基于C51单片机的脉搏测量系统的研究与设计

2017-4-上.indd 5基于电子电路设计与方案作者/王晓莲、王振宇，江阴职业技术学院C51单片机的脉搏测量系统的研究与设计文章摘要：机通过对信号累加得到脉搏跳动次数。检测脉搏时，用户手稍微按住光电传感器，由于脉搏在跳动时，血液透光性有所不同，接收器能够本系统以STCC52单片机为核心，以光电传感器利用单片机系统内部定时器来计算时间，由光电传感器感应产生信号，单片接收到不同强弱的信号，得到的信号可以看作人的脉搏信号，将此信号进行放大、整形等处理，通过单片机讲数据显示到数码管上，这样关键词：就能达到脉搏检测的目的。STCC52；光电传感器；信号处理引言出的形态脉搏信号携带了人体大量的健康信号，脉搏波所呈现位定时器等方面的综合信息，在很大程度上反映出人体心血管系统(波形)、强度(波幅)、速率(波速)和节律(周期)构（兼容传统/计数器，4■■1.251的5向量个外部中断，一个2级中断结构)，全双工串行口。7向量4级中断结中许多生理病理的血流特征本设计采用非接触式检测方式的信号采集理病理信息作为临床诊断和治疗的依据，历来都受到中外[1]。从脉搏波中提取人体的生器，该传感器特点以高输出功率的红外光电二极管和高灵敏ST188红外光电传感度的光电晶体管作为部件[3]，检测距离可调范围大。光电传重要依据。医学界的重视。对病人的脉搏进行检测，为治疗疾病提供感器能够将检测的信号转化成光信号，借助光电元件可以进1.硬件设计一步把光信号转化成电信号，传输电信号并将其处理后显示出来就能够达到脉搏测量仪的要求■■1.3信号处理[4]。度差别，利用红外光电传感器收集脉搏信号，通过观察该本文设计的脉搏测量仪是根据脉搏上下起伏时的遮光信号的变化，以检测用户的健康状态。系统总体设计由一定的噪声，所以需要该部分电路对脉冲信号进行处理。由于信号采集电路采集的脉冲信号比较微弱，并且有ATC51、按键、数码管、光电传感器、时钟模块、运放等采集到的脉冲信号一般为几十毫伏，必须加以放大，以达脉搏数，当超过范围的时候单片机会驱动蜂鸣器发响，脉搏构成，如图1所示，系统设有四个按键，可以设置上下限冲信号，因此必须加以滤波整形，整形电路的输出电压应到整形电路所需的电压。放大后的信号波形是不规则的脉测量的时候需要人把手轻轻的按在光电传感器上面，由于人满足单片机计数器的要求。本设计整形电路采用的是集成脉搏跳动的时候，血液的透光性不一样会导致接收器那边接VCC收的信号强弱不一样，间接的把人脉搏信号传回，通过运放用外部中断对其进行计数，最终换算成一分钟脉搏的跳动次对其进行放大、整形后连接到单片机的IO口[2]，单片机利R2R3330ST18820kXH键盘输入 脉搏传感器 信号放大单片机 显示电路 与整形电路 STCC52 复位电路 图2 信号采集电路 图1 系统硬件结构图R6数，最终通过单片机将数据显示在数码管上。■■1.1系统的控制模块采用的是主控模块10μ10k10kR11C5C624k1μ1μ高性能程CMOS8位微控制器定时器，内置Flash存储器。5124KB.EEPROM，MAX810字节STCC52，具有.8K.STC公司生产的一种低功耗、RAM，32.位系统可编复位电路，3I/O.口线，看门狗个16.图3 信号放大滤波电路www.ele169.com..|..52017/3/21 22:01:01电子电路设计与方案运放能力。LM358构建的滞回电压比较器，提高系统的抗干扰设置不同的计数器值，以实现对各模块的单次或周期性调2.软件设计用。不仅将多任务调度简化，结构层次清晰，而且提高了程序运行效率。过判断各函数运行的标志位来执行相应的函数，完成相应本设计的主程序是一个无限循环的程序，在循环中通3.调试结果表1■■误差分析表的操作。与以往程序按照子程序放置的顺序执行不同，通实际的脉搏过标志位来完成各子程序的调度，然后将标志位清零，以次数测量得出脉搏次数1测量得出脉搏次数2测量得出脉搏次数3测量得出脉搏次数4测量得出脉搏次数5避免该子程序在没有获得触发的情况下被执行。此方法的65636563太多的等待时间，可以及时处理子函数，具体主程序流程优势在于可以合理地安排软件各部分的执行时间，不需要727071696970图见图的定时功能定时5所示。软件设计中采用时间调度器，通过单片机1ms为一个单位，对各个模块的时间间隔7676757574738180807981808583838582841OUTVCCR8P32R4100k1IN-2OUT20kR7值。注：实际的脉搏次数以听诊器测出的脉搏次数为参考56kP32SIG11IN+2IN-器件本身并非理想线性，实测数据进行了线性补偿。误差分表1列出了测量值，但存在误差，由于传感器和其他GND2IN+R96.8k析：经校准，非线性补偿后，误差以基本达到要求。LM3584.结论响小、抗干扰能力较强、检测精度较高，减少了人工测量基于C51单片机的脉搏测量系统其受外界环境因素影图4 信号整形电路要求带来的误差，节省了数据处理时间，满足日常脉搏检测的的实用性。[5]。并且，该脉搏测量仪体积小，便于携带，有很强参考文献＊ [1]杨建.脉搏波信号采集与分析方法的研究[J].电脑与信息技＊ [2]术.2014(3):53-55.京信息科技大学学报王雪，朱嘉林.基于,2016,31(4):67-70.51 单片机便携式脉搏测量仪设计[J].北＊ [3]2006(5)32-34．王丽英．基于光电技术的脉搏测量方法［J］.国外电子元器件，＊ [4]李珍,刘琳琳．基于光电式脉搏传感器的脉搏信号获取[J].图5 系统主程序结构图＊ [5]中国医疗器械信息,2008,14(11):19-20．与实现［J].侯惠亮，李国侠，庞浩．基于医疗卫生装备，2010,(7):22-24．SPCE061A 脉搏测量仪的设计6..|..电子制作....2017年4月2017-4-上.indd 62017/3/21 22:01:01