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1、数字心率计的设计 摘要本文是基于51单片机数字心率计的设计采用了红外对管传感器和光电转换原理进一步实现对心率的检测。心率计通过感知手指内的微弱波动来接收信号可以避免人工听诊器所带来不必要的麻烦。心率传感器采样脉搏信号采用AT89S51单片机作为控制器心率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。心率次数超限时用蜂鸣器报警。三极管加大功率 驱动器件工作。这样就实现了心率计数的功能进一步达到了检测疾病的目的。 关键词AT89S51单片机、心率计数器、LM358P DESING OF DIGITAL HEARAT RATE METER Abstract:This paper
2、is the design of 51 single-chip digital rate meter based on the infrared tube, sensor and photoelectric conversion principle to detect heart rate. Heart rate meter to receive signals through the weak fluctuation in the finger of perception, so as to avoid unnecessary trouble caused by the artificial
3、 stethoscope. A heart rate sensor sampling pulse signal, uses AT89S51 as the MCU, a heart rate sensor output Fang Bo incoming MCU, MCU each receives a pulse waveform, digital tube counting time. The number of beats overrun with buzzer alarm. Increase power triode, drive to work. So as to realize the
4、 heart rate counting functions, further can detect diseases purpose. Key words:Heart counter、AT89S51、LM358P 目 录 1、引言2、系统方案选择与论证2.1、任务2.2、心率计的选用2.3、各个电路的选择 2.3.1、脉搏传感器部分 2.3.2、单片机选择2.3.3、显示部分2.3.4、系统各模块的最终方案 3、 系统简述4、 本系统核心器件简介4.1、AT89S51单片机 4.1.1、电源引脚4.1.2、外接晶体引脚 4.1.3、 控制信号或与其它电源复用引脚 4.2、 复位电路 4.2.
5、1、单片机复位电路4.2.2、按键电路 4.2.3、 振荡电路 4.2.4、液晶电路 4.3、LM358P放大器 5、程序设计6、软件的调试7、结束语参考文献谢辞附录1 程序清单附录2系统原理图附录3 PCB图1 引言 随着社会的发展人们的生活节奏越来越快了面对越来越繁忙的工作人们并不能像以前那样去做定期的体检啦。事实上我们身体承受的压力越来越大啦相比以前其实我们的身体需要更多的关注。身体是否健康在很多方面都能体现出来。一个人的心率值基本能反映出他心脏的健康状况，心脏是我们身体中最重要的器官之一，它为我们提供源动力。所以我们要时刻理解他的状态。由于我们不能定时的去体检所以我们需要一个操作简单准
6、确率高的仪器来帮助我们。 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,因此对心率波采集和处理具有很高的医学价值和应用前景。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AT89S51单片机为核心而制作的一种实用型心率测量仪。采用红外对管脉心率感器作为传感器对人体的脉搏心率警醒数据采集。得到的
7、信号送入AT89S51单片机进行处理。单片机将采集到的脉搏心率在LCD1602上实时显示出来同时还设置了心率测量仪的上下限报警电路。 2 系统方案选择与论证 2.1 任务 基于单片机的心率测量仪设计，采用传感器，量脉搏的跳动，出微弱的信号，入放大器中放大；后通过滤波器滤除干扰信号后，将形整形为方波或脉冲信号后经过倍频器增加信号的频率，输入计数器中计数，通过定时器控制计数的时间，后得出一分钟内脉搏次数即为心率。计数器计数值输入到显示器中显示3。 2.2 心率计的选用 心率计大体分为压电式和红外传感器式的，在各方面俩者各有利弊，在做论文之前通过资料的了解，感觉红外的在应用上比较方便与快捷所以选用了
8、红外心率计的设计。 随着心脏的跳动在人体组织内半透明度也随之改变。当血液流到人体组织内时，人体内的半透明度会发生改变随之减小。当血液回流到心脏时，人体组织内的半透明度会增大。手指尖和耳垂的组织是最薄的所以在这两个部位这种现象尤为明显。心率计将发光二极管的红外线照射到上述部位，并用另一侧的红外光电管进行接收转化为电信号。此信号的频率与人体心脏的跳动成正比，将它转换成脉冲进行显示，就能达到显示心率的目的1。 2.3 各个电路的选择 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，分别对所需器件进行了挑选。 2.3.1 脉搏传感器部分传感器
9、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。 本设计中采用红外对管脉搏传感器红外对管传感器价格低廉可以采集人体手指微弱的脉搏信号，再进行放大，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。可用于心率检测4 。2.3.2 单片机选择 在单片机的选择方面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，
10、有全双工异步串行通信口。而我们接触到的单片机大多数为8051和80c51通过资料的查询与阅读发现80c51已将处在淘汰的阶段了相对于c51现在s51才是市场上新的宠儿。89s51比89c51有着更高的性能而价格方面则没有变化在编程方面89s51能够直接改写存储器里的程序而不需要把芯片从工作环境中剥离这一点对于我们这些还不能熟练运用的学生来说是非常易用的功能在频率方面s51具有更高的频率从而比c51具有更快的计算速度；s51还具有双工UART串行通道、内部集成看门狗计时器、双数据指示器、电源关闭标识等功能；在安全方面，s51具有全新的加密算法，这是s51更有效的保护知识产权不被侵犯。2.3.3
11、显示部分 通过对显示器的观察和了解，最终采用LCD1602液晶显示器LCD1602在显示数字和字母上比较方便，在控制上比较简单，而且成本相对较低。 2.3.4 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AT89S51单片机作为控制器，分别对输入、显示、信号的处理和控制。 2 传感器部分采用红外对管脉搏传感器，该器件结构简单、可靠性高、价格低。 3.显示用LCD1602液晶显示实时脉搏数和蜂鸣器报警上下限数值。 3 系统简述 如图3-1所示本系统由心率传感电路、单片机AT89S51、LCD及一些外围器件组成。系统的框图结构 7。4 本系统核心器件简介 4.
12、1 AT89S51单片机 AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS -51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案9。 AT89S51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
13、主要特点为： 1.CPU为8位 2.片内带振荡器频率范围为1.212MHz 3.片内带128字节的数据存储器；（RAM） 4.片内带4KB的Flash程序存储器；（ROM） 5.程序存储器的寻址空间为64KB；（需要扩展ROM） 6.片外数据存储器的寻址空间为64KB；（需要扩展RAM） 7.128位（16字节）用户位寻址空间；（在128个字节中） 8.18个字节特殊功能寄存器SFR（MCS52子系列为21个）； 9.4个8位的并行I/O接口：P0、P1、P2、P3； 10.2个16位定时器/计数器T0、T1；（MCS-52子系列为3个，T2） 11.2个优先级别的5个中断源；（高、低2个） 12.1个全双工的串行I/O接口，可多机通信； 13.片内采用单总线结构；14.有较强的位处理能力；