畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）生理信號(hào)無(wú)線傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、生理信號(hào)無(wú)線傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘 要隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展和無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的進(jìn)步，全新的醫(yī)療監(jiān)護(hù)領(lǐng)域已逐漸聚焦了許多軟件開(kāi)發(fā)商的目光。本文利用目前已有的藍(lán)牙模塊，設(shè)計(jì)了基于藍(lán)牙技術(shù)的心電檢測(cè)系統(tǒng)。課題的研究將先進(jìn)的無(wú)線、近距離傳輸技術(shù)應(yīng)用于動(dòng)態(tài)監(jiān)護(hù)中，使心電數(shù)據(jù)的傳輸由有線變?yōu)闊o(wú)線、實(shí)時(shí)、可移動(dòng)。被測(cè)人員可利用便攜式控制器連續(xù)采集心電生理參數(shù)，采集后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫S身攜帶具有藍(lán)牙功能的機(jī)器進(jìn)行數(shù)據(jù)的保存和分析處理。它在保障被測(cè)人員的生命安全方面無(wú)疑具有重要的臨床使用價(jià)值。硬件方面，通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集心電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大、濾除干擾、陷波等電路把符合頻率段內(nèi)的脈搏信號(hào)送到at89c51 單片機(jī)中，經(jīng)at8

2、9c51 處理通過(guò) uart 送到藍(lán)牙模塊，進(jìn)行實(shí)時(shí)發(fā)送，在終端，通過(guò)藍(lán)牙無(wú)線傳輸功能將數(shù)據(jù)傳送到電腦上，對(duì)心電數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和分析。該系統(tǒng)采用無(wú)線通信技術(shù)，省去了復(fù)雜的連接導(dǎo)線，十分便于操作者使用，節(jié)省使用空間，具有很好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。藍(lán)牙技術(shù)在無(wú)線個(gè)人通訊上應(yīng)用有著很好的市場(chǎng)前景，但應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域還很少，目前醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中采用藍(lán)牙技術(shù)是一種嘗試，通過(guò)對(duì)本系統(tǒng)的測(cè)試，說(shuō)明在醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)上采用藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行無(wú)線測(cè)試控制是可行的，為將來(lái)手機(jī)醫(yī)療監(jiān)護(hù)領(lǐng)域的普及使用奠定了良好基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：心電信號(hào),藍(lán)牙模塊,數(shù)據(jù)采集,無(wú)線通信河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）iithe design of wireless

3、signal transmission systerm about physicalabstractwith the development of mobile communication technologies and the improvement of wireless data traffic, advanced technology of wireless and short distance transmission is applied on pulse signal test system，which makes the transmission of numerous of

4、 data from wire into wireless as well as real time and portablethe portable controller which is carried by volunteer can continuously record physiological parameters of pulse，it also transmits data to the mobile phone for storage，analysis and process during the data acquisition process. it has very

5、important clinical value in the protection of volunteersin terms of hardware，through the data acquisition system，pulse signal is magnified，filtered，and interruption is eliminated，then the pulse signal in required frequency band is sent to at89c51 single chip and is processedafter that, the pulse sig

6、nal is sent to module of bluetooth transmission through uart. physical parameter is recorded and analyzed at lastthe system adopts wireless testing technology while the complicate wire is taken offit is very convenient to use and much space can be saved as well. the system is a try of application of

7、 bluetooth technology in medical monitoring systemsas is known，bluetooth technology has a good market prospect in application of wireless personal communication at present，but it is rarely applied in medical fieldit is proved that by applying the bluetooth technology on medical monitoring system to

8、realize the wireless test and control through the test of this system is availablethis will laid a good foundation for the popularization of mobile medical supervision in the future.河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）iii key words：pulse signal, bluetooth module, data acquisition；wireless transmission 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1目 錄摘

9、 要 .iabstract.ii前 言.1第一章 生理信號(hào)采集系統(tǒng).51.1 總體思路.51.2 信號(hào)放大模塊.51.3 低通濾波器.6第二章 生理信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng).102.1 51 單片機(jī)簡(jiǎn)介 .102.2 串口通訊.122.3 ad 轉(zhuǎn)換.152.4 at89c51 與 ad0809 在此設(shè)計(jì)的應(yīng)用.18第三章 軟件編程.203.1 c51 的數(shù)據(jù)類型.203.2 設(shè)計(jì)中的程序.21第四章 無(wú)線發(fā)送模塊.244.1 藍(lán)牙技術(shù)的簡(jiǎn)介.244.1.1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及各功能塊介紹.244.1.2 芯片接口和主要管腳介紹.254.2 藍(lán)牙芯片在此設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.26結(jié)論.26參考文獻(xiàn).28致 謝.30附 錄

