基于單片機的電子脈搏血壓計的設(shè)計說明

1、基于單片機的電子脈搏血壓計設(shè)計摘要在日常生活或醫(yī)學(xué)中，人們經(jīng)常通過測量脈搏的強弱和頻率來檢測身體的健康狀況，常用的方法是將動脈壓在人的手腕上，根據(jù)脈搏數(shù)數(shù)，這樣不僅測量時間長，精度不高。為了節(jié)省測量時間，一般不長時間使用脈率，而是在幾秒鐘內(nèi)測量脈率。本文介紹了一種基于STC89C52單片機的電子脈搏計。通過測量手腕動脈的壓力，將壓力轉(zhuǎn)換為電信號并致到微控制器。每分鐘的脈率可以在3秒內(nèi)準(zhǔn)確測量。 LED數(shù)碼管顯示，將脈沖波形通過串口致到PC，實時顯示脈沖波形。脈搏計是最常用的醫(yī)學(xué)檢查設(shè)備之一。實時準(zhǔn)確的脈搏測量廣泛應(yīng)用于日常生活、病人監(jiān)護、臨床治療和運動。脈沖測量包括瞬時脈沖測量和平均脈沖測量。

2、瞬時脈搏可以反映心率的快慢，也可以反映心率是否均勻；雖然平均脈搏測量只能反映心率的快慢，但記錄起來很方便。本文設(shè)計的電子脈搏計可以在測量過程中記錄和顯示這兩個參數(shù)。瞬時測量結(jié)果通過PC實時顯示，平均脈沖測量結(jié)果通過LED七段數(shù)碼管顯示。關(guān)鍵詞：STC89C52單片機脈沖串口目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc296867736 1 簡介1 HYPERLINK l _Toc296867737 2 整體設(shè)計理念 PAGEREF _Toc296867737 h 1 HYPERLINK l _Toc296867738 2.1 方案設(shè)計與選擇 PAGEREF _Toc2

3、96867738 h 1 HYPERLINK l _Toc296867739 2.1.1 總體流程圖 PAGEREF _Toc296867739 h 1 HYPERLINK l _Toc296867740 2.1.2 選項 PAGEREF _Toc296867740 h 1 HYPERLINK l _Toc296867741 2.2 整體電路圖 PAGEREF _Toc296867741 h 2 HYPERLINK l _Toc296867742 3 硬件電路結(jié)構(gòu)模塊 PAGEREF _Toc296867742 h 4 HYPERLINK l _Toc296867743 3.1 MCU PAG

4、EREF _Toc296867743 h 4的選擇 HYPERLINK l _Toc296867744 3.1.1 STC89C52引腳功能說明 PAGEREF _Toc296867744 h 4 HYPERLINK l _Toc296867745 3.1.2 振蕩電路 PAGEREF _Toc296867745 h 5 HYPERLINK l _Toc296867746 3.1.3 復(fù)位電路 PAGEREF _Toc296867746 h 5 HYPERLINK l _Toc296867747 3.2 AD轉(zhuǎn)換電路模塊 PAGEREF _Toc296867747 h 6 HYPERLINK

5、l _Toc296867748 3.2.1 ADC0809引腳功能 PAGEREF _Toc296867748 h 6 HYPERLINK l _Toc296867749 3.2.2 ADC0809主要特點 PAGEREF _Toc296867749 h 7 HYPERLINK l _Toc296867750 3.2.3 ADC0809工作流程 PAGEREF _Toc296867750 h 7 HYPERLINK l _Toc296867751 3.2.4 ADC0809與單片機接口電路 PAGEREF _Toc296867751 h 8 HYPERLINK l _Toc296867752

6、3.2.5 ADC0809連接PC PAGEREF _Toc296867752 h 9 HYPERLINK l _Toc296867753 3.3 傳感器的選擇 PAGEREF _Toc296867753 h 10 HYPERLINK l _Toc296867754 4 軟件編程 PAGEREF _Toc296867754 h 13 HYPERLINK l _Toc296867755 4.1 脈沖計數(shù)模塊的設(shè)計 PAGEREF _Toc296867755 h 13 HYPERLINK l _Toc296867756 4.1.1 脈沖計數(shù)程序的選擇 PAGEREF _Toc296867756 h

