

8、 corresponding 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 s

9、et the upper limit 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.occu

10、rring. Keywords STC89C52 photos ens or LCD display Pulse measuring instrument. v.目 次 1 緒論21.1 國外心率計脈搏儀系統(tǒng)研究現(xiàn)狀21.2 該論文的主要容22總體方案的論證與設(shè)計22.1 系統(tǒng)整體設(shè)計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63.1 主控模塊63.2 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計83.3 LCD顯示電路模塊設(shè)計83.4 液晶顯示電路103.5 光電傳感器電路模塊設(shè)計113.6 傳感器簡介113.7 濾波電路123.8 放大整形電路133.9

11、整體電路圖134 系統(tǒng)軟件設(shè)計154.1 主程序設(shè)計154.2子程序設(shè)計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 231 緒論1.1 國外心率計脈搏儀系統(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的次數(shù), 它不僅是反映心臟功能強弱的重要標志，也是反映人體運動強度的生理指標。自公元三世紀我國最早的脈學專著脈經(jīng)問世以來，脈學理論得到不斷的發(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)學中最具特色的一項診斷方法，其歷史悠久，

12、容豐富，是中醫(yī)“整體觀念”、“辨證論證”的基本精神的體現(xiàn)與應(yīng)用。進入21世紀以來，科技不斷的發(fā)展，電子產(chǎn)品越來越多，系統(tǒng)的價格越來越便宜；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化和智能化。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，脈搏測量技術(shù)也越來越先進，對脈搏的測量精度也越來越高，國外先后研制了不同類型的脈搏測量儀，而其中關(guān)鍵是對脈搏傳感器的研究。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，國醫(yī)院也有引進此類設(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)療機構(gòu)中，成本

13、高，檢測費用高，功能局限于檢測，不能夠滿足患者隨時隨地的檢測的需要。1.2 該論文的主要容該論文所做的設(shè)計是針對心率計脈搏儀的功能問題，力圖解決測量方便、快捷、準確等方面的問題。脈搏測量在有脈搏時遮擋光線，無脈搏時透光強，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，可以對人體的健康進行檢查，通常被用于保健中心和醫(yī)院。系統(tǒng)可以供用戶測量當時的脈搏次數(shù)，同時還可以設(shè)定上限次數(shù)和下限次數(shù)，當測量的圍超過設(shè)定的圍則驅(qū)動蜂鳴器報警提醒，除此外用戶還可以設(shè)定每天鬧鐘提醒測量，時間可以自行設(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)學界的重視。系統(tǒng)以

14、STC89C52單片機為核心，以光電傳感器利用單片機系統(tǒng)部定時器來計算時間，由光電傳感器感應(yīng)產(chǎn)生信號，單片機通過對信號累加得到脈搏跳動次數(shù)，時間由定時器定時而得。系統(tǒng)運行中可以通過觀察指示燈閃爍，若均勻閃爍說明測量值準確。脈搏波所呈現(xiàn)出的形態(tài)(波形)、強度(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,但人體的生物信號多屬于強噪聲背景下的低頻的弱信號, 脈搏波信號更是低頻微弱的非電生理信號, 必需經(jīng)過放大和后級濾波以滿足采集的要求。2 總體方案的論證與設(shè)計2.1 系統(tǒng)整體設(shè)計心率計的總體設(shè)計電路框圖如圖2-1所示，主要包括光電傳感

15、器、放大電路、比較電路、轉(zhuǎn)換電路、單片機處理電路和顯示電路，用其5V的電源。圖2.1 總體設(shè)計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)生波動性的變化，這樣也完成了將光敏三極管轉(zhuǎn)換為電壓信號，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)必須為信號處理電路提供電源。檢測到的信號經(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的傳遞

16、。比較電路：比較器是將一個模擬電壓信號與一個基準電壓相比較的電路。比較器的兩路輸入為模擬信號，輸出則為二進制信號，當輸入電壓的差值增大或減小時，其輸出保持恒定。運用比較電路的原理，對兩個或多個測量數(shù)據(jù)項進行比較，用來檢測測量結(jié)果是否精確。 A/D轉(zhuǎn)換電路：將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，方便其讀數(shù)。單片機處理電路：單片機處理電路是設(shè)計的核心電路，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：提供的單片機運行所需要的電壓。2.2主控模塊的選型和論證方案一：采用MSP430系列單片機，該單片機是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處理器。其部集成了很多模擬電路、

