數(shù)字心率計(jì)的設(shè)計(jì)

1、摘要摘要本設(shè)計(jì)采用以AT89S51單片機(jī)為核心的低成本、高精度、微型化數(shù)字顯示心率計(jì)的硬件電路和軟件設(shè)計(jì)方法。整個(gè)電路采用模塊化設(shè)計(jì)，由主程序、預(yù)置子程序、信號(hào)采集子程序、信號(hào)放大處理子程序、顯示子程序等模塊組成。本設(shè)計(jì)采用了紅外對(duì)管傳感器和光電轉(zhuǎn)換原理進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)心率的檢測(cè)。心率計(jì)通過感知手指內(nèi)的微弱波動(dòng)來接收信號(hào)，可以避免人工聽診器所帶來不必要的麻煩。心率傳感器采樣脈搏信號(hào)，采用AT89S51單片機(jī)作為控制器，心率傳感器輸出方波傳入單片機(jī)，單片機(jī)每接收一個(gè)脈沖波形，數(shù)碼管就計(jì)數(shù)一次。心率次數(shù)超限時(shí)用蜂鳴器報(bào)警。三極管加大功率 ，驅(qū)動(dòng)器件工作。各探頭的信號(hào)經(jīng)單片機(jī)綜合分析處理，實(shí)現(xiàn)心率測(cè)量的

2、各種功能。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的總體方案，最后通過硬件和軟件實(shí)現(xiàn)了各個(gè)功能模塊。關(guān)鍵詞：心率；傳感器；濾波器；放大器；顯示電路；報(bào)警電路AbstractTherapiddevelopmentofsocietytoday,peoplesmaterialandculturallifehasbeengreatlyimproved,butatthesametime,avarietyofdiseasesthreateningpeopleslife;andtheheartattackisdifficulttopreventthesuddenfataldisease,sohealthisalsomorean

3、dmoreattentionby people.Thisdesignistosolvetheproblemthatcanbemeasuredbyheartrate,heartdisease preventionofheartdiseaseinthedigitalheart ratemeter.Heartrateisanimportantphysiologicalparameterofhumanbody,inmodernmedicine,heartrateforbloodcirculationandcardiacfunctioninfieldresearchhasimportantsignifi

4、cance.Heartratemeterisusedtomeasurethehumanheartrateinmedicaldevices,highaccuracyratemeterresearchanddevelopmentofmedicalinstrumentisalwaysanimportanttopicinthefieldof.Thisdesignaimstohavethecircuitandhardwareknowledge,designasimpleheartratemeter.Inthedesignofthepulsefrequencyandheartrate,heartratec

5、anbeusedtomeasurethepulsemeasurementisobtained,thereforethedesignofhumanbodypulseasthemeasuringobject.Keywords：Heartrate;sensor;filter;amplifier;adisplaycircuit;alarmcircuitIII目錄目 錄 摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 課題背景、目的及意義11.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問題11.3 課題的主要問題和研究方法2 1.3.1 設(shè)計(jì)要求2 1.3.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容2第2章 數(shù)字心率計(jì)總體方案設(shè)計(jì)32.1 數(shù)字心率計(jì)

6、方案設(shè)計(jì)思路32.2 心率計(jì)的結(jié)構(gòu)組成和框圖3 2.2.1 心率計(jì)的結(jié)構(gòu)組成3 2.2.2 心率計(jì)的結(jié)構(gòu)框圖42.3 本章小結(jié)4第3章 心率計(jì)的硬件設(shè)計(jì)53.1 AT89S51單片機(jī)5 3.1.1 AT89S51單片機(jī)簡(jiǎn)介5 3.1.2 AT89S51單片機(jī)的特點(diǎn) 5 3.1.3 AT89S51的結(jié)構(gòu)6 3.1.4 工作原理83.2 傳感器8 3.2.1 傳感器的選擇與論證8 3.2.2 紅外線傳感器103.3 復(fù)位電路10 3.3.1 單片機(jī)復(fù)位電路10 3.3.2 按鍵電路11 3.3.3 振蕩電路113.4 顯示報(bào)警模塊12 3.4.1 顯示模塊的選擇與論證12 3.4.2 顯示電路12

7、 3.4.3 報(bào)警電路153.5 信號(hào)采集電路163.6 信號(hào)放大電路163.7 信號(hào)比較電路173.8 LM358P放大器183.9 本章小結(jié)19第4章 心率計(jì)的軟件設(shè)計(jì)204.1 程序流程20 4.1.1 主程序流程圖20 4.1.2 中斷程序流程圖21 4.1.3 定時(shí)器T0和T1的中斷服務(wù)程序214.2 測(cè)量計(jì)算原理224.3 KEIL編程軟件的介紹234.4 幾種主要干擾因素234.5 本章小結(jié)24總結(jié)25致謝26參考文獻(xiàn)27附錄28附錄1 系統(tǒng)原理圖28附錄2 程序代碼29 河北工程大學(xué)科信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書第1章 緒論1.1課題背景、目的及意義近年來世界科技與經(jīng)濟(jì)的飛速蓬勃發(fā)展，

8、重視生命和健康漸漸成為人類共同的追求。心腦血管疾病成為影響人類生命和健康的主要疾病之一。尤其是最近幾年死于心腦血管疾病的人越來越多，耗費(fèi)巨額的診療資金同時(shí)，還給患者的家庭帶來了巨大的壓力。由于飲食結(jié)構(gòu)問題、心理情緒問題等眾多原因，原本的老年疾病逐漸向低齡化發(fā)展。怎樣有效的防治心腦血管疾病，盡量減輕心腦血管疾病帶來的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，逐漸成為全社會(huì)要面臨的一個(gè)刻不容緩的問題。目前，愈來愈多的人開始重視健康的生活方式以及重視疾病預(yù)防，人們?cè)絹碓娇释诵曰粘；慕】当O(jiān)測(cè)產(chǎn)品融入人們的生活?？茖W(xué)工作者對(duì)于脈搏的研究，國(guó)內(nèi)外的技術(shù)和理論已經(jīng)相當(dāng)豐富，以現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)，通過脈搏波來檢測(cè)人體心血管健康的方法