7、 13 HYPERLINK l _Toc296867757 4.1.2 脈沖計數(shù)碼設(shè)計 PAGEREF _Toc296867757 h 14 HYPERLINK l _Toc296867758 4.2 LED數(shù)碼管顯示模組設(shè)計 PAGEREF _Toc296867758 h 15 HYPERLINK l _Toc296867759 4.2.1 顯示模塊的選擇 PAGEREF _Toc296867759 h 15 HYPERLINK l _Toc296867760 4.2.2 LED數(shù)碼管與單片機的接口電路 PAGEREF _Toc296867760 h 16 HYPERLINK l _Toc2

8、96867761 4.2.3 LED數(shù)碼管驅(qū)動器設(shè)計 PAGEREF _Toc296867761 h 17 HYPERLINK l _Toc296867762 4.3 AD轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計 PAGEREF _Toc296867762 h 18 HYPERLINK l _Toc296867763 4.4 串口致編程 PAGEREF _Toc296867763 h 19 HYPERLINK l _Toc296867764 4.5 PC程序與界面設(shè)計 PAGEREF _Toc296867764 h 20 HYPERLINK l _Toc296867765 4.5.1 上位機程序設(shè)計 PAGEREF _

9、Toc296867765 h 20 HYPERLINK l _Toc296867766 4.5.2 上位機接口設(shè)計 PAGEREF _Toc296867766 h 21 HYPERLINK l _Toc296867767 4.6 擴展血壓計功能 PAGEREF _Toc296867767 h 22 HYPERLINK l _Toc296867768 5 軟硬件調(diào)試 PAGEREF _Toc296867768 h 23 HYPERLINK l _Toc296867769 6 結(jié)論 PAGEREF _Toc296867769 h 27 HYPERLINK l _Toc296867770 字 PAG

10、EREF _Toc296867770 h 28 HYPERLINK l _Toc296867771 參考文獻 PAGEREF _Toc296867771 h 29 HYPERLINK l _Toc296867772 附錄 PAGEREF _Toc296867772 h 301 簡介隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，心腦血管疾病的發(fā)病率和死亡率逐年上升，這就需要一種便捷的方法來衡量心腦血管疾病的健康狀況，能夠真實地測量心腦血管疾病的健康狀況。時間 觀察和評估人類健康。從古至今，中外醫(yī)學(xué)界都非常重視從脈搏波中提取人體的健康狀況，作為臨床診療的依據(jù)。世界上幾乎所有的民族都用脈搏作為診斷疾病的手

11、段，因為脈搏的搏動壓力比較明顯。脈搏波所顯示的波形、壓力強度、頻率和節(jié)律等綜合信息，可以在很大程度上反映人體心腦血管系統(tǒng)多種生理和病理狀況的健康狀況。用手直接觸摸脈搏測量誤差較大，無法實時觀察。如果使用電子測量儀，有利于準(zhǔn)確測量，也可以借助PC機進行高效、合理的判斷和分析。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，電子脈搏計必然向小型化、大眾化、智能化方向發(fā)展。脈搏計是最常用的醫(yī)學(xué)檢查設(shè)備之一。實時準(zhǔn)確的脈搏測量廣泛應(yīng)用于日常生活、病人監(jiān)護、臨床治療和運動。脈沖測量包括瞬時脈沖測量和平均脈沖測量。瞬時脈搏可以反映心率的快慢，也可以反映心率是否均勻；雖然平均脈搏測量只能反映心率的快慢，但記錄起來很方便。在本設(shè)計中

12、，這兩個參數(shù)在測量過程中都會被記錄和顯示，瞬時測量結(jié)果通過PC實時顯示，平均脈沖測量結(jié)果通過LED七段數(shù)碼管顯示。為了滿足人們生活的需要，本文設(shè)計了一種基于壓電傳感器的電子脈搏計，可以實現(xiàn)瞬時脈搏測量和平均脈搏測量，并以數(shù)字顯示測量結(jié)果。電子脈沖計具有誤差小、體積小、便于攜帶等特點。在家里有了這樣的脈搏計，就可以在日常生活中監(jiān)測自己和家人的心率變化，可以有效預(yù)防和控制各種疾病的發(fā)生和變化，達到日常保健的目的。測量范圍寬，測量精度高，顯示器采用三位小數(shù)顯示。設(shè)計思路是利用壓電傳感器將被測物體的脈搏跳動轉(zhuǎn)換成電信號，但由于信號比較微弱，需要經(jīng)過傳感器放大、整形、濾波，才能得到規(guī)律的脈搏波形。處理后