10、.31河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1前 言隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展以及人們對(duì)自我保健質(zhì)量要求的不斷提高，醫(yī)療保健業(yè)日益朝著移動(dòng)、無(wú)線、便利方向發(fā)展。醫(yī)療保健機(jī)構(gòu)正逐步通過(guò)各種通信方式從測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)獲得被測(cè)人員信息并更新他們的數(shù)據(jù)庫(kù)。移動(dòng)無(wú)線解決方案允許用戶在患者病榻旁及時(shí)的更新患者信息，從而可以確保數(shù)據(jù)反映患者的最新情況。這有助于減少醫(yī)療差錯(cuò)、節(jié)省醫(yī)療專業(yè)人員的時(shí)間；同時(shí)，便于瀏覽患者信息、檢驗(yàn)治療結(jié)果、輸入診斷信息，并能夠在患者最方便的場(chǎng)所將關(guān)鍵性的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)輸入到患者病歷中。醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)是醫(yī)學(xué)臨床診斷的重要的設(shè)備，而目前國(guó)內(nèi)的監(jiān)護(hù)系統(tǒng)主要是通過(guò)有線電纜來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸，患者有時(shí)需要連續(xù)檢測(cè) 24 小

11、時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，限制了被測(cè)人員的活動(dòng)空間，因此希望能擺脫有線電纜的束縛，藍(lán)牙技術(shù)動(dòng)態(tài)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)可解決這一問(wèn)題。本課題是將先進(jìn)的無(wú)線、近距離傳輸技術(shù)應(yīng)用于動(dòng)態(tài)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中，使脈搏數(shù)據(jù)的傳輸由有線變?yōu)闊o(wú)線、實(shí)時(shí)、可移動(dòng)。被檢測(cè)人員只需隨身攜帶可連續(xù)采集脈搏信號(hào)的便攜式控制器，在記錄的同時(shí)可將數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸并做數(shù)據(jù)的分析和處理。將無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療監(jiān)護(hù)設(shè)備，在國(guó)外已經(jīng)取得了一定發(fā)展。在國(guó)內(nèi)，目前無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用主要集中于小型的移動(dòng)通信設(shè)備，而把無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備的工作尚處于起步階段，但已顯示出廣闊的前景四。總之，從發(fā)展的角度來(lái)看，醫(yī)療保健產(chǎn)品的無(wú)線化、網(wǎng)絡(luò)化是趨勢(shì)，移動(dòng)型、掌上型產(chǎn)品將成為未

12、來(lái)市場(chǎng)的主流。近年來(lái)，各種人體生理信號(hào)的監(jiān)護(hù)儀器已經(jīng)成為各級(jí)各類醫(yī)院中的常用設(shè)備，特別是由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生活水平的提高、人口老齡化和心血管并發(fā)率上升等因素，監(jiān)護(hù)需求量已經(jīng)大大增加，這類設(shè)備越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用。一般來(lái)說(shuō)，這類監(jiān)護(hù)儀器都是由包含各種傳感器的物理模塊和大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成。各種生理信號(hào)經(jīng)由傳感器轉(zhuǎn)換成可輸入電信號(hào)，經(jīng)前置放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換等處理后上傳至計(jì)算機(jī)進(jìn)行結(jié)果顯示、存儲(chǔ)和管理。大型監(jiān)護(hù)儀可以實(shí)時(shí)、連續(xù)、長(zhǎng)時(shí)間地檢測(cè)病人的重要生命特征參數(shù)，具有重要的臨床實(shí)用價(jià)值。目前，這類監(jiān)護(hù)設(shè)備的監(jiān)護(hù)參數(shù)不斷增多，由過(guò)去的單參數(shù)逐步發(fā)展成為多參數(shù)，包括心電、呼吸、血壓、體溫、血氧飽和度、有創(chuàng)血

13、壓、呼吸二氧化碳、心輸出量等，功能也在不斷加強(qiáng)，由過(guò)去的簡(jiǎn)單監(jiān)護(hù)發(fā)展到對(duì)異常波形的自動(dòng)記錄與分析。但是，這些儀器大多價(jià)河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2格昂貴、體積龐大、不便攜帶，使用起來(lái)也需要很多專業(yè)知識(shí)，而且這些設(shè)備也僅能在醫(yī)院里使用。而藍(lán)牙技術(shù)是最近幾年發(fā)展起來(lái)的一種無(wú)線數(shù)據(jù)與語(yǔ)音通信的開(kāi)放性全球規(guī)范，它是一種用無(wú)線替代固定電子設(shè)備之間連接電纜的近距離無(wú)線鏈路。它具有傳統(tǒng)生物遙測(cè)技術(shù)所不可比擬的優(yōu)點(diǎn)：1 發(fā)射功率小(只有 l mw)對(duì)人體生理影響?。? 試用了頻率擴(kuò)展和調(diào)頻技術(shù)，在有很多無(wú)線復(fù)雜通訊環(huán)境下，仍然能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，有很強(qiáng)的抗擾能力；3 體積小，可制成微型傳感發(fā)射模塊，便于