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

18、占用單片機口線少。但是由于數(shù)碼管動態(tài)掃描需要借助74LS164移位寄存器進行移位，該芯片在電路調(diào)試時往往有很多障礙，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大，可顯示大量文字，圖形，顯示多樣，清晰可見，對于本設(shè)計而言一個LCD1602的液晶屏即可，價格也還能接受，需要的借口線較多，但會給調(diào)試帶來諸多方便。所以本設(shè)計中方案三中的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，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)在受到某一方向的外力作用而發(fā)生形變（包

19、括彎曲和伸縮形變）時，由于部電荷的極化現(xiàn)象，會在其表面產(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。方案二：采用光電傳感器提取人體脈搏信號，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，靜脈血的搏動相對動脈血是十分微弱的，可以忽略，因此可以認為光透過手指后的變化僅由動脈血的充盈而引起，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將可以間接測量到人體的脈搏信號。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。3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3.1 主控模塊主控模塊模塊在整個系統(tǒng)中起著統(tǒng)籌的

20、作用，需要檢測鍵盤等各種參數(shù)，同時驅(qū)動液晶顯示相關(guān)參數(shù)，在這里我們選用了51系列單片機中的STC89C52單片機作為系統(tǒng)的主控芯片。 本設(shè)計采用STC89C52用于設(shè)計，STC89C52有40個引腳，4個8位并行I/O口，1個全雙工異步串行口，同時含5個中斷源，2個優(yōu)先級，3個16位定時/計數(shù)器。STC89C52的存儲器系統(tǒng)由4K的程序存儲器(掩膜ROM)，和128B的數(shù)據(jù)存儲器(RAM)組成。 STC89C52單片機的基本組成框圖見圖3.1所示。圖3.1 STC89C52基本組成框圖STC89C52單片機主要特性1. 一個8 位的微處理器(CPU)。2. 片數(shù)據(jù)存儲器RAM(128B)，用以

21、存放可以讀寫的數(shù)據(jù)，如運算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等，SST89 系列單片機最多提供1K 的RAM。3. 片程序存儲器ROM(4KB)，用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格。但也有一些單片機部不帶ROM/EPROM，如8031，8032，80C31 等。目前單片機的發(fā)展趨勢是將RAM 和ROM 都集成在單片機里面，這樣既方便了用戶進行設(shè)計又提高了系統(tǒng)的抗干擾性。SST 公司推出的89 系列單片機分別集成了16K、32K、64K Flash 存儲器，可供用戶根據(jù)需要選用。4. 四個8 位并行I/O 接口P0-P3，每個口既可以用作輸入，也可以用作輸出。5. 兩個定時器/計數(shù)器，每個定時器

22、/計數(shù)器都可以設(shè)置成計數(shù)方式，用以對外部事件進行計數(shù)，也可以設(shè)置成定時方式，并可以根據(jù)計數(shù)或定時的結(jié)果實現(xiàn)計算機控制。為方便設(shè)計串行通信，目前的52 系列單片機都會提供3 個16 位定時器/計數(shù)器。6. 五個中斷源的中斷控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在新推出的單片機都不只5 個中斷源，例如SST89E58RD 就有9 個中斷源。7. 一個全雙工UART(通用異步接收發(fā)送器)的串行I/O 口，用于實現(xiàn)單片機之間或單機與微機之間的串行通信。8. 片振蕩器和時鐘產(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40MHz，因而大大的提高了指令的執(zhí)行速度。3.

23、2 單片機最小系統(tǒng)設(shè)計圖3.2為單片機最小系統(tǒng)電路圖，單片機最小系統(tǒng)有單片機、時鐘電路、復位電路組成，時鐘電路選用了12MHZ的晶振提供時鐘，作用為給單片機提供一個時間基準，其中執(zhí)行一條基本指令需要的時間為一個機器周期，單片機的復位電路，按下復位按鍵之后可以使單片機進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 單片機最小系統(tǒng)電路圖3.3 LCD顯示電路模塊設(shè)計由于本設(shè)計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)進行顯示。 液晶顯示器(LCD)英文全稱