13、的信號經(jīng)單片機計數(shù)后，可通過譯碼電路直接從數(shù)碼管中讀出被測物的脈率。同時記錄每一次脈搏的間隔和強度，實時記錄并繪制曲線，并對數(shù)據(jù)進行分析。計時由參考時間生成電路完成。由STC89C52單片機組成的控制電路在硬件的作用下控制脈沖信號的放大、整形和倍頻，然后通過軟件進入計時計數(shù)器。基于單片機的電子脈搏計的優(yōu)點是制造簡單、使用元件少、工作穩(wěn)定可靠、顯示直觀、誤差小于1%、成本低、節(jié)能。2 整體設(shè)計思路2.1 方案設(shè)計與選擇2.1.1總體流程圖設(shè)計的總體流程圖如圖2-1所示：信號采集信號采集放大整形單片機模數(shù)變換數(shù)碼管顯示上位機顯示圖2-1總體流程圖2.1.2計劃選擇計劃一：1、信號采集脈沖傳感器將脈

14、沖壓力信號轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的電信號。2.放大電路將傳感器采集到的微弱電流和電壓放大，可以通過輸入阻抗高的非門放大。3、低通濾波 空氣中的高頻信號對信號采集有影響，需要濾除，只讓低頻脈沖信號通過。采集脈沖信號時氣流工頻干擾最大。根據(jù)有源濾波的原理，在輸入和輸出之間并聯(lián)一個電容作為直流偏置電阻連接到非門。4.整形電路可以使用一個由兩個非門組成的施密特觸發(fā)器對放大后的信號進行整形。5、計數(shù)、譯碼、顯示用于讀出脈率，并由數(shù)碼管以十進制數(shù)的形式顯示。場景二：1、信號采集脈沖傳感器將脈沖壓力信號轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的電信號。2、放大電路采用普通運算放大器放大。為了滿足高輸入阻抗的要求，采用同相放大。3、低通濾波

15、在運放的反饋電阻上并聯(lián)一個電容，達到濾波的效果。運算放大電路組成的單限比較器進行脈沖整形。場景 3：1、信號采集放大與方案一和方案二不同，信號采集和放大由MB-4傳感器實現(xiàn)。傳感器不僅可以將壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號，還可以通過傳感器電路將信號轉(zhuǎn)換。放大輸出。2.波形整形由于單片機中斷不識別脈搏波，放大后的信號通過555芯片構(gòu)造的施密特觸發(fā)器，將放大后的脈搏波轉(zhuǎn)換成單片機實現(xiàn)的方波信號芯片微型計算機。3、模數(shù)轉(zhuǎn)換 將信號送入模數(shù)轉(zhuǎn)換后，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送至單片機，為上位機的波形顯示部分做準(zhǔn)備.4、數(shù)碼管顯示用于讀出脈率，由數(shù)碼管以十進制數(shù)的形式顯示。從以上方案的對比觀察可以得出，方案3中傳感

16、器的選擇簡單易行，為外圍電路節(jié)省了大量空間，減小了整體電路的體積，更便攜的。如果價格合適，是最優(yōu)方案選擇。波形整形部分，方案3中由555個定時器組成的施密特觸發(fā)器，電路結(jié)構(gòu)簡單易行，與前兩種方案相比，降低了電路器件的復(fù)雜度。采用數(shù)碼管顯示，節(jié)省設(shè)計成本，可實現(xiàn)實時顯示功能。綜合考慮，選擇方案3的整體設(shè)計思路進行設(shè)計。2. 2 整體電路圖整體電路圖如圖2-2所示：圖2-2整體電路圖單片機P1端口的管腳分別與LED數(shù)碼管的八段碼顯示控制端相連，構(gòu)成片選控制端。單片機的P3.3P3.5管腳分別與LED數(shù)碼管相連。選擇控制端，當(dāng)程序控制單片機致相應(yīng)的字符時，數(shù)碼管會相應(yīng)地亮起，從而實現(xiàn)每分鐘脈沖數(shù)的顯

