基于C51单片机的脉搏测量仪设计.doc

桂林电子科技大学课程设计（论文）报告用纸 第 9 页 共 27 页摘 要脉搏传感器采样脉搏信号，采用STC89C51单片机作为控制器，脉搏传感器输出方波传入单片机，单片机每接收一个脉冲波形，数码管就计数一次脉搏次数超限时用蜂鸣器报警三极管加大功率 ，驱动器件工作单片机软件设计，设置中断向量，编程执行关键词：STC89C51单片机、脉搏测量仪、软件设计Abstract:Pulse sensor sampling pulse signal, using STC89C51 MCU as controller, pulse sensor output square wave into single chip microcomputer chip, each receiving a pulse waveform, digital tube counting time. Pulse frequency overrun with buzzer alarm. The three transistor to increase power, driving device. MCU software design, set the interrupt vector, programming executive.Key words: STC89C51 monolithic integrated circuit. pulse measuring instrument. Software design.目 录引 言 11 系统方案选择与论证 11.1 任务 11.2 要求 11.3 系统基本方案 11.3.1各个部分电路的方案选择及论证 11.3.2系统各模块的最终方案 22.系统硬件设计 32.1单片机处理电路 32.1.1STC89C51系列单片机的主要性能特点 32.1.2C51系列单片机的基本组成 42.2 复位电路 62.2.1单片机复位电路 62.2.2测试复位电路 72.3 振荡电路 72.4 脉搏传感器部分 82.4.1HK-2000A 集成化脉搏传感器 82.4.2脉搏传感器接收电路 92.4.3电源电路 102.5显示报警部分 102.5.1数码管显示电路 102.5.2报警电路 113 软件设计 113.1 程序设计 113.2 程序调试 134结 论 18谢 辞 19参考文献 20附 录 21引 言 脉搏波所呈现出来的形态、强度、速率和节律等方面的综合信息，能反映出人体心血管系统中许多生理疾病的血流特征。

本系统采用STC89S51单片机为核心而制作的一种实用型脉搏测量仪采用HK-2000A 集成化脉搏传感器作为传感器对人体的脉搏心率警醒数据采集得到的信号送入STC89S51单片机进行处理单片机将采集到的脉搏心率在数码管上实时显示出来，同时还设置了脉搏测量仪的上下限报警电路本文首先描述本设计的整体思路，然后介绍各个部分设计中的细节问题，最后提出一些完善本设计的改进意见从脉搏波中提取人体的生理病理信息作为临床诊断和治疗的依据，历来都受到中外医学界的重视几乎世界上所有的民族都用过“摸脉”作为诊断疾病的手段脉搏波所呈现出的形态(波形)、强度(波幅)、速率(波速)和节律(周期)等方面的综合信息，在很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血流特征,因此对脉搏波采集和处理具有很高的医学价值和应用前景1 系统方案选择与论证1.1 任务 基于C51单片机的脉搏测量仪设计1.2 要求（1）通过脉搏传感器采样脉搏信号，设计脉搏波检测电路，通过数码管来显示脉搏次数2）将脉冲波送入单片机，采用单片机构成脉搏检测仪，要求实时脉搏次数对超限时用蜂鸣器报警1.3 系统基本方案根据题目的要求系统模块可以基本划分为：脉搏传感器部分、单片机处理电路部分及显示电路部分。

为实现各模块的功能，分别做了几种不同的设计方案病进行了论证1.3.1各个部分电路的方案选择及论证（1）脉搏传感器部分传感器又称为换能器、变换器等脉搏传感器是脉搏检测系统中重要的组成部分，其基本功能是将切脉压力和桡动脉搏动压力这样一些物理量(非电量)转换成为便于测量的电量脉搏传感器的精度、灵敏度、抗干扰能力及安装方式决定了脉搏测量精度，因此其选型对整个设计具有决定性的作用本设计中，采用HK-2000A 集成化脉搏传感器，HK-2000A 集成化脉搏传感器采用高度集成化工艺将 力敏元件(PVDF压电膜)、灵敏度温度补偿元件、感温元件、信号调理电路集成在传感器内压电式原理采集信号，模拟信号输出，输出同步于脉搏波动的脉冲信号，脉搏波动一次输出一正脉冲该产品可用于脉率检测，如运动、健身器材设备中的心率测试2）单片机选择51单片机是INTEL公司生产的它具有结构简单，价格便宜，易于开发的特点通用型，有总线扩展，有较强的位处理功能，有全双工异步串行通信口但是其功能相对较少，访问外部数据有瓶颈，作电压范围窄本设计中，单片机只需要对脉搏信号的波动频率进行测量、计算和显示，对单片机的要求不是很高而对51单片机，本人比较熟悉，所以，本设计中选择51单片机作为信息处理中心。