9、和儀器層出不窮。當(dāng)前的目標(biāo)是要對(duì)脈搏波的采集分析及對(duì)心血管的檢測(cè)應(yīng)用方向做出深層次的分析，制作一種面向千家萬戶的，能夠?qū)θ说男穆薁顩r進(jìn)行便捷檢測(cè)的儀器，讓人們能對(duì)自己的心率狀況進(jìn)行快速的了解，方便人們及早的發(fā)現(xiàn)和預(yù)防疾病的發(fā)生。本課題要解決的內(nèi)容包括能夠測(cè)量心率、預(yù)防心腦血管疾病的數(shù)字心率計(jì)。心率對(duì)每個(gè)人來說都是一項(xiàng)重要的生理參數(shù)，當(dāng)今醫(yī)學(xué)診斷中，血液系統(tǒng)和心臟功能系統(tǒng)的研究都離不開心率。臨床診斷中，人們主要通過心率計(jì)來測(cè)量心率情況，醫(yī)學(xué)儀器制造業(yè)的重要科研開發(fā)內(nèi)容之一就是制造出一款精確度高的心率儀器。本課題就是通過已學(xué)的編程知識(shí)和硬件理論，設(shè)計(jì)一款便攜式心率計(jì)。本課題中因?yàn)槊}搏頻率與心率近似

10、等同，測(cè)量脈搏即相當(dāng)于測(cè)量心率，所以本課題將人的脈搏當(dāng)成測(cè)量的對(duì)象。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在問題最近幾年，各式各樣如靜態(tài)的、動(dòng)態(tài)的、便攜式的、遠(yuǎn)程控制的心率監(jiān)測(cè)器已陸續(xù)上市。因?yàn)樾穆手导捌渥兓闆r是醫(yī)學(xué)上作為心血管疾病診查所重要的必不可少參數(shù)，與心率和心率診療儀相關(guān)的研發(fā)一直以來都是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、電學(xué)領(lǐng)域還有工程研發(fā)領(lǐng)域等從事技術(shù)科研者們的工作重點(diǎn)。以前專注于測(cè)量心率值的設(shè)備較少，所以能夠顯示心率變化情況的儀器更是屈指可數(shù)。 1.3課題的主要問題和研究方法1.3.1設(shè)計(jì)要求當(dāng)前的醫(yī)用電氣設(shè)備已經(jīng)不僅僅是純粹的電子測(cè)量設(shè)備硬件系統(tǒng)，而應(yīng)該是以電子電氣技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、數(shù)字電路電子技術(shù)為基礎(chǔ)的

11、人體參數(shù)分析與檢測(cè)系統(tǒng)，本課題把人體參數(shù)的測(cè)量和生理數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)合二為一。以單片機(jī)控制器為基礎(chǔ)的心率測(cè)試儀的研發(fā)，通過傳感器得到脈搏的震動(dòng)，獲得信號(hào)，傳入放大器后使信號(hào)放大；然后進(jìn)入濾波器去掉干擾數(shù)據(jù)之后，將其轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)和方波信號(hào)；最后通過倍頻器加強(qiáng)信號(hào)的頻率，計(jì)算得出計(jì)數(shù)器的讀數(shù)，運(yùn)用定時(shí)器的讀數(shù)，可以得出60秒內(nèi)脈搏震動(dòng)次數(shù)，即為人的心率值。計(jì)數(shù)器得到計(jì)數(shù)值存儲(chǔ)到顯示器中顯示出來。本設(shè)計(jì)所研制的心率計(jì)就屬于一種集易控制、易攜帶、易操作、可直接觀察等優(yōu)點(diǎn)在一身的測(cè)量設(shè)備。1.3.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容簡(jiǎn)易數(shù)字心率計(jì)的主要控制處理模塊是AT89S51單片機(jī)，傳感器模塊選取紅外線傳感器，采取硬件和軟件

12、的雙重濾波功能來確保人體心率信號(hào)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，最終以數(shù)值形式顯示在LCD上。本課題開發(fā)一款低功耗、便攜式數(shù)字心率計(jì)，具體要求如下：(1)實(shí)時(shí)顯示被測(cè)者心率值，編號(hào)；(2)鍵盤的切換控制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的測(cè)試、存儲(chǔ)、查詢等功能；(3)小于40次或大于120次聲光報(bào)警；(4)掉電存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；(5)測(cè)量范圍40120次/分，測(cè)量誤差小于2次/分。第2章 數(shù)字心率計(jì)總體方案設(shè)計(jì)2.1 數(shù)字心率計(jì)方案設(shè)計(jì)思路心率計(jì)目前主要有壓電式心率計(jì)和紅外感應(yīng)心率計(jì)兩種，兩種心率計(jì)在使用過程中各有優(yōu)缺點(diǎn)，在做設(shè)計(jì)之前，通過查找相關(guān)文獻(xiàn)了解到，紅外感應(yīng)在日常使用上更加易于操作便于使用，因此本設(shè)計(jì)選擇了紅外感應(yīng)心

13、率計(jì)的思路。電路容易實(shí)現(xiàn)，各部分造價(jià)較低，滿足精度要求。數(shù)字心率計(jì)的研發(fā)，原理是利用儀器收集到人體發(fā)出的生物信號(hào)，然后把生物信號(hào)轉(zhuǎn)換成物理信號(hào)，使得這些得到的物理信號(hào)能夠表達(dá)人體的心率情況，最后要得出每分鐘的心跳頻率，則要借助于其他的一些電子電路和單片機(jī)電路來處理信號(hào)的數(shù)據(jù)以及對(duì)心跳數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。隨著心跳的震動(dòng)，人的內(nèi)臟系統(tǒng)半透明度也隨之發(fā)生變化。每到血液流進(jìn)身體各部位時(shí)，內(nèi)臟系統(tǒng)的半透明度降低;每到血液重新進(jìn)入心臟時(shí)，內(nèi)臟系統(tǒng)的半透明度升高。這種生理情況在人體組織相對(duì)比較弱的手指前端、耳垂等部位比較容易觀察。所以，此次方案預(yù)計(jì)將心率器的紅外線發(fā)光二極管發(fā)出的紅外線應(yīng)用在身體的耳垂或手指的位置