17、示，這就是顯示模塊的設(shè)計。ADDA、ADDB、ADDC 3位地址輸入線接地，即選擇IN0通道，通過IN0通道輸入模擬信號；時鐘控制信號通過CLOCK端口輸入，時鐘頻率選擇為500kHz； A/D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端START與單片機的P2.4引腳相連；數(shù)據(jù)輸出內(nèi)容信號輸入端OE與單片機的P2.5引腳相連，通過單片機的P2.4和P2.5引腳控制ADC0809芯片。轉(zhuǎn)換完成后，數(shù)據(jù)通過ADC0809的OUT1-OUT8引腳送到單片機的P0.0-P0.7引腳進行處理。整體電路框圖采用信號發(fā)生器代替?zhèn)鞲衅髂M采集到的信號，并一路致到單片機。經(jīng)單片機處理后送入LED數(shù)碼管顯示每分鐘脈率。一路到ADC080

18、9芯片進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的信號送入單片機，經(jīng)單片機處理后送上位機顯示脈搏波實時波形。3 硬件電路結(jié)構(gòu)模塊3.1單片機的選擇考慮到單片機是整個電路設(shè)計的核心工作單元，選擇STC89C52型號的單片機作為總處理器。 STC 89C52是一款低壓、高性能的CMOS8微處理器，帶有8K字節(jié)的閃存可編程和可擦除只讀存儲器（FPEROM-Flash Programable and Erasable Read Only Memory），俗稱單片機。該器件采用 ATMEL高密度非易失性存儲器制造技術(shù)制造，并與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) MCS-51 指令集和輸出引腳兼容。芯片管腳圖如下圖3-1所示：圖3- 1 STC89C

19、52芯片管腳圖STC 89C52：兼容MCS51命令系統(tǒng)， 32個雙向I/O口， 3個16位可編程定時器/計數(shù)器中斷， 2個串行中斷， 2個外部中斷源， 2個讀寫中斷線，低功耗空閑和掉電模式、8K可重寫Flash ROM 、 256x8bit RAM 、時鐘頻率0至24MHz 、可編程UART串行通道、共6個中斷源、 3級加密位、軟件設(shè)置休眠和喚醒功能。3.1.1STC89C52引腳功能說明1 、可編程輸入/輸出引腳：STC 89C52單片機有4組8位可編程I/O口，分別為P0、P1、P2、P3。每個端口有 8 個引腳，共 32 個引腳。P0口： 8位雙向I/O口線，命名為P0.0P0.7 。

20、P1口：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，命名為P1.0P1.7 。P2口：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，命名為P2.0P2.7 。P3口：8位準(zhǔn)雙向I/O口線，命名為P3.0P3.7 。2.控制引腳：RST/VPP：復(fù)位引腳，高電平2個機器周期將復(fù)位單片機，ALE/PROG：地址鎖存使能信號，PSEN：外部存儲器讀選通信號，EA/VPP：外部選通信號程序存儲器，接低電平時從外部程序存儲器讀取指令，接高電平時從內(nèi)部程序存儲器讀取指令。3 、外部晶振管腳：XTAL1：芯片振蕩電路輸入端，XTAL2：芯片振蕩電路輸出端。4.電源引腳：VCC：電源輸入，接+5V電源，GND：地線11 。3.1.2振蕩電路單片機的時鐘信

21、號由內(nèi)部振蕩電路產(chǎn)生。振蕩電路如圖 3-2 所示：圖3-2 振蕩電路本系統(tǒng)選用的晶振頻率為12MHz，電容選用30pF。計算得出單片機的工作機周期為1s 。3.1.3復(fù)位電路復(fù)位是微控制器的初始化操作。它的主要作用是將PC初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)系統(tǒng)因程序運行錯誤或操作錯誤而處于死鎖狀態(tài)時，要想擺脫困境，還需要按下復(fù)位鍵重新啟動。 RST 引腳是復(fù)位信號的輸入。復(fù)位信號為高電平有效，其有效時間應(yīng)持續(xù)兩個機器周期以上。如果使用頻率為 12MHz 的晶振，復(fù)位信號持續(xù)時間應(yīng)超過 2 s才能完成復(fù)位操作1 。復(fù)位操作有兩種方式：上電自