3）显示部分根据题目要求，设计出来的系统是可以设定报警的范围的对显示部分采用以下方案：采用数码管数码管具有功耗小、轻薄短小无辐射危险，简单方便等特点 1.3.2系统各模块的最终方案根据以上分析，结合器件和设备等因素，确定如下方案： 1. 采用STC89C51单片机作为控制器，分别对输入、显示、信号的处理和控制2. 传感器部分采用光HK-2000A 集成化脉搏传感器，该器件结构简单、可靠性高、抗干扰能力强 3. 显示用数码管显示实时脉搏数和蜂鸣器报警上下限数值数码管显示电路系统的基本框图如下图1.1所示 STC89C51单片机处理电路脉搏传感器电路震荡电路蜂鸣器报警电路复位电路 图1.1设计框图2.系统硬件设计2.1单片机处理电路STC89C51单片机单片机处理电路如图2.1所示图2.1单片机处理电路2.1.1STC89C51系列单片机的主要性能特点STC89C51系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰、高速、低功耗的单片机，指令代码与传统8051单片机完全兼容MCS－51的主要特点为：◆CPU为8位；◆片内带振荡器，频率范围为1.2~12MHz；◆片内带128字节的数据存储器；（RAM）◆片内带4KB的Flash程序存储器；（ROM）◆程序存储器的寻址空间为64KB；（需要扩展ROM）◆片外数据存储器的寻址空间为64KB；（需要扩展RAM）◆128位（16字节）用户位寻址空间；（在128个字节中）◆18个字节特殊功能寄存器SFR（MCS—52子系列为21个）；◆4个8位的并行I/O接口：P0、P1、P2、P3；◆2个16位定时器/计数器T0、T1；（MCS-52子系列为3个，T2）◆2个优先级别的5个中断源；（高、低2个）◆1个全双工的串行I/O接口，可多机通信；◆片内采用单总线结构；◆有较强的位处理能力；2.1.2C51系列单片机的基本组成图2.2框图图2.3 DIP管脚图AT89C51与51系列中各种型号芯片的引脚互相兼容。

目前多采用40只引脚双列直插，如图2.3所示 引脚按其功能可分为如下3类：【要熟练记住】①电源及时钟引脚—－VCC、VSS；XTAL1、XTAL2；②控制引脚—－、、、和；③I/O口引脚——P0、P1、P2、P3，为4个8位I/O口1. 电源引脚VSS（20脚）：接地，0V参考点VCC（40脚）：5V电源提供掉电、空闲、正常工作电压】图2.4总线分布2．外接晶体引脚XTAL1（19脚）：接外部晶体振荡器的一端当使用芯片内部时钟时，此脚用于外接石英晶体振荡器和微调电容；当使用外部时钟时，对于HMOS单片机，此引脚接地；对于CMOS单片机，此引脚作为外部振荡信号的输入端XTAL2（18脚）：接外部晶体振荡器的另一端，当使用芯片内部时钟时，此脚用于外接石英晶体振荡器和微调电容当使用外部时钟时，对于HMOS单片机，此引脚接外部振荡源；对于CMOS单片机，此引脚悬空不接89C51晶体振荡器频率可在6MHZ～40MHZ之间选择，常选6MHz或12MHz的石英晶体电容的值没有严格要求，但其取值对振荡器的频率输出的稳定性、大小、振荡电路起振速度稍有影响，C1、C2可在20pF~100pF之间选择当外接晶体振荡器时，电容可选30pF±10pF；外接陶瓷振荡器时，电容可选40pF±10pF。

3. 控制信号或与其它电源复用引脚（1）（9脚）：复位端当输入的复位信号持续2个以上机器周期（12个晶体振荡周期）高电平即为有效，用于完成单片机的复位初始化操作正常工作时，此脚电平应 ≤ 0.5V在VCC发生故障、降低到电平规定值掉电期间，此引脚可接备用电源VPD（电源范围5V±0.5V），由VPD向内部RAM供电，以保持内部RAM中的数据2）（30脚）：地址锁存使能ALE（Address Latch Enable）；PROG（Program）为CPU访问外部程序存储器或外部数据存储器提供地址锁存信号，将低8位地址锁存在片外的地址锁存器中引脚第二功能，对片内 Flash编程，为编程脉冲输入端3）（29脚）：（Programmer Saving ENable），外部程序存储器读选通信号在读外部程序存储器时有效（低电平），以实现外部程序存储器单元的读操作在访问外部数据存储器、访问内部程序存储器时无效4）（31脚）：（Enable Address/Voltage Pulse of Programming）访问程序存储控制信号当＝“0”时，表示读外部程序存储器只读取外部的程序存储器中的内容，读取的地址范围为0000H～FFFFH（64KB），片内的4KB Flash 程序存储器不起作用。

当＝“1”时，表示对程序存储器的读操作是从内部程序存储器开始，并可延至外部程序存储器在PC值不超出0FFFH（即不超出片内4KB Flash存储器的地址范围）时，单片机读片内程序存储器（4KB）中的程序，但当PC值超出0FFFH （即超出片内4KB Flash地址范围）时，将自动转向读取片外60KB（1000H-FFFFH）程序存储器空间中的程序对于EPROM（或FLASH）型单片机，在EPROM编程期间，此引脚需加12.75V或21V的编程电压2.2 复位电路2.2.1单片机复位电路图2.5 单片机复位电路图时钟电路工作后，在REST管脚上加两个机器周期的高电平，芯片内部开始进行初始复位（如图2.5）2.2.2测试复位电路200R电阻图2.6 测试复位电路图单片机程序里通过检测该口，判断是否有按键按下，如按下开始计数工作，如一直未按则一直在此等待如图2.62.3 振荡电路11.0592MHz晶振图2.7 振荡电路图本设计晶振选择频率为11.0592MHz，电容选择30pF如图2.7。