14、攜帶和長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，而對(duì)人的正常活動(dòng)無(wú)影響；4 藍(lán)牙技術(shù)支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信，相互之間無(wú)串?dāng)_，可以同時(shí)對(duì)多人進(jìn)行檢測(cè)；5 自身有加密安全機(jī)制，保證數(shù)據(jù)可靠性；6 支持多種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可在現(xiàn)有的物理網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)管，系統(tǒng)可通過(guò)更新軟件升級(jí)。在國(guó)內(nèi)，有很多研究工作是針對(duì)此類無(wú)線收發(fā)模塊在醫(yī)療監(jiān)護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用展開(kāi)的。例如，許劍等人使用 nrf2401 芯片設(shè)計(jì)無(wú)線監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，并結(jié)合嵌入式技術(shù)與 internet 聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)對(duì)正常工作和生活條件下患者的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)；王林琳等人使用無(wú)線通信模塊 ptr2000，黃強(qiáng)等人 f20j 使用無(wú)線收發(fā)芯片 xel201，分別設(shè)計(jì)了應(yīng)用于醫(yī)院的無(wú)線監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，從

15、而取代現(xiàn)有的基于有線網(wǎng)的床旁監(jiān)護(hù)儀：魏國(guó)良等人使用無(wú)線收發(fā)模塊傳輸床旁監(jiān)護(hù)儀的輸出圖像，低成本的實(shí)現(xiàn)基于現(xiàn)有設(shè)備的無(wú)線監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。這類方案的優(yōu)點(diǎn)在于成本低廉、便于集成，可以對(duì)無(wú)線收發(fā)部分進(jìn)行靈活控制，功耗低。但是，由于這種芯片只集成了單純的無(wú)線收發(fā)功能，對(duì)一些復(fù)雜的求，在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的編碼、糾錯(cuò)功能方面，或者是實(shí)現(xiàn)以特定協(xié)議組網(wǎng)時(shí)，需要開(kāi)發(fā)者自行設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)難度和工作量大。而且不同的開(kāi)發(fā)者對(duì)于系統(tǒng)有不同的通信協(xié)議設(shè)計(jì)，從而導(dǎo)致各個(gè)系統(tǒng)之間無(wú)法兼容。深圳大學(xué)已經(jīng)研制成功基于藍(lán)牙技術(shù)的消化道圖像采集發(fā)送膠丸，已通過(guò)國(guó)家鑒定。基于藍(lán)牙技術(shù)的動(dòng)態(tài)脈搏監(jiān)護(hù)儀的相關(guān)產(chǎn)品資料尚未查到。但顯然，用藍(lán)牙互聯(lián)的各種電子醫(yī)

16、療設(shè)備具有更廣泛的應(yīng)用范圍，可以在各種設(shè)備及醫(yī)療人員之間更好的協(xié)作，出現(xiàn)緊急狀態(tài)時(shí)及時(shí)發(fā)出告警，在醫(yī)院的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)、社區(qū)醫(yī)療站以及家庭保健監(jiān)護(hù)醫(yī)療中將有巨大的市場(chǎng)潛力，有廣闊的應(yīng)用前景。河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）5第一章 生理信號(hào)采集系統(tǒng)1.1 總體思路傳統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備通過(guò)有線方式連接到人體上進(jìn)行生理信息的采集，各種連線容易使病人心情緊張，從而導(dǎo)致所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。使用藍(lán)牙技術(shù)就可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題。醫(yī)療微型傳感器置于被檢測(cè)者左關(guān)部位，盡量使其不對(duì)人體正?；顒?dòng)產(chǎn)生干擾再通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇邮赵O(shè)備上，并對(duì)其進(jìn)行處理?；跓o(wú)線藍(lán)牙傳輸?shù)拿}搏信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)具有以下基本功能：(1)心電數(shù)據(jù)

17、的實(shí)時(shí)采集和處理；(2)與終端設(shè)備進(jìn)行藍(lán)牙通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。(3)體積小、重量輕、功耗低、便于攜帶。根據(jù)系統(tǒng)功能要求，采用at89c51 單片機(jī)作為控制單元，藍(lán)牙模塊作為無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)妮斎胼敵鼋涌?。其總體電路結(jié)構(gòu)如下所示：信號(hào)輸入前置放大濾波器陷波器二級(jí)放大mcu藍(lán)牙芯片1.2 信號(hào)放大模塊生物醫(yī)學(xué)信號(hào)是一種相當(dāng)復(fù)雜的信號(hào)，從生物的細(xì)胞到器官