22、動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位。上電自動復(fù)位是通過對外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。按鍵手動復(fù)位有兩種方式：電平方式和脈沖方式。其中，按鍵電平復(fù)位是通過一個電阻將復(fù)位端與Vcc電源相連實現(xiàn)的，按鍵脈沖復(fù)位是利用RC差分電路產(chǎn)生的正脈沖實現(xiàn)的。按鍵電平復(fù)位電路如圖 3-3 所示。顯示：圖3-3按鍵電平復(fù)位電路上述電路圖中的電容和電阻參數(shù)適用于12MHz晶振，可以保證復(fù)位信號的高電平持續(xù)時間大于2個機器周期。本系統(tǒng)的復(fù)位電路采用按鍵級復(fù)位方式。當(dāng)系統(tǒng)因程序運行錯誤或操作錯誤而處于死鎖狀態(tài)時，此方法無需重新上電，只需按下按鈕即可復(fù)位，操作簡單。3.2 AD轉(zhuǎn)換電路模塊AD轉(zhuǎn)換是模數(shù)轉(zhuǎn)換，即將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字

23、信號供計算機處理。目前在單片機系統(tǒng)中廣泛使用的主要有積分型、逐次比較型、并聯(lián)比較型/串并聯(lián)型、sigma-delta調(diào)制型、電容陣列逐次比較型、電壓頻率轉(zhuǎn)換型等。 .具體使用的芯片型號為逐次比較ADC0809、AD574A和雙積分AD轉(zhuǎn)換器MC14433?？紤]到轉(zhuǎn)換精度、速度和芯片價格，本設(shè)計采用ADC0809。 ADC0809是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的8通道、8位逐次逼近型AD轉(zhuǎn)換器。它的部分有一個8通道多路復(fù)用器，可以根據(jù)地址碼鎖存解碼后的信號，只選擇8通道模擬輸入信號之一進行AD轉(zhuǎn)換。 ADC0809是國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的8位通用AD芯片。 ADC0809芯片有28個引腳，采用雙列直插式封裝

24、。3.2.1ADC0809引腳功能各個引腳的功能描述如下：IN0IN7：8個模擬量輸入端子。D0D8：8 位數(shù)字輸出端子。ADDA、ADDB、ADDC：3 位地址輸入線，用于選通 8 個模擬輸入之一。START：A/D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入正脈沖啟動，脈沖上升沿復(fù)位ADC 0809，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換。EOC：A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端，A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時，該端輸出高電平，轉(zhuǎn)換過程中始終為低電平。OE：數(shù)據(jù)輸出使能信號輸入端，高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，向此端輸入高電平，打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLK：時鐘脈沖輸入端。時鐘頻率要求不高于 640KHZ。REF+、REF- ：參考電壓

25、。V cc ：電源，單 +5V，GND：接地13 。3.2.2ADC0809的主要特點ADC0809主要特點：8個輸入通道，8位A/D轉(zhuǎn)換器，即分辨率為8位，帶轉(zhuǎn)換啟?？刂贫耍瑫r鐘640kHz時轉(zhuǎn)換時間100s，時鐘130s時鐘為500kHz時，+5V單電源供電，模擬輸入電壓范圍0+5V，無需調(diào)零和滿量程校準(zhǔn)，工作溫度范圍-40+85攝氏度，低功耗，約15mW .3.2.3ADC0809工作流程首先，輸入 3 位地址并使 ALE=1 以將地址存儲在地址鎖存器中。該地址被解碼以選通比較器的 8 個模擬輸入之一。 START 的上升沿將重置逐次逼近寄存器。 A/D 轉(zhuǎn)換在下降沿啟動，之后 EOC

26、輸出信號變?yōu)榈碗娖?，表示轉(zhuǎn)換正在進行中。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，表示A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，得到的數(shù)據(jù)已經(jīng)存入鎖存器。該信號可用作中斷請求。當(dāng)OE輸入為高電平時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳輸 A/D 轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)應(yīng)傳輸?shù)絾纹瑱C進行處理。數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵問題是如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換完成，因為只有在確認(rèn)完成后，才能進行傳輸。為此，可以通過以下三種方式來確認(rèn)AD轉(zhuǎn)換是否完成12 。1 .準(zhǔn)時交貨對于 A/D 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時間是已知的并且是固定的技術(shù)指標(biāo)。例如ADC0809的時鐘頻率為500kHz時，轉(zhuǎn)換時間為128s，相當(dāng)于一個12MHz MCS-51單片機總共128