14、，然后通過放置與此位置的對(duì)面一側(cè)或放置在旁邊的紅外線光電管用于檢查生理器官的通透情況，之后將物理量變化為電信號(hào)。因?yàn)檫@個(gè)信號(hào)的頻率和人體單位時(shí)間內(nèi)的脈搏情況成正比，故只要把它變化為脈沖信號(hào)然后將其整形、存儲(chǔ)數(shù)值并顯示出來，就能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量脈搏情況的要求。心率計(jì)在將心跳脈沖傳遞于計(jì)數(shù)器之前，運(yùn)用了100倍頻的數(shù)據(jù)運(yùn)算處理，形成了方框圖。如果心臟每60秒跳動(dòng)n次，頻率就是n/60Hz，經(jīng)過100倍頻的數(shù)據(jù)處理,此時(shí)，僅需要把計(jì)數(shù)器的閘門設(shè)置成0.6秒，那么就可以把人的心率顯示出來。假設(shè)n=76，100倍頻之后的頻率是127HZ，則進(jìn)入的脈沖就是1270.6=76，結(jié)果與人的真實(shí)心率情況恰恰相符。為

15、了確保能夠讓各模塊發(fā)揮應(yīng)有的功能，對(duì)每一個(gè)模塊都做出了具體的設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行了可行性分析。2.2心率計(jì)的結(jié)構(gòu)組成和框圖2.2.1心率計(jì)的結(jié)構(gòu)組成本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)AT89S51作為控制核心，確保心率監(jiān)測(cè)模塊基本的測(cè)量功能。當(dāng)指尖放在紅外線發(fā)射二極管和作為接收的三極管中間，當(dāng)心臟不斷震動(dòng)時(shí)，血管里血液的體積也隨之發(fā)生改變。由于將手指處于傳感器件的傳遞路徑內(nèi)，血管里人體血液的飽和度的改變，必然帶來光的強(qiáng)弱跟著發(fā)生變化，所以正好可以反映出心跳的頻率，變化的還有紅外接收三極管的電流值，于是紅外接收三極管便可以把脈沖信號(hào)輸出。此信號(hào)利用放大、濾波、整形之后開始輸出，MCU外部的中斷信號(hào)來源即為輸出的脈沖信號(hào)

16、。MCU控制模塊會(huì)把進(jìn)入的脈沖信號(hào)經(jīng)過計(jì)算和處理之后把結(jié)果運(yùn)輸進(jìn)數(shù)碼管顯示。紅外感應(yīng)式心率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是通過紅外傳感器當(dāng)成感應(yīng)器件，將收集得到的用于檢測(cè)心臟跳動(dòng)的紅外信號(hào)變化為電信號(hào)，再通過電子儀表進(jìn)行測(cè)量和顯示的裝置。本課題的組成主要含有光電傳感電路單元、單片機(jī)控制單元、信號(hào)采集處理單元、LCD顯示單元等部分。光電式傳感器的工作原理是是把光信號(hào)變化為電信號(hào)，利用接收三極管和紅外發(fā)射二極管組成，可以把獲得到的紅外光按一定的函數(shù)關(guān)系(一般情況下是線性的關(guān)系)變化為便于測(cè)量的物理量(如頻率、電流或電壓等)輸出。信號(hào)采集處理模塊的任務(wù)是把光電傳感器獲得到的低頻信號(hào)數(shù)據(jù)的模擬電路(包括整形、濾波等)進(jìn)行數(shù)

17、據(jù)處理。單片機(jī)控制模塊通過單片機(jī)特有的定時(shí)中斷計(jì)數(shù)功能對(duì)得到的脈沖電平進(jìn)行處理，即可獲知心率(包含AT89S51、外部中斷、外部晶振等)。電源電路部分為傳感器單元、信號(hào)采集處理單元和MCU控制單元提供電源，通常是5V-9V的交流或直流的穩(wěn)壓電源。2.2.2心率計(jì)的結(jié)構(gòu)框圖據(jù)以上分析可以得出，本課題包含單片機(jī)AT89S51處理單元、脈搏傳感器單元、LCD顯示單元和其他外圍元件構(gòu)成。系統(tǒng)的基本框圖結(jié)構(gòu)如圖2-1所示：脈搏傳感器振蕩電路單片機(jī)LCD顯示電路蜂鳴報(bào)警器電路 復(fù)位電路圖2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.3本章小結(jié)根據(jù)本課題的設(shè)計(jì)需求， 設(shè)計(jì)總共可以分解成：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制處理電路、脈搏傳感器電路和顯示電路

18、共三大部分。第3章 心率計(jì)的硬件設(shè)計(jì)3.1 AT89S51單片機(jī)3.1.1 AT89S51單片機(jī)簡(jiǎn)介到目前為止，51系列單片機(jī)可以兼容所有Intel 8031指令系統(tǒng)。51系列單片機(jī)最開始是Intel的8031單片機(jī)，后來隨著科技的發(fā)展Flash rom技術(shù)在飛快的發(fā)展，8031單片機(jī)在經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間飛快的發(fā)展長(zhǎng)，現(xiàn)如今8031單片機(jī)已經(jīng)成為全世界都在使用的8位單片機(jī)之一，51單片機(jī)最出名的型號(hào)就要數(shù)AT89系列了。這種型號(hào)的單片機(jī)在工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中運(yùn)用的十分廣泛。現(xiàn)如今很多公司都推出51系列的機(jī)型，這種機(jī)型會(huì)在今后很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)在市場(chǎng)上廣泛流通。51單片機(jī)是我們學(xué)生和初學(xué)者最容易入門的單片機(jī)，

19、恰好也是最流通的一種。唯一的缺點(diǎn)就是51系列的單片機(jī)般不能自動(dòng)編程，這就需要我們學(xué)好編程，熟練駕馭51系列單片機(jī)，使我的設(shè)計(jì)更加輕松。AT89S5l單片機(jī)是美國(guó)Atmel研發(fā)公司制造的具有耗損低，功能強(qiáng)大的Cmos 八位單片機(jī)控制器，芯片里包括4K Bytes ISP(In-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，此單片機(jī)選取高密度、高可靠性存儲(chǔ)技術(shù)設(shè)計(jì)，與MCS -51指令系統(tǒng)和AT80C5l單片機(jī)的管腳構(gòu)造完美兼容，元件里匯聚了常見的八位中央處理器還有ISP FLASH存儲(chǔ)單元，性能出色的迷你計(jì)算機(jī)AT89S5l可以給大量嵌入式控制操作電路

