数字式心率计设计毕业设计论文

1、数字式心率计设计摘 要在社会飞速发展的今天，人们的物质文化生活得到了极大的提高，但同时多种疾病威胁着人们的生命；而心脏病的发作又是人们难以预防的突发致命疾病，所以健康也被越来越多的人所重视。本设计要解决的问题就是可以测量心率、预防心脏病等心脏方面疾病的数字心率计。本设计采用以AT89S52单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示心率计的硬件电路和软件设计方法。整个电路采用模块化设计，由主程序、预置子程序、信号采集子程序、信号放大处理子程序、显示子程序等模块组成。各探头的信号经单片机综合分析处理，实现心率测量的各种功能。在此基础上设计了系统的总体方案，最后通过硬件和软件实现了各个功能模块。相关部分附有硬件电路图、程序流程图。该心率计的原理是用红外光电传感器OPT101接收到人体信号，因人体信号很微弱，所以在电路中设置了双重放大电路（主要芯片：OP07、LM324N）。该信号经放大整形处理后传给A/D转换器实现模拟信号转为数字信号，经过以上处理后，再传给单片机AT89S52计算，计算完后由四位数码管显示出来。该心率计可以简单的测量出人的心跳和人体体温，基本实现了预定的目标，这将大大减少

2、病人测量心跳和体温的时间。关键字：心率；测量； 单片机AT89S52；转换器 / 文档可自由编辑打印 Digital heart rate meter designABSTRACT Today in the rapid development of society, peoples material and cultural life has been greatly improved, but also a variety of diseases threatening peoples lives; and heart attack is it difficult to prevent sudden fatal disease, so health is also valued by more and more people. The design problem to be solved is that you can measure heart rate, cardiac disease, heart disease and other digital heart rate me

3、ter.This design uses to AT89S52 microcontroller core, low-cost, high accuracy, digital display of heart rate meter miniaturization of hardware and software design. The probe by the single chip integrated analysis of signal processing functions to achieve heart rate measurement. On this basis, the overall design of the system program, and finally achieved through various hardware and software modules. With the relevant parts of the hardware circuit, the program flow chart. The principle of the he

4、art rate meter is used to receive infrared photoelectric sensor OPT101 to human signals, the signal is very weak because of the human body, so the circuit is set in the dual amplifier (main chip: OP07, LM324N). The signal passed through enlarged plastic treated A / D converter for analog signals into digital signals, with the above treatment, and then passed to microcontroller AT89S52 calculated, finished up by four digital displayds heart rate, The heart rate meter can easily measure the person

5、s heart rate and body temperature, essentially achieving its stated goals, which will greatly reduce the patients of heart rate and body temperature of the time.Keywords: heart rate； measurement； microcontroller AT89S52；converter目 录摘要IAbstractII1绪论11.1课题的来源11.2课题设计的目的及功能实现的方法11.3论文结构22总体方案设计42.1心率计原理42.2总体电路框图设计43元器件选择及其功能介绍63.1单片机AT89S5263.2传感器OPT10173.2.1OPT101的技术性能73.2.2OPT101的典型应用83.3集成运算放大器OP07113.4低功率运算放大器LM324N113.5A/D转换器ADC0809124系统硬件结构设计与仿真144.1单片机最小系统144.2信号采集电路154.3信号放大电路与仿真164.3.1信号放

6、大电路与仿真164.3.2电源模块设计174.4信号比较电路184.5A/D转换电路194.6显示电路194.7系统总体设计原理图205系统软件设计225.1测量计算原理225.2主程序流程图225.3中断程序流程图235.4定时器T0和T1的中断服务程序246系统硬件调试256.1系统各部分电路模块测试与仿真256.1.1一级放大电路256.1.2比较电路276.2试验与焊接阶段286.2.1试验阶段286.2.2焊接与完成阶段296.3整机调试316.3.1心跳的测量过程316.3.2几种主要系统干扰与影响316.4试验结果分析327总结和展望33致 谢35参考文献36附录一：38 1.1.1 绪论心率不仅是反映心脏功能强弱的重要标志，也是反映人体运动强度的生理指标，很多情况下我们需要及时知道自己的心率本文介绍一种基于单片机技术的心率计，单片机的可编程性使其具有较大的适应性和灵活性1.2 课题的来源在医学上，通过测量人的心率，便可初步判断人的健康状况。随着人们生活水平的提高，地球环境遭到破坏，多种疾病威胁着人们的生命；而心脏病的发作又是人们难以预防的突发致命疾病。因此，心率计很快产