27、個機器周期。可相應(yīng)設(shè)計一個延時子程序，在A/D轉(zhuǎn)換啟動后調(diào)用該子程序。當(dāng)延遲時間到達時，可以確定轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成，然后可以進行數(shù)據(jù)傳輸。2 .查詢方式A/D轉(zhuǎn)換芯片可以使用表示轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號，如ADC0809的EOC端。因此，可以通過查詢方式查詢EOC的狀態(tài)，判斷是否轉(zhuǎn)換完成，然后進行數(shù)據(jù)傳輸。3 .中斷模式使用轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號 (EOC) 作為中斷請求信號，以中斷模式傳輸數(shù)據(jù)。本設(shè)計采用獨立通道，定時傳輸方式， ADDA、ADDB、ADDC 3位地址輸入線接地，即IN0通道用于輸入模擬信號，ADC0809轉(zhuǎn)換完成后，數(shù)字信號為通過定時傳輸傳送到單片機進行數(shù)據(jù)處理，再由單片機進行數(shù)據(jù)處理。數(shù)

28、據(jù)經(jīng)過MAX232電平轉(zhuǎn)換后致到PC的串口，PC根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)通過VB接口實時繪制波形。3.2.4ADC0809與MCU接口電路由于proteus仿真軟件不支持ADC0809芯片仿真，所以使用ADC0808芯片代替ADC0809。其功能特性與ADC0809芯片相同。 ADC0808芯片用于軟件仿真，ADC0809芯片用于實際硬件電路。無論是仿真還是實際硬件，與單片機接口電路都是一樣的，ADC0808與單片機的接口電路如圖3-4所示：圖3-4 ADC0808 與單片機接口電路圖3.4接口電路可以看出： ADDA、ADDB、ADDC 3位地址輸入線均接地，即選擇IN0通道，通過IN0通道輸入模擬

29、信號；時鐘控制信號通過CLOCK端口輸入，時鐘頻率選擇為500kHz； A/ D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端START與單片機的P2.4端口相連；數(shù)據(jù)輸出使能信號輸入端OE與單片機的P2.5端口相連，通過單片機的P2.4和P2.5端口控制ADC0809芯片。轉(zhuǎn)換完成后，數(shù)據(jù)通過ADC0809的OUT1-OUT8端口送到單片機的P0.0-P0.7進行處理。3.2.5 ADC0809 連接電腦本設(shè)計要求單片機與PC機之間進行實時通信。 PC 基本上配備了 RS-232 異步通信適配器板。它的主要工作器件是可編程UART芯片，它使PC能夠與其他具有標(biāo)準(zhǔn)RS-232串行通信接口的其他設(shè)備進行通信。 STC89C

30、52單片機本身有全雙工串口，但其串口為TTL電平，需要外接TTL-RS-232電平轉(zhuǎn)換器將單片機的串口與單片機的RS-232串口相連個人電腦。連接，這樣就可以形成一個簡單的串行通信接口。由于PC機的RS-232邏輯電平與單片機的TTL電平不兼容，為了實現(xiàn)單片機與PC機的通信，必須進行電平轉(zhuǎn)換。因此，本設(shè)計采用美國MAXIM公司生產(chǎn)的MAX232芯片。常用的串口電平轉(zhuǎn)換器。 PC的串口輸出電壓可高達12V。如果直接接單片機，會燒壞芯片，所以必須借助MAX232芯片進行相應(yīng)的電平轉(zhuǎn)換。 MAX232芯片采用+5V電源供電。此外，還需要幾個外部電容來完成從TTL電平到RS-232電平的轉(zhuǎn)換。只需連接

31、STC89C52單片機的RXD和TXD引腳即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸12 。 MAX232芯片、單片機和串口的電路連接圖如圖3-5所示：圖3-5MAX232接口電路在實際焊接過程中，一定要小心。一定要看好管腳號和硬件管腳。否則，在硬件焊接的時候，在調(diào)試過程中會遇到很多意想不到的問題，不僅要花很長時間去檢查。究竟出了什么問題以及如何修改它，結(jié)果并不理想。調(diào)試硬件時，串口收不到數(shù)據(jù)。經(jīng)過多次修改程序和硬件電路檢查，終于發(fā)現(xiàn)MAX232的管腳和串口錯接在8號管腳上，造成以后很多不必要的工作量，白白浪費了。時間和精力都被浪費了，所以工作中需要認(rèn)真仔細的態(tài)度。3.3 傳感器的選擇本設(shè)計的關(guān)鍵點是信號的采集。信號采