20、得到省時(shí)省力的設(shè)計(jì)思路。AT89S5l類型單片機(jī)控制器是由宏晶電子公司研發(fā)的尖端器件，具有性能強(qiáng)、耗能少、抗干擾能力高的單片機(jī)，編寫程序和原來的其他805l系列MCU兼容性能突出。3.1.2 AT89S51單片機(jī)的特點(diǎn) 主要特點(diǎn)為：（1）CPU為8位；（2）片內(nèi)帶振蕩器，頻率范圍為1.212MHz；（3）片內(nèi)帶128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；（RAM）（4）片內(nèi)帶4KB的Flash程序存儲(chǔ)器；（ROM）（5）程序存儲(chǔ)器的尋址空間為64KB；（需要擴(kuò)展ROM）（6）片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的尋址空間為64KB；（需要擴(kuò)展RAM）（7）128位（16字節(jié)）用戶位尋址空間；（在128個(gè)字節(jié)中）（8）具有18個(gè)字節(jié)的特

21、殊功能寄存器sfr（Mcs-52系列的單片機(jī)具有21個(gè)）；（9）4個(gè)8位的并行I/O接口：P0、P1、P2、P3；（10）2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T1；（MCS-52子系列為3個(gè)，T2）（11）2個(gè)優(yōu)先級(jí)別的5個(gè)中斷源；（高、低2個(gè)）（12）1個(gè)全雙工的串行I/O接口，可多機(jī)通信；（13）片內(nèi)采用單總線結(jié)構(gòu)；（14）有較強(qiáng)的位處理能力；3.1.3 AT89S51的結(jié)構(gòu)此次設(shè)計(jì)所使用的AT89S51 的封裝形式是DIP40。如圖3-1 所示。 圖3-1 AT89S51的封裝形式引腳功能：89C51有40個(gè)引腳引腳按其功能可分為如下3類： （1）源及時(shí)鐘引腳VCC、VSS；XTAL1、XTA

22、L2；（2）控制引腳-RST/VPD、ALE/PROG、PSEN、和EA/VPP；（3）I/O口引腳P0、P1、P2、P3，為4個(gè)8位I/O口。a.電源引腳VSS（20腳）：接地，0V參考點(diǎn)。VCC（40腳）：5V電源。b.外接晶體引腳XTAL1（19腳）：與外部晶體振蕩器相連。在開啟芯片里邊的計(jì)時(shí)器的時(shí)候，這個(gè)管腳的作用是與石英晶體振蕩器和微調(diào)電容連在一起；如果使用外部的計(jì)時(shí)器的時(shí)候，如果是Hmos單片機(jī)，那么這個(gè)管腳則接地；如果為CMOS單片機(jī)，那么此引腳作為外在振蕩信號(hào)的輸入端。XTAL2（18腳）：與外部晶體振蕩器相連接，在開啟芯片的內(nèi)置計(jì)數(shù)器的時(shí)候，這個(gè)管腳作用是與微調(diào)電容和石英晶體

23、振蕩器連到一起。當(dāng)使用外部的計(jì)時(shí)時(shí)鐘的時(shí)候，如果是HMOS單片機(jī)，那么這個(gè)引腳與外部振蕩源相連；如果是CMOS單片機(jī)，那么這個(gè)引腳應(yīng)當(dāng)懸空，什么都不不接。AT89S51晶體振蕩器的使用頻率為6MHZ40MHZ，一般使用12MHz或6MHz的石英晶體。對(duì)于電容的選擇沒有具體明確，但是電容的取值還是些許會(huì)影響到振蕩器頻率輸出的大小、穩(wěn)定性和振蕩電路的起振速度，C1、C2的取值范圍為20pF100pF。如果外部連接了晶體振蕩器，電容取值為30pF10pF；外部連接了陶瓷振蕩器，電容取值為40pF10pF。c.控制信號(hào)或與其它電源復(fù)用引腳（1）（9腳）：復(fù)位端口。如果進(jìn)入的復(fù)位信號(hào)，連續(xù)兩個(gè)以上運(yùn)轉(zhuǎn)周

24、期（12個(gè)晶體振蕩周期）出現(xiàn)高電平，那么就是可行的，用來處理MCU的復(fù)位初始化功能。正常工作時(shí)，此腳電平應(yīng) 0.5V。在VCC發(fā)生故障、降低到電平規(guī)定值掉電期間，此引腳可接備用電源VPD（電源范圍5V0.5V），由VPD向內(nèi)部RAM供電，以保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)。（2）（30腳）：地址鎖存使能。ALE（Address Latch Enable）；PROG（Program）是CPU讀取外接程序存儲(chǔ)器或外接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊提供數(shù)據(jù)讀取信號(hào)，把低8位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在片外的地址鎖存器中。引腳第二功能，對(duì)片內(nèi) Flash編程，為編程脈沖輸入端。（3）（29腳）：（Programmer Saving ENable）

25、，外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。在執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器時(shí)工作（低電平），來完成外部程序存儲(chǔ)器模塊的執(zhí)行操作。當(dāng)每個(gè)設(shè)備運(yùn)行周期是、如果有效，那么程序存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)被傳遞到P0口（即數(shù)據(jù)總線）（4）（31腳）：（Enable Address/Voltage Pulse of Programming）訪問程序存儲(chǔ)控制信號(hào)。當(dāng)“0”時(shí)，表示讀外部程序存儲(chǔ)器。只讀取外部的程序存儲(chǔ)器中的內(nèi)容，讀取的地址范圍為0000HFFFFH（64KB），片內(nèi)的4KB Flash 程序存儲(chǔ)器不起作用。如果“1”，那么代表對(duì)程序存儲(chǔ)器執(zhí)行讀操作第一步需要由內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開始讀取，然后能夠傳遞到外部程序存儲(chǔ)器。如果PC數(shù)據(jù)沒有超

26、過0FFFH（即沒有超過芯片內(nèi)4KB Flash存儲(chǔ)模塊的地址范圍）時(shí)，單片機(jī)讀取芯片內(nèi)的程序存儲(chǔ)器（4KB）之內(nèi)的程序，但當(dāng)PC數(shù)據(jù)大于0FFFH （即大于芯片內(nèi)4KB Flash地址范圍）時(shí)，那么會(huì)自動(dòng)去讀取芯片外的60KB（1000H-FFFFH）程序存儲(chǔ)器空間中的程序。如果是EPROM（或FLASH）型的單片機(jī)，那么EPROM編程的時(shí)候，該引腳應(yīng)當(dāng)外加21V或者12.75V的編程電壓。3.1.4工作原理本題目選用單片機(jī)最小系統(tǒng)當(dāng)成信號(hào)的處理電路，源于整形輸出模塊和取樣模塊的脈沖電平進(jìn)到AT89S5l的/INTO引腳，MCU設(shè)置成負(fù)跳變中斷觸發(fā)模式。每回出現(xiàn)脈沖信號(hào)降低進(jìn)入時(shí)，引起單片機(jī)