24、為Liquid Crystal Display，它一種是采用了液晶控制透光度技術(shù)來實現(xiàn)色彩的顯示器。和CRT顯示器相比，LCD的優(yōu)點是很明顯的。由于通過控制是否透光來控制亮和暗，當色彩不變時，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16×2的字符型液晶顯示模塊。 點陣圖形式液晶由 M 行×N 列個顯示單元組成，假設(shè) LCD 顯示屏有64行，每行有 128列，每 8列對應(yīng) 1 個字節(jié)的 8 個位，即每行由 16 字節(jié)，共 16×8=128個點組成，屏上 64×

25、16 個顯示單元和顯示 RAM 區(qū) 1024 個字節(jié)相對應(yīng)，每一字節(jié)的容和屏上相應(yīng)位置的亮暗對應(yīng)。一個字符由 6×8 或 8×8點陣組成，即要找到和屏上某幾個位置對應(yīng)的顯示 RAM區(qū)的 8 個字節(jié)，并且要使每個字節(jié)的不同的位為1，其它的為0，為1的點亮，為0的點暗，這樣一來就組成某個字符。但對于帶字符發(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及每行的列數(shù)找出顯示 RAM對應(yīng)的地址，設(shè)立光標，在此送上該字符對應(yīng)的代碼即可。LCD1602液晶模塊采用HD44780控制器，hd44780具有簡單而功能較強的指令集，可以實現(xiàn)

26、字符移動，閃爍等功能，LM016L與單片機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8位寄存器，指令寄存器（IR）和數(shù)據(jù)寄存器（DR）忙標志（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)由部操作自動寫入DDRAM和CGRAM,或者暫存從DDRAM和CGRAM讀出的數(shù)據(jù)，BF為1時，液晶模塊處于部模式，不響應(yīng)外部操作指令和接受數(shù)據(jù)，DDTAM用來存儲顯示的字符，能存儲80個字符碼，CGROM由8位字符碼生成5*7點陣字符160

27、中和5*10點陣字符32種.8位字符編碼和字符的對應(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5*7點陣字符或者4個5*10點陣字符，AC可以存儲DDRAM和CGRAM的地址，如果地址碼隨指令寫入IR,則IR自動把地址碼裝入AC，同時選擇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3.4 液晶顯示電路如圖3.4所示,用STC8

28、9C52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，R/W是讀寫信號，RS是寄存器選擇信號本模塊設(shè)計要點如下：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點陣，然后設(shè)置為整體顯示，取消光標和字體閃爍,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個字符數(shù)組，一個顯示字符，另一個顯示電壓數(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.首先取一個要顯示的字符或數(shù)據(jù)送到LCD的顯示緩沖區(qū)，程序延時2.5ms,判斷是否夠顯示的個數(shù)，不夠則地址加

29、一取下一個要顯示的字符或數(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)計此部分電路的功能是由傳感器將脈搏信號轉(zhuǎn)換為電信號，一般為幾十毫伏，必須加以放大，以達到整形電路所需的電壓，一般為幾伏。放大后的信號波形是不規(guī)則的脈沖信號，因此必須加以濾波整形，整形電路的輸出電壓應(yīng)滿足計數(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情況，把脈搏跳動轉(zhuǎn)換為電信號，其原理電路如圖3.6所示。圖3.6傳感器信號調(diào)節(jié)原理電路如圖3.6中，紅

30、外管VD采用ST188。用+5V電源供電，R1取150，R2取33k,當人把手指放在發(fā)光二極管和光電二極管之間的時候，光電二極管接收到的信號會隨人脈搏強度的變化而變化。3.7 濾波電路圖3.7 放大濾波電路圖3.7為脈搏計的放大濾波信號，由于脈搏信號輸出的信號十分微弱，一般在uV級別，除此外輸出的信號一般會伴隨很大的噪聲干擾，因此在這里用LM358搭建起一個放大和濾波電路。3.8 放大整形電路經(jīng)過放大濾波后的脈搏信號仍是不規(guī)則的脈沖信號，且有低頻干擾，仍不滿足計數(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，其目的是為了提高抗干擾能力。集成運放采用了LM358，除此外L