7、生，并得到发展。随着单片机技术的发展、人们的生活节奏加快，设计一种以使用方便为前提，能够快速测出人心率的心率计，不仅是临床者的欲求，也是体育训练者和外出旅游者的需求，因此，单片机快速心率计有着广阔的市场前景。根据设计任务要求： 心率计要在5秒钟内显示被测人的心率参数 要求设计异常声光报警 心率传感器要求套在手指测量。该设计，从符合操作简便、外表美观、实用、安全的要求出发，完成设计和调试的全过程，该产品经过数十人的测试，符合毕业设计题目的要求。1.3 课题设计的目的及功能实现的方法现在经常可以看到在许多小型医院里，对心率的测定仍采用人工听诊器的方式，为了方便心率的采集，决定用AT89S52单片机为主芯片制作一个简单易用易携的心率计，能自动测量心跳次数并数字化形象直观的表现出来。为此，其中心率计特色功能的实现主要靠有效稳定的信号采集模式，可以通过查阅资料发现主要的心率采集有两种方法：通过一对红色发光二极管实现和通过压电陶瓷芯片实现。方案一：检测的基本原理：随着心脏的搏动，人体组织半透明度随之改变，当血液送到人体组织时，组织的半透明度减小；当血液流回心脏，组织的半透明度增大。这种现象在人体组

8、织较薄的手指尖、耳垂等部位最为明显。因此，本心率计将红外发光二极管产生的红外线照射到人体的上述位置，并用装在该部位另一侧或旁边的红外光电管来检测机体组织的透明程度并把它转化为电信号。由于此信号的频率与人体每分钟的脉搏次数成正比，故只要把它转换成脉冲并进行整形、计数和显示，就能实现实时检测脉搏次数的目的。方案二：检测的基本原理：随着心脏的搏动，人体手腕的脉搏及颈部的搏动较为明显，我们采用压电传感器放在上述位置，把压电传感器测到的信号转换成脉冲并进行整形、计数和显示，就能实现实时检测脉搏次数的目的。1.4 论文结构本文阐述了基于单片机设计的心率计的设计原理与 实现方法。以AT89S52单片机为基础，实现了心率计的各种功能。文中详细地描述了心率计的设计过程，包括：取样电路、放大电路、比较电路、A/D转换电路和单片机处理电路和显示电路，同时还提出了基于单片机的编码、译码程序设计流程图。从整体上实现了心率计的功能。第1章：对本论文的选题的目的和意义以及论文的结构进行了阐述，并说明了心率计的设计思路及课题的设计和要求。第2章：介绍了系统整体方案的设计与原理总图，简要的介绍了设计的原理和框图介绍。第

9、3章：详细介绍了系统所需的主要元器件单片机AT89S52、运算放大器LM324N、比较器OP07DP、 A/D转换器及部分元器件使用说明。第4章：详细介绍了单片机最小系统，对取样电路、放大电路、比较电路、A/D转换电路和单片机处理电路和显示电路进行了设计。并附了部分电路的仿真图。第5章：在硬件设计的基础上，阐述了对软件的设计并介绍了程序计算方法，给出了程序主程序和子程序。第6章：在本章介绍了软硬件调试、焊接及仿真和结果分析第7章：总结本文的研究工作，对心率计未来的发展方向及需要改进的地方进行了展望。2 总体方案设计2.1 心率计原理随着心脏的搏动，人体组织半透明度随之改变。当血液送到人体组织时，组织的半透明度减小;当血液流回心脏，组织的半透明度增大。这种现象在人体组织较薄的手指尖、耳垂等部位最为明显。因此，本心率计将红外发光二极管产生的红外线照射到人体的上述部位，并用装在该部位另一侧或旁边的红外光电管来检测机体组织的透明程度并把它转换成电信号。由于此信号的频率与人体每分钟的脉搏次数成正比，故只要把它转换成脉冲并进行整形、计数和显示，就能实现实时检测脉搏次数的目的。本电路把心跳脉冲输入给计数器之前，作了100倍频处理，组成方框图。假设心跳每分钟为n次，相当频率n/60Hz，则100倍频后为5/3nHz，这时，只要计数闸门设置为0.6秒，则能准确显示出心率来。如n=76，100倍频后频率为127Hz，通过脉冲为1270.6=76，正好与实际心率相符。2.2 总体电路框图设计心率计的总体设计电

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