27、出現(xiàn)中斷并執(zhí)行計(jì)算時(shí)長(zhǎng)功能，每當(dāng)出現(xiàn)一次脈沖心跳，就增加一次計(jì)數(shù)；定時(shí)器里中斷指令主要完成一分鐘的定時(shí)計(jì)數(shù)功能。3.2傳感器3.2.1傳感器的選擇與論證 （1）壓電式壓電式傳感器的工作原理是通過振動(dòng)感應(yīng)裝置或壓力感應(yīng)裝置把人體脈搏振動(dòng)出現(xiàn)的物理信號(hào)變化為電信號(hào)。一般的壓電式傳感器可用常見的壓電陶瓷代替。壓電式元件的內(nèi)阻極高，通常采用兩片相同的元件，使其極性反向相疊，由夾在中間的銅片作為一個(gè)電極。于是，中間的電極變成完全空閑的狀態(tài)，能夠利用擁有良好絕緣性能的導(dǎo)線將其導(dǎo)出。這樣的手段的優(yōu)點(diǎn)是傳感器的品種多樣，常見的傳感器可以輸出比較大的信號(hào)，對(duì)于旁邊的放大電路沒有太高的要求。壓電陶瓷具有成本低、取

28、材方便、易于提高敏感度等特點(diǎn)。（2）聲電式聲電式傳感器的功能是把氣體、液體或者固體中傳播的物理信號(hào)變成為電信號(hào)。所以，其屬于力學(xué)量傳感器的一種。聲電式傳感器的生產(chǎn)材料通常利用壓電陶瓷材料或者不定性無煙煤顆粒材料制造。顆粒式的聲電感應(yīng)元件，其優(yōu)點(diǎn)是容易生產(chǎn)、價(jià)格低廉和使用壽命長(zhǎng)，缺點(diǎn)主要有，顆粒的使用磨損和接觸外層的霎那電弧導(dǎo)致顆粒不斷老化，所以造成非線性、雜音大和性能不穩(wěn)定等問題；而壓電陶瓷式的聲電傳感器在檢測(cè)聲音信號(hào)時(shí)卻存在著無法避免的些許缺陷。聲電式傳感器的工作原理是通過微音感應(yīng)器件將人發(fā)出的振動(dòng)物理信號(hào)變化成電信號(hào)。這樣的性能的好處是作為傳感器的微音感應(yīng)元件可利用已存在駐極體或電容式話筒

29、，但是他旁邊的模塊要應(yīng)用必要的手段把四周的聲音干擾信號(hào)排除。（3）光電式光電系統(tǒng)一般是指能精準(zhǔn)感受由紅外光到紫外光的光輻射，然后將光輻射轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的元件。一般可利用的光電器材有：光電式三極管和光電式二極管。光電式傳感器用在精確的位移變化時(shí)能夠達(dá)到明顯的效果，不過光電傳感器對(duì)光電管屬性材料、電路控制要求較高：吸收紅外光的能力特別高；介電常數(shù)要低，能夠更容易的得到比較大的輸出電壓；介電損耗小。光電傳感器的工作原理是利用光電傳感器得到人體內(nèi)血液流動(dòng)時(shí)，由于對(duì)光的反射率或透過率不同，然后再把光信號(hào)變化為電信號(hào)的原理。這樣的方法有兩種途徑：包括對(duì)射式和反射式這兩種。對(duì)射式的工作原理是在大小合適的環(huán)的兩

30、側(cè)各放一個(gè)接收管和一個(gè)發(fā)射管，當(dāng)測(cè)量的時(shí)候把手指插入檢測(cè)環(huán)內(nèi)，因?yàn)槭种竷?nèi)的血液流動(dòng)值的變化會(huì)導(dǎo)致光電接收管的光信號(hào)也跟著發(fā)生改變，反射式的方向與光電接受和光電發(fā)射相同，每到身體中的血血液流動(dòng)發(fā)生變化時(shí)，它對(duì)于光的反射率將會(huì)跟著改變，所以檢測(cè)到心率值。這樣的原理的好處是外界帶來干擾信號(hào)微弱，但是它最大的局限是傳感器輸出的信號(hào)也微弱，對(duì)后面的放大電路要求較高。還有一點(diǎn)，如果遇到干擾變化極其強(qiáng)烈的信號(hào)，回路不應(yīng)該去調(diào)制，可以根據(jù)光電管的定向角的區(qū)別，光軸也不容易把握。根據(jù)前面的分析，無論是傳感器的材料的選擇、制作技術(shù)、制作生產(chǎn)時(shí)中前級(jí)電路的生產(chǎn)難易程度和遇到外界的干擾信號(hào)時(shí)的干擾程度等原因考慮，還是

31、更適宜使用兩個(gè)紅色發(fā)光二極管更可靠。紅外傳感器的放大電路、濾波電路和整型電路的見圖3-2所示。圖 3-2 信號(hào)處理模塊3.2.2紅外線傳感器 傳感器也叫變換器或者換能器。在脈搏監(jiān)測(cè)電路中，脈搏感應(yīng)裝置是必不可少的最關(guān)鍵單元，其大致作用是把橈動(dòng)脈搏動(dòng)壓力和切脈壓力這樣的一些物理信號(hào)變化為容易檢測(cè)的電信號(hào)。脈搏傳感器的抗干擾能力大小、是否精確、安裝手法是否便捷還有靈敏度強(qiáng)弱共同決定了脈搏檢測(cè)結(jié)果的精確度，所以它的選型在整個(gè)課題起著非常關(guān)鍵的用途。本課題里，選取紅外對(duì)管脈搏式傳感器，紅外對(duì)管傳感器具有價(jià)格低廉、利于收集身體手指微弱的脈搏物理信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)，再通過放大，模擬信號(hào)的輸出，輸出與脈搏波動(dòng)的脈沖