31、M358還接上了一個LED用作指示脈搏跳動的狀態(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4.1 主程序設(shè)計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，單片機上電后先進行初始化，清楚一些參數(shù)的初值，然后等待用戶按下對應(yīng)的按鍵并進入對應(yīng)的功能，當用戶按下測量按鍵的時候流程如圖4.1(c)所示，單片機通過定時15s測量人體的脈搏次數(shù)流程如圖4.1(b)所示，然后再換算出對應(yīng)的真實的脈搏次數(shù)再在液晶屏幕上顯示流程如圖4.1(a)所示，當用戶按下設(shè)置脈搏圍設(shè)定按鍵后，單片機根

32、據(jù)用戶按下的按鍵進行增加或減少圍。4.2子程序設(shè)計圖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、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在的完整開發(fā)方案。它具有編譯時間短、可產(chǎn)生最少的代碼量、支持浮點和長整數(shù)、重入和遞歸等特點。具有以下優(yōu)點:1、Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，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、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)

33、試工具，全Windows界面。3、Keil C51單片機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、仿真等整個開發(fā)流程。使用獨立的Keil仿真器時的注意事項:1、仿真器標配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、仿真器上的復位按鈕只復位仿真芯片，不復位目標系統(tǒng)。3、仿真芯片的31腳（/EA）已接至高電平，所以仿真時只能使用片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展有外部ROM（其CPU的/EA引腳接至低電平）的目標系統(tǒng)中使用。5.2 keil軟件調(diào)試過程及結(jié)果Keil進行軟件

34、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，注意保存時必須在文件名后加上擴展名.c。然后選擇菜單Project-New Project，建立新工程并保存，工程保存后會立即彈出一個設(shè)備選擇對話框，如圖5.1所示，選擇C8051F310單片機的型號后點確定返回主界面。圖5.1 選取單片機型號這時工程管理窗口的文件頁（Files）會出現(xiàn)“Target1”，將其前面+號展開，接著選擇Source Group1，右擊鼠標彈出快捷菜

35、單，選擇“Add File to Group Source Group1”，出現(xiàn)一個對話框，加入源文件后點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)置對話框，共有8個選項卡，設(shè)置晶振頻率,在Debug選項卡中設(shè)置實驗仿真板等，如要寫片，還必須在Output選項卡中選中“Creat Hex Fi”；其它選項卡容一般可取默認值，如圖5.3所示。圖5.3 Target選項卡工程設(shè)置后按F7鍵進行編譯/匯編、連接以及產(chǎn)生目標文件。5.3 硬件調(diào)試基于單片機的脈

36、搏計系統(tǒng)是多功能的數(shù)字型設(shè)計，所以對于它的程序也較為復雜,所以在編寫程序和調(diào)試時出現(xiàn)了相對較多的問題。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,而且亮度不均勻。解決：首先對調(diào)用的延時進行逐漸修改，可以解決顯示閃動問題。其次，由于本作品使作動態(tài)掃描方式顯示的數(shù)字，動態(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，如果不在反回時屏蔽掉最后的附值，則會出現(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。問題2：當用戶按下按鍵的時候，單片機讀取的數(shù)值跟設(shè)定的數(shù)值不對。解決：重新檢查矩陣

37、鍵盤電路的連接，重新建立一個新的對應(yīng)關(guān)系。5.4 系統(tǒng)測試基于單片機的脈搏計系統(tǒng)的電路較大，對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誤，則會對檢測造成很大的不便，而且電路的交線較多，對于各種鋒利的引腳要注意處理，否則會刺破帶有包皮的導線，則會對電路造成短路現(xiàn)象。在本脈搏計的設(shè)計調(diào)試中遇到了很多的問題?；叵脒@些問題只要認真多思考都是可以避免的，以下為主要的問題： 問題1：最開始的時候以為單片機I/O口直接可以驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲，后來調(diào)試的時候久久不能出聲音。解決：經(jīng)過查找相關(guān)資料，知道揚聲器需要三極管來驅(qū)動，后來把三極管放大器加上系統(tǒng)便可以正常工作。 問題2：開始的時候由于沒想到脈搏信號十分微弱大概在uV級別，因此沒有放大足夠的倍數(shù)，單片機最后沒有檢測到脈搏的信號。解決：經(jīng)過查找相關(guān)資料，確定脈搏信號的幅值圍后，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，我學到了不少課本上沒有的知識，也鍛煉了自己的動手能力，將以前學過的零散的知識串