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基于单片机的脉搏计毕业论文.doc
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基于单片机的脉搏计毕业论文.doc
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1
嘉应学院 2015 届 电子信息工程 学院
本科毕业论文(设计)开题报告表
课题名称
基于单片机的脉搏仪设计
课题类型
工程设计
指导教师
学生姓名
***
学 号
111100057
专 业
电子信息工程
本
课
题
研
究
的
现
状
脉搏系统和脉搏信息的研究包括两大方面: 一是理论分析与计算(即建模方
面);二是信号检测与分析。从发表的文献来看, 国外在前一方面做了大量的研
究, 也早于国内学者; 而国内在后一方面的研究多于国外。对脉搏信号的分析主
要包括以下方面:
(1)脉搏信号检测与提取
用脉搏记录仪器描绘脉搏波图像已有百余年的历史。1860 年法国人研制了
杠杆脉搏描记器,成为现代脉象描记的基础。脉象仪的总体构成包括脉象信号
检测,信号预处理和信号分析三个环节。我国医务界约从 50 年代初就开始了用
西方传来的脉搏描记技术,使脉象图形化。从测量原理上讲,脉象传感器可分
为机械式、压电式、光电容式等多种。
(2)脉搏信号处理与特征提取
目标信号检测的关键是提取信号的特征。在实际中,目标信号总是淹没在
大量的杂波或干扰中,而且目标信号的幅值或功率较杂波或干扰信号可能还低
得多,这就需要进行有效的信号处理。
时域分析法:目前国内对脉象信号的特征提取方法,多数采用时域分析法。时域
分析法包括直观形态法、多因素识脉法、脉象速率图法、脉图面积法、直观形
态法。
2
学
术
价
值
和
现
实
意
义
传统的脉搏测量采用脉诊方式,中医脉象诊断技术就是脉搏测量在中医上卓
有成效的应用,但是受人为的影响因素较大,测量精度不高。 生物医学传感器获
取生物信息并将其转换成易于测量和处理信号的一个关键器件。光电式脉搏传
感器是根据光电容积法制成的脉搏传感器,通过对手指末端透光度的监测,间接
检测出脉搏信号。光电式脉搏传感器具有结构简单、无损伤、可重复好等优点,
本文讨论的就是基于光电式脉搏传感器的设计和具体实现。
课题类型指:理论研究、实验研究、计算机软件设计、工程设计(实践)等。
论
文
提
纲
或
设
计
思
路
论文提纲:
1、确定硬件系统的设计方案:
(1)、根据系统的功能要求确定选用的元器件;
(2)、分配单片机各个 IO 口地址,以连接对应的元器件,方便控制;
(3)、利用 Altium designer 软件构建系统的硬件图;
2、确定软件部分的设计方案:
(1)、确定各部分模块对应要实现的功能,并根据连接图写出对应程序中对应
的控制信息,便于软件编写;
(2)、用 keil 软件编写程序,对应各模块功能模块化编写,便于程序的检查和
调试;
3、利用 keil 软件生成 hex 文件,用 Altium designer 软件绘制电路图
4、依照电路图,在电路板上焊接各元件,完成系统实物设计;
5、将焊好的电路板反复进行硬件调试和系统整体调试,直到实现系统要求的预
定功能。
3
主
要
参
考
文
献
[1]华玉明.51 单片机语言模块化多文件编程方法探讨[J].吉林广播电视大学学
报,2014(10):59-62
[2]赵丽华,张文兰,张永寿.基于单片机的脉搏信号采集电路设计[J].中国医学
装备,2014,11(4):35-38
[3]张心歌.基于单片机的脉搏波采集系统的设计[J].硅谷,2014(5):31-32
[4]颜晓河,董玲娇,苏绍兴.光电传感器的发展及其应用[J].电子工业专用设备,
2006(1):59-62
[5]施勇.光电传感器原理浅析[J].科技创业家,2013(9):5-6
[6]程咏梅,夏雅琴.人体脉搏信号检测系统[J].北京生物医学工程.2007,25(5):
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社,2009:11-20
指
导
教
师
意
见
指导教师(签名)
教研室主任(签名) 院长(签名)
年 月 日
4
目 录
1 引言 ...........................................................................................................................2
1.1 目的和意义 .......................................................................................................2
1.2 研究概况及发展趋势综述 ...............................................................................3
1.3 本系统主要研究内容 .......................................................................................4
2. 总体方案论证与设计 .................................................................................................5
2.1 主控模块的选型和论证 ....................................................................................5
2.2 显示模块的选型和论证 ....................................................................................5
2.3 传感器的选型和论证 ........................................................................................5
2.4 时钟芯片的选型和论证 ....................................................................................6
2.5 系统整体设计概述 ............................................................................................6
3.系统硬件电路设计 .......................................................................................................7
3.1 主控模块 ............................................................................................................7
3.1.1 STC89C52 单片机主要特性 ..................................................................7
3.1.2 STC89C52 单片机的中断系统 ............................................................10
3.1.3 单片机最小系统设计 ..........................................................................10
3.2 LCD 液晶显示器简介 .....................................................................................10
3.2.1 液晶原理介绍 ......................................................................................10
3.2.2 液晶模块简介 .......................................................................................11
3.2.3 液晶显示部分与 STC89C52 的接口 ...................................................12