32、信號(hào)同步進(jìn)行，脈搏跳動(dòng)時(shí)，每輸出一次即出現(xiàn)一個(gè)正脈沖?？捎糜谛穆蕶z測(cè)。 紅外傳感科技是在幾十年之中崛起出來的一個(gè)熱門科學(xué)。它在國(guó)防，科研，還有工農(nóng)業(yè)制造生產(chǎn)等方向得到普遍的利用，特別是在軍事國(guó)防、醫(yī)學(xué)診療和科研院所里起著極其關(guān)鍵的作用。尤其在應(yīng)用于遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)和控制的研究領(lǐng)域，紅外溫度傳感器有著良好的特點(diǎn)，能夠在很多設(shè)計(jì)中達(dá)到檢測(cè)目標(biāo)，因而在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，紅外傳感器應(yīng)用廣泛。本課題心率計(jì)使用的傳感器通過一對(duì)5MM的紅外對(duì)管，然后再外加一些電路所構(gòu)造出的紅外傳感器。紅外對(duì)管指的是紅外線發(fā)射管與光敏接收管，或者紅外線接收頭，或者紅外線接收管配合在一起使用時(shí)候的總稱。 光敏接收管是一種帶著光敏特性的P

33、N結(jié)，屬于光敏三極管，特性為單向?qū)щ娦?。所以使用時(shí)應(yīng)當(dāng)通上反向電壓。沒有光照射的情況下,有很少的飽和的反向漏電流。此時(shí)的光敏管不導(dǎo)通。當(dāng)光照時(shí),飽和的暗電流馬上上升，生出光電流,在一定的范圍內(nèi)它跟著入射光的強(qiáng)度的變化而上升。3.3復(fù)位電路3.3.1單片機(jī)復(fù)位電路如圖3-3所示，時(shí)鐘電路開啟之后，如果REST管引腳外加兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，芯片內(nèi)部就會(huì)開始初始復(fù)位的操作。圖3-3 單片機(jī)復(fù)位電路圖3.3.2按鍵電路圖3-4 測(cè)試復(fù)位電路圖如圖3-4所示電路，單片機(jī)系統(tǒng)如果檢測(cè)這個(gè)端口，查看是否有按鍵操作，一旦按下按鍵，便開始記錄數(shù)據(jù)的工作，如一直未按則一直在此等待。將單片機(jī)的I/O口配置為上拉輸

34、入，可以省去兩個(gè)上拉電阻，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，也減小了電流消耗。因?yàn)镮/O口足夠用，鍵盤設(shè)計(jì)采用線性鍵盤。三個(gè)引腳設(shè)置成按鍵接地的方式。有程序控制掃描部分。三個(gè)按鍵分別連到單片機(jī)的P32、P31、P30引腳上，將正常的心率區(qū)間預(yù)先設(shè)置，方便在超過安全值時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警。3.3.3振蕩電路如圖3-5所示，本課題選擇使用頻率為12MHz的晶振，電容使用30pF的電容。通過計(jì)算，單片機(jī)的工作周期是：12（112M）=1us。圖3-5 振蕩電路圖3.4 顯示報(bào)警模塊3.4.1顯示模塊的選擇與論證（1）液晶顯示液晶模塊是容性負(fù)載器件，液晶模塊電阻基本能夠不去考慮，是沒有極性的，就是說正壓跟負(fù)壓的使用效果是相同

35、的。液晶顯示模塊的器件于直流電壓條件下會(huì)導(dǎo)致電解作用，因此務(wù)必要使用交流驅(qū)動(dòng)，而且限定交流部位里的直流分量小于等于幾十mv；由于液晶器件在電場(chǎng)的影響下，光學(xué)特性的變化是依賴于液晶當(dāng)成彈性連續(xù)體的形變，工作時(shí)間久，因此交變驅(qū)動(dòng)器件的電壓它的影響結(jié)果不由它的峰值來決定，在f120，并且蜂鳴器會(huì)響應(yīng)報(bào)警；示數(shù)小于60時(shí)LED黃燈亮，蜂鳴器響應(yīng)報(bào)警；示數(shù)大于120時(shí)小于60時(shí)，LED綠燈亮，蜂鳴器不響。由于單片機(jī)控制器的引腳輸出電流的能力較弱，不能自己驅(qū)動(dòng)這些元件，因此提高三極管加大它的功率 ，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器能夠正常工作。報(bào)警電路如圖3-7所示電路。圖3-7 LED燈與蜂鳴器電路3.5信號(hào)采集電路信號(hào)采集

36、電路如圖3-8所示。5MM紅外對(duì)管D1與D3組成紅外傳感器。因紅外傳感器輸出的脈沖信號(hào)是極其微弱的信號(hào)，并且頻率非常低，常常還會(huì)產(chǎn)生很多噪聲干擾，所以此信號(hào)需通過C5、R7低通濾波，排掉高頻的干擾。如果傳感器一旦感應(yīng)到比較高的噪音干擾時(shí)，它的輸出端的直流電壓信號(hào)就會(huì)產(chǎn)生比較強(qiáng)的變化。圖3-8 信號(hào)采集電路3.6信號(hào)放大電路如圖3-3所示，R3與R8的電阻之比為放大器的放大倍數(shù)，經(jīng)過計(jì)算所得該放大器的理論值為200倍，但由于8號(hào)接口上5V供壓不足再加上材料限制和人為的因素，該放大倍數(shù)只有20倍左右。圖中C7是耦合電容，作用為通交流和隔直流，之所以選擇電容值為1uF，是為了讓所有的信號(hào)都能通過。如

37、圖3-9為信號(hào)放大電路圖。圖 3-9 信號(hào)放大電路3.7信號(hào)比較電路電壓比較器是常見的集成電路的一種。它能夠應(yīng)用到自動(dòng)控制系統(tǒng)、報(bào)警器系統(tǒng)、測(cè)量技術(shù)中，還能夠應(yīng)用在過零檢測(cè)系統(tǒng)、高速采樣電路、振蕩器及壓控振蕩器電路、A/D 變換電路、電源電壓監(jiān)測(cè)電路等。電壓比較器的作用是分析兩個(gè)模擬電壓，然后比較它的大小且判斷出他倆誰的電壓比較大，該值大于獲得的信號(hào)電壓時(shí)則顯示0V，如果該值小于獲得的信號(hào)電壓時(shí)則顯示5V，如此便出現(xiàn)了5V和0V的方波。如圖3-10 所示。圖3-10 電壓比較器3.8LM358P放大器LM358P里邊含有2個(gè)內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)?、?dú)立的、高增益的雙運(yùn)放，適和于電壓區(qū)間比較廣的單電源，