32、集可分為壓電信號采集或光電信號采集。由于光電信號采集誤差較大，系統(tǒng)可控性較低，成本較高。因此本設(shè)計采用壓電傳感器來獲取信號。所考慮的壓電傳感器有壓電薄膜傳感器、壓電陶瓷、HK-2000系列脈搏傳感器、MB-4脈搏波傳感器和SC0073微型脈搏傳感器。SC0073微型動態(tài)脈沖微壓傳感器主要性能指標(biāo)如下：壓力范圍：1Kpa靈敏度：0.2mv/pa非線性：1% FS頻率響應(yīng)：11000HZ標(biāo)準(zhǔn)工作電壓：3V (DC)擴展工作電壓：1.56V (DC)標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載電阻：10K擴展電阻：5K20K尺寸：SC0073-A F12.7 X 7.6從以上性能指標(biāo)可以看出，SC0073微型動態(tài)脈搏微壓傳感器具有較高

33、的靈敏度、較好的非線性、較寬的頻響范圍，但如果人體脈搏低于每分鐘60次，脈搏可能不會被檢測到。信號，擴展的工作電壓可以匹配單片機的工作電壓，節(jié)省了另一個獨立的工作電源。體積小巧輕便，價格在60元左右。一般來說，除了測量脈搏周長有點不足。性能的所有其他方面都值得考慮。性能指標(biāo)如下：電源電壓：312VDC壓力范圍：-50+300mmHg過載：100次輸出高電平：大于VCC-1.5V輸出低電平：小于0.2VHK-2000A一體式脈搏傳感器采用高度集成的工藝，將力敏元件PVDF壓電膜、靈敏度溫度補償元件、溫度傳感元件和信號調(diào)理電路集成到傳感器中。脈沖波動一次輸出一個正脈沖。本產(chǎn)品可用于脈搏檢測，主要用

34、于運動健身器材中的心率檢測。具有靈敏度高、抗干擾能力強、過載能力大、一致性好、性能穩(wěn)定可靠、使用壽命長等特點。價格在100元左右。HK-2000B一體式脈搏傳感器性能指標(biāo)如下：電源電壓：56VDC壓力范圍：-50+300mmHg靈敏度：2000uV/mmHg靈敏度溫度系數(shù)：110-4/準(zhǔn)確度：0.5%重復(fù)性：0.5%滯后：0.5%過載：100次HK-2000B一體式脈搏傳感器采用高度集成工藝，將力敏元件PVDF壓電膜、靈敏度溫度補償元件、感溫元件、信號調(diào)理電路集成到傳感器中。主要用于無創(chuàng)心血管檢測、中醫(yī)脈象診斷。具有靈敏度高、抗干擾能力強、過載能力大、一致性好、性能穩(wěn)定可靠、使用壽命長等特點。

35、價格在240元左右。HK-2000C一體式數(shù)字脈搏傳感器在HK-2000B一體式脈搏傳感器的基礎(chǔ)上增加了程控放大電路、基線調(diào)整電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和串行通訊電路，使其更加方便和快捷?？焖俟┯脩羰褂谩Ｐ阅苤笜?biāo)與HK-2000B一體式脈搏傳感器相同。價格在480元左右。MB-4脈搏波傳感器主要性能指標(biāo)如下：1 .頻率響應(yīng)：0.135Hz2 .靈敏度： 2mv/Pa（對于普通脈搏波信號，輸出幅度可達3 4 Vpp）3 .絕緣電阻： 1000M4 .輸出阻抗： 0;t-);LED數(shù)碼管以動態(tài)掃描方式顯示，需要相應(yīng)的動態(tài)掃描功能來控制。首先定義一個局部變量，通過局部變量的變化來控制LED數(shù)碼管的位選擇控

