单片机的智能脉搏测试仪设计
Abstract
We met the test pulse instrument in the hospital.The one is mercury sphygmomanometer,the utility model has the advantages of numerical stability.The disadvantage is the healthcare professionals need to tooperation it.The nother is a mercury sphygmomanometer.Its advantage is easy to use,measurements for recording is convenient, lightweight, easy to carry.
And my paper based on the design of a 51 SCM pulse measuring instrument.The system takes STC89C51 MCU as core.Pulse sensor sampling pulse signal, using STC89C51 MCU as controller, pulse sensor output square wave into single chip microcomputer chip, each receiving a pulse waveform, digital tube counting time. Pulse frequency overrun with buzzer alarm. MCU software design, set the interrupt vector, progra *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
mming executive.After testing, the system works well and meets the design requirements.
Key words:STC89C51 monolithic integrated circuit,pulse measuring instrument,
Buzzer.引言
1860年Vierordt创建了第一台杠杆式脉搏描记仪,国内20世纪50年代初朱颜将脉搏仪引用到中医脉诊的客观化研究方面。随着机械及电子技术的不断发展,国内外在研制中医脉象仪方面进展很快,尤其是70年代中期,国内天津、上海、江西等地相继成立了跨学科的脉象研究协作组,多学科共同合作促使中医脉象研究工作进入了一个新的境界。
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STC89S51单片机为核心而制作的一种实用型脉搏测量仪。采用HK-2000A 集成化脉搏传感器作为传感器对人体的脉搏心率警醒数据采集。得到的信号送入STC89S51单片机进行处理。单片机将采集到的脉搏心率在数码管上实时显示出来,同时还设置了脉搏测量仪的上下限报警电路。本文首先描述本设计的整体思路,然后介绍各个部分设计中的细节问题,最后提出一些完善本设计的改进意见。
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,因此对脉搏波采集和处理具有很高的医学价值和应用前景。
一、系统方案选择与论证
(一)任务
基于单片机的智能脉搏测量仪设计。
(二)要求
1、通过脉搏传感器采样脉搏信号,设计脉搏波检测电路,通过数码管来显示脉搏次数。
2、将脉冲波送入单片机,采用单片机构成脉搏检测仪,要求实时脉搏次数对超限时用蜂鸣器报警。
(三)系统基本方案
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,分别做了几种不同的设计方案并进行了论证。
(四)各个部分电路的方案选择及论证
1、脉搏传感器部分
传感器又称为换能器、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HK-2000A 集成化脉搏传感器,HK-2000A 集成化脉搏传感器采用高度集成化工艺将力敏元件(PVDF压电膜)、灵敏度温度补偿元件、感温元件、信号调理电路集成在传感器内。压电式原理采集信号,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弦脉冲。该产品可用于脉率检测,如运动、健身器材设备中的心率测试。
2、单片机选择
51单片机是INTEL公司生产的。它低功耗,高性能,片内含4K bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度,非易失性存储技术生产,兼容标准8051指令系统及引脚。它集Flash程序存储器,既可在线编程(ISP)也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中,ATMEL公司的功能强大具有结构简单,价格便宜,易于开发的特点。通用型,有总线扩展,有较强的处理功能,有全双工异步串行通信口。
本设计中,因为单片机只需要对脉搏信号的波动频率进行测量、计算和显示,对单片机的要求不是很高,所以选择51单片机作为信息处理中心。
3、显示部分
根据题目要求,由于设计出来的系统是可以设定报警的范围的,故显示模块采用数码管。并且数码管具有功耗小、轻薄短小无辐射危险,简单方便等特点。
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STC89C51单片机作为控制器,分别对输入、显示、信号的处理和控制。
(2) 传感器部分采用光HK-2000A 集成化脉搏传感器,该器件结构简单、可靠性高、抗干扰能力强。
(3) 显示用数码管显示实时脉搏数和蜂鸣器报警上下限数值。
设计框图如图1-1所示。
图1-1 设计框图
在PC值不超出0FFFH(即不超出片内4KB Flash存储器的地址范围)时,单片机读片内程序存储器(4KB)中的程序,但当PC值超出0FFFH (即超出片内4KB Flash地址范围)时,将自动转向读取片外60KB(1000H-FFFFH)程序存储器空间中的程序。
对于EPROM(或FLASH)型单片机,在EPROM编程期间,此引脚需加12.75V或21V的编程电压。
电源电路如图2-11所示。
图2-11 电源电路
采用USB电源接口,电容的作用是滤波 ,从外界进来的电流,电压可能不稳定,接上电容是为了保证后面的电路电压相对稳定,为方便指示电源工作状态,电源接通时LED灯亮,表示器件开始工作。
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