38、另外同樣可以適用在雙電源的工作方式，它適用范圍主要有直流增益模塊、傳感放大器以及其他所有能夠使用單電源供電的且使用運(yùn)放的地方應(yīng)用。圖3-11 LM358P的引腳圖358的引腳功能；（1）8腳是正電源；（2）4腳是負(fù)電源（雙電源工作時(shí)）或地（單電源工作時(shí)）；（3）1、2、3腳是一個(gè)運(yùn)放通道，1腳是輸出端，2腳是反相輸出端，3腳是同相輸入端；（4）5、6、7引腳是另一個(gè)運(yùn)放通道，5腳是同相輸入端，6腳是反相輸出端，7腳是輸出端；358的特點(diǎn)；（1）內(nèi)部頻率補(bǔ)償（2）低輸入偏流（3）低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流（4）共模輸入電壓范圍寬，包括接地（5）差模輸入電壓范圍寬，與電源電壓區(qū)間相同（6）直流電壓增

39、益高(約100dB)（7）單位增益頻帶寬(約1MHz)（8）電源電壓范圍寬：?jiǎn)坞娫?330V);雙電源(1.5一15V)（9）低功耗電流，適合于電池供電（10）輸出電壓擺幅大(0至Vcc-1.5V)3.9 本章小結(jié)根據(jù)以上分析，結(jié)合器件和設(shè)備等因素，確定如下方案： （1）選取AT89S51單片機(jī)當(dāng)成控制器，分別對(duì)輸入、顯示、信號(hào)的運(yùn)算處理進(jìn)行控制。（2）傳感器模塊選擇紅外對(duì)管脈搏傳感器，因?yàn)樗骷Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、信號(hào)處理效果好、性價(jià)比高。（3）顯示用LCD1602液晶顯示實(shí)時(shí)脈搏數(shù)和蜂鳴器報(bào)警上下限數(shù)值。第4章 心率計(jì)的軟件設(shè)計(jì)4.1程序流程在軟件設(shè)計(jì)中通常利用模塊化的編程設(shè)計(jì)手段，其擁有顯而易見的

40、好處。將一個(gè)復(fù)雜的功能齊全的程序分解成若干個(gè)功能單一的、簡(jiǎn)單的程序模塊，更容易完成程序的調(diào)試和設(shè)計(jì)，對(duì)程序的分工和優(yōu)化更有幫助，可以上升程序的可靠性和閱讀性，讓程序的層次和結(jié)構(gòu)功能觀察的更直觀。軟件系統(tǒng)的程序指令由包含諸多單元的主程序和其他子程序組成。各程序單元都應(yīng)當(dāng)執(zhí)行一個(gè)明確的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)某些具體的指令，當(dāng)明確需要時(shí)，調(diào)用與其對(duì)應(yīng)的單元即可。4.1.1主程序流程圖如圖4-1所示為主程序流程圖。每個(gè)單片機(jī)程序都必須包含程序初始化，其主要目的是保證程序入口和中斷入口的地址。下一部分為第一次顯示全零，其作用是方便知道是否存在信號(hào)進(jìn)入，如果信號(hào)沒有送入，顯示成全零，那么表示心率計(jì)處于未工作狀態(tài)，相反

41、，表示正常運(yùn)行。此課題里最關(guān)鍵的核心就是定時(shí)為l00ms，其目的是給6s的取值建立基礎(chǔ)。課題里依靠定時(shí)器T1的定時(shí)功能來完成100ms的定時(shí)，等待中斷指令耗費(fèi)了工作過程的絕大多數(shù)時(shí)間，其核心為一個(gè)死循環(huán)語句，僅僅在中斷條件符合要求時(shí)，才會(huì)完成中斷子程序，從而為計(jì)數(shù)的結(jié)果進(jìn)行加和運(yùn)算，加和完成后，分析樣本的次數(shù)，假如采樣沒有達(dá)到60次，則表示還沒到600ms，就會(huì)繼續(xù)取值、等待中斷，一旦采樣60次時(shí)，那么采樣終止，然后將6秒內(nèi)取值獲得的次數(shù)將二進(jìn)制數(shù)變化成十進(jìn)制數(shù)，輸入進(jìn)數(shù)碼管中動(dòng)態(tài)顯示。 YNNY開始二翻十開中斷第一次顯示全零程序初始化關(guān)中斷 定時(shí)器賦值小于50次/分鐘大于199次/分鐘保持?jǐn)?shù)

42、值程序開中斷返回定時(shí)100ms累加計(jì)數(shù)結(jié)果采樣60次？顯示心率NYN 圖 4-1 程序流程圖 圖4-2 中斷程序流程圖4.1.2 中斷程序流程圖人體心率值的有效檢測(cè)區(qū)間是50次199次/min，想要去掉外界信號(hào)的干擾信息，可以將定時(shí)器的中斷程序里加入對(duì)頻率數(shù)值的判斷，篩選掉頻率199次/min和50次/min的脈沖信號(hào)，如圖4-1所示為中斷程序4.1.3 定時(shí)器T0和T1的中斷服務(wù)程序如圖4-1所示為定時(shí)器T0的中斷流程圖，如圖4-1-4所示為定時(shí)器T1的中斷服務(wù)流程圖。 N Y 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)置T0定時(shí)初值R1R4+1送R1R4恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)中斷返回保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)置T1定時(shí)初值外部中斷0關(guān)閉中斷次數(shù)（100次

43、）-1=0？外部中斷0打開恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng) 中斷返回 圖4-3 定時(shí)器T0的中斷 圖4-4 定時(shí)器T1的中斷 服務(wù)程序流程圖 服務(wù)程序流程圖4.2測(cè)量計(jì)算原理在心跳脈沖輸入給計(jì)數(shù)器之前，此器件進(jìn)行了100倍頻的數(shù)據(jù)處理，組成方框圖。如果每分鐘人心臟跳動(dòng)次數(shù)為n次，即頻率f=n/60Hz,此刻，只需將計(jì)數(shù)閘門設(shè)置成0.6秒，那么就可以準(zhǔn)確將心率顯示出來。例如：n=76，100倍頻后的f是127Hz，進(jìn)入脈沖是0.6127=76，恰恰和真是心率相同。設(shè)時(shí)間為t（秒）內(nèi)產(chǎn)生K個(gè)連續(xù)的動(dòng)脈搏動(dòng)作，于時(shí)間 t 內(nèi)產(chǎn)生的心率的平均值為n（次/分），則：n = 60K/t 式(4-1)方便確保更好的掌控MCU算出t