36、制端和段碼顯示控制。當(dāng)這些設(shè)置完成后，為了使被點亮的數(shù)碼管的時長滿足人的視覺暫留效果，需要調(diào)用延時子函數(shù)，使延時時間滿足要求。本設(shè)計中選擇的延遲時間為 1.5ms。具體流程如下：Scan() /LED數(shù)碼管掃描子函數(shù)uchar k; /定義局部變量kfor(k=0;k3;k+) /控制k顯示哪個數(shù)碼管discan=scan_conk; /位選擇控制位到P3端口DiSdata=dis_7顯示k; /字碼段數(shù)據(jù)位致到P1口延遲_我們（150）； /設(shè)置延遲時間為1.5ms4.3 AD轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計ADC0809芯片雖然可以同時用于8路信號輸入環(huán)路檢測，但本設(shè)計只使用單路進行信號轉(zhuǎn)換，因為這款芯片一般

37、價格實惠，所以選擇了這款芯片。在代碼設(shè)計中，采用時序傳輸方式，ADDA、ADDB、ADDC這三個地址輸入線全部接地，即IN0通道用于輸入模擬信號。 ADC0809轉(zhuǎn)換完成后，通過定時傳輸方式將數(shù)字信號傳輸?shù)絾纹瑱C進行數(shù)據(jù)處理。因為對于單向 A/D 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時間是已知且固定的。例如ADC0809的時鐘頻率為500kHz時，轉(zhuǎn)換時間為128s，相當(dāng)于一個12MHz MCS-51單片機總共128個機器周期?？上鄳?yīng)設(shè)計一個延時子程序，在A/D轉(zhuǎn)換啟動后調(diào)用該子程序。當(dāng)延遲時間到達時，可以確定轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成，然后可以進行數(shù)據(jù)傳輸。在程序代碼設(shè)計中，先將START置1，延時一段時間后復(fù)位主、次逼近寄存器，

38、再置START為0，開始AD轉(zhuǎn)換和延時，然后EOC輸出信號變低，表示轉(zhuǎn)換正在進行中。直到AD轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，表示AD轉(zhuǎn)換結(jié)束，轉(zhuǎn)換結(jié)果存入鎖存器，然后OE置1，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量為輸出到數(shù)據(jù)總線 上傳到P0口，P0口數(shù)據(jù)送到單片機的數(shù)據(jù)緩沖單元處理，然后OE置0，輸出三態(tài)門關(guān)閉。具體AD轉(zhuǎn)換子程序代碼如下：無效廣告（）無符號整數(shù)i ,j; /聲明局部變量i,j開始=1； /使其重置逐次逼近寄存器對于(i=0; i 5;i+); /延遲等待重置完成開始=0； /開始AD轉(zhuǎn)換并使EOC信號為低電平for( i =0; i 0;t-);scan() /LED掃描函數(shù)uchar

39、 k;for(k=0;k3;k+)discan=scan_conk； /控制位致到P3端口DiSdata=dis_7displayk;/數(shù)據(jù)位致到端口P1延遲_我們（150）；/* 串口初始化 */無效初始化序列（無效）TMOD|=0 x20； /定時器1，模式2，8位自動重載SCON|=0 x40； /串口工作模式1，8位異步通信模式PCON|=0 x00; /SMOD=1，表示數(shù)據(jù)傳輸速率翻倍TH1=0 xfd；TL1=0 xfd； /數(shù)據(jù)傳輸率：9600 fosc=11.0592MHzTR1=1；OE=1； /啟動定時器1 /* 向串口致一個字符 */無效致字符（無符號字符 x）SBUF

40、=x;而 (TI= 0 );TI = 0;Timer0() interrupt 1 /定時器T0中斷服務(wù)程序 mb=300000/n；n=0；void ex_int0() interrupt 0 /外部中斷0中斷服務(wù)程序n+;無效鼎石()TMOD|=0 x02; /工作模式T0選擇模式2計數(shù)TH0=T0H； /加載初始值TL0=T0L；PX0=1； / 外部中斷0為高優(yōu)先級中斷ET0=1； / 啟用 T0 溢出中斷EX0=1； / 啟用外部中斷 0 中斷TR0=1； /開始計時計數(shù)T0工作EA=1； / 所有中斷請求都打開main() /主函數(shù)無符號整數(shù) i,j;鼎石();init_serial();而（1）顯示2=mb%10；顯示1=(mb/10)%10;顯示0=(mb/100)%10；掃描（）;開始=1；