3.3 键盘模块设计 ..................................................................................................12
3.4 蜂鸣器模块设计 ..............................................................................................13
3.5 信号采集电路设计 ..........................................................................................13
3.5.1 传感器简介 ........................................................................................13
3.5.2 放大电路 ............................................................................................14
3.5.3 整形电路 ............................................................................................14
3.5 时钟模块的设计 ..............................................................................................14
3.5.1 DS1302 概述 .........................................................................................15
3.5.2 DS1302 内部 RTC 和 RAM 地址分配 ..............................................17
3.5.3 DS1302 时钟电路设计 .........................................................................19
4.系统软件设计 .............................................................................................................21
4.1 系统软件总体设计 ..........................................................................................21
4.2 程序设计原理 ..................................................................................................22
5.系统调试 .....................................................................................................................23
5.1 硬件调试 ..........................................................................................................23
5.2 软件调试 ..........................................................................................................23
5.3 调试结果 ..........................................................................................................23
6.结论 .............................................................................................................................24
附录 ................................................................................................................................26
系统整体原理图 ............................................................................................................26
元件清单 ........................................................................................................................26
系统源程序 ....................................................................................................................28
5
基于单片机的脉搏计
摘要:人体脉象中富含有关心脏、内外循环和神经等系统的动态信息。而脉搏的
病理生理性改变常引发各种心血管事件,脉搏生理性能的改变可以先于疾病临床
症状出现,通过对脉搏的检测可以对如高血压和糖尿病等引起的血管病变进行评
估。同时脉搏测量还为血压测量,血流测量及其他某些生理检测技术提供了一种
生理参考信号。
本文主要介绍了数字式脉搏计的具体实现方法,利用红外传感器产生脉冲信
号,经过放大整形后,输入单片机内进行相应的控制,从而测量出一分钟内的脉
搏跳动次数,快捷方便。通过观测脉搏信号,可以对人体的健康进行检查, 通常
被用于保健中心和医院。
系统可以供用户测量当时的脉搏次数,同时还可以设定上限次数和下限次数,
当测量的范围超过设定的范围则驱动蜂鸣器报警提醒,除此外用户还可以设定每
天闹钟提醒测量,时间可以自行设定.
系统主控芯片采用 STC89C52,可以把采集到的脉搏信号显示在 LCD1602 上。
关键词:STC89C52,独立键盘,LCD 显示管,红外传感器。
1 引言
1.1 目的和意义
脉搏是由心脏搏动而引起, 经动脉和血流传至远端的桡动脉处, 它携带有丰
富的人体健康状况信息。早在公元前 7 世纪脉诊就成为中医的一项独特诊病方法。
但自古以来中医独特的诊断方法及治病的疗效总是笼罩着一层神秘的面纱。中医
一直是靠手指获取脉搏信息, 这难免存在许多主观臆断因素, 况且这种用手指切脉
的技巧很难掌握,因此人们迫切期望尽早实现脉诊的科学化和现代化。随着传感器
技术及计算机处理技术的发展,人们希望能够将现代技术应用于中医脉象诊断,
以便更科学、更客观地揭示脉象的实质与特征。另一方面从西医的角度看,近年来
人们也试图根据脉搏波的变异性来评价和诊断人体心血管系统的病变,以便能找
到一个有效的心血管疾病早期无创诊断的方法。因此,对脉搏信号进行无失真的检
测、采集和处理是一项重要而很有意义的基础工作,它是对脉搏信号进一步分析并
依此对心脏及动脉血管系统疾病进行预报和诊断的前提。本论文的研究主要是基
于这方面来进行的,,从客观、物理的角度来诠释人体脉搏系统。
心率(Heart Rate):用来描述心动周期的专业术语,是指心脏每分钟跳动的
次数,以第一声音为准。在正常情况下,脉率和心率是一致的。正常成年人安静时
的心率有显著的个体差异,平均在 75 次/分左右(60—100 次/分之间)。初生儿的
心率很快,可达 130 次/分以上。在成年人中,女性的心率一般比男性稍快。健康
成人的心率为 60~100 次/分,大多数为 60~80 次/分,女性稍快;3 岁以下的小
儿常在 100 次/分以上;老年人偏慢。成人每分钟心率超过 100 次(一般不超过 160
次/分)或婴幼儿超过 150 次/分者,称为窦性心动过速。如果心率在 160~220 次
/分,常称为阵发性心动过速。心率低于 60 次/分者(一般在 40 次/分以上),称
为窦性心动过缓。如心率低于 40 次/分,应考虑有房室传导阻滞。心率过快超过 160
次/分,或低于 40 次/分,大多见于心脏病病人,病人常有心悸、胸闷、心前区不
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