44、的數(shù)值，所以選擇脈動(dòng)信號(hào)控制MCU的計(jì)數(shù)/定時(shí)器To定時(shí)（定時(shí)每lms將會(huì)中斷一次），工作寄存器會(huì)把中斷次數(shù)進(jìn)行累計(jì)，進(jìn)而讀取計(jì)數(shù)值。設(shè)該計(jì)數(shù)值為N，于是有： t = 0.001N 式(4-2)把（2）帶入（1）得到： n = 60k/0.001N =60000K/N 式(4-3)式（3）中即使用了單片機(jī)量取心率數(shù)的數(shù)學(xué)模型。正如此單片機(jī)模塊中，K = 19?？蓽y(cè)心率范圍20次/分200次/分（N的范圍：30030000）4.3 KEIL編程軟件的介紹編程軟件選擇方面使用了美國(guó)KEIL SOFTWARE公司研發(fā)的KEIL c5l，它能完美的兼容5l系列單片機(jī)及c語言軟件編寫環(huán)境，和匯編語言相比

45、，c語言比匯編語言擁有在結(jié)構(gòu)性、可讀性、功能使用等方面具有顯著的長(zhǎng)處。KEIL c5l編程系統(tǒng)擁有普遍的功能更全面的集成開發(fā)調(diào)試功能和庫(kù)函數(shù)，融合了WINDOWS系統(tǒng)。還有關(guān)鍵的一點(diǎn)，KEIL c5l編出來的目標(biāo)指令效率特別明顯，基本上語句編出來的匯編程序非常緊湊，便于讀取。這樣開發(fā)大型軟件時(shí)，便越能表達(dá)出高級(jí)編程軟件的優(yōu)勢(shì)。利用KEIL的審查功能就可以保證程序語言的無誤性且保證預(yù)期功能的正常執(zhí)行。4.4幾種主要干擾因素（1）陽光的干擾。由于此電路是利用紅外光線穿過手指來采集人的心率信號(hào)，在此基礎(chǔ)上把信號(hào)進(jìn)行處理，從而獲得心率值。另外處于千差萬別的環(huán)境內(nèi)，外界光照的強(qiáng)度也會(huì)產(chǎn)生差異，此因素給實(shí)

46、驗(yàn)的干擾很明顯。但是外界光照對(duì)于人體表面的強(qiáng)度是均衡的，也就是照在人體的各處光照強(qiáng)度相同，對(duì)人體內(nèi)變化的影響是相同的，也就是可以相互抵消的。注：在實(shí)際操作過程中，光對(duì)測(cè)量的影響確實(shí)很明顯，剛開始我還一直以為是由于手指的抖動(dòng)，導(dǎo)致傳感器采集到的信號(hào)不明顯而導(dǎo)致整個(gè)心率計(jì)不靈敏，后來拿到黑暗的地方，問題就不太大了。（2）測(cè)量過程中手指的抖動(dòng)。光電傳感器如果監(jiān)測(cè)取得的心率信號(hào)十分微弱，在實(shí)際操作是，手指的輕微抖動(dòng)就可能導(dǎo)致測(cè)量的心跳值產(chǎn)生大幅變化。為了解決這個(gè)問題，在設(shè)計(jì)中，在測(cè)量的時(shí)候盡量手指不要有太大的浮動(dòng)，就可以很大減小手指抖動(dòng)對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)象以及結(jié)果的影響。（3）呼吸的影響。 血液中的含氧量的變化

47、進(jìn)而導(dǎo)致人體組織透明度變化，從而來測(cè)量心跳頻率，這就是本設(shè)計(jì)心率信號(hào)的采集原理。這樣正常情況下的呼吸和急促的呼吸就使得人體內(nèi)的含氧量大大的不同，所以運(yùn)動(dòng)的人和一般人的心率也大不一樣。據(jù)試驗(yàn)所得，當(dāng)人運(yùn)動(dòng)之后呼吸會(huì)比較劇烈，這時(shí)他的心跳頻率也就跟著變大。通常情況下 ，心率指的是當(dāng)人一般生活狀態(tài)下的時(shí)候的心跳值。4.5 本章小結(jié)基于單片機(jī)的數(shù)字心率器的軟件設(shè)計(jì)部分大致包含主程序流程圖、顯示子程序還有中斷程序流程圖組成。眾所周知C語言編程較容易完成難度較高的算法，而匯編語言指令則更節(jié)省時(shí)間，效率更高并且適用于精細(xì)計(jì)算程序工作的時(shí)間，而數(shù)字心率器的軟件設(shè)計(jì)一方面包含相對(duì)復(fù)雜的計(jì)算（時(shí)間t內(nèi)的平均值），

48、另一方面還應(yīng)做到準(zhǔn)確計(jì)算程序工作時(shí)間（動(dòng)脈搏動(dòng)時(shí)間），因此控制程序選擇C語言和匯編語言混合編程的方式。39總結(jié)總結(jié)脈搏測(cè)量過程核心環(huán)節(jié)是單片機(jī)的設(shè)置和傳感器輸出的信號(hào)如何提取的問題, 本課題的電路中模擬電路較為簡(jiǎn)潔，利用S51芯片來完成脈搏信號(hào)收取，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，對(duì)脈搏進(jìn)行計(jì)數(shù)等功能，因此體積小，功耗低，電路的穩(wěn)定性高。本設(shè)計(jì)可以作為對(duì)脈搏頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，還可以對(duì)脈搏次數(shù)進(jìn)行報(bào)警, 所以適合當(dāng)成便攜的脈搏測(cè)試計(jì)?；趩纹瑱C(jī)心率儀的軟件部分大致有主程序流程圖、顯示子程序及中斷程序流程圖這幾部分。眾所周知，C語言編程能夠完成較為高級(jí)的算法，而匯編語言編程則能夠省時(shí)并且利于精細(xì)編程工作的時(shí)間，而心率計(jì)的編程指令既包含比較復(fù)雜的計(jì)算，還必須精細(xì)的計(jì)算出程序的工作時(shí)間（動(dòng)脈搏動(dòng)時(shí)間），因此控制代碼運(yùn)用C語言和匯編語言混合編程而成。為了便于實(shí)現(xiàn)數(shù)字心率計(jì)的重復(fù)性，另外增加了單片機(jī)的復(fù)位按鍵還有測(cè)試復(fù)位按鍵。與此同時(shí)，為了便于觀察脈搏跳動(dòng)次數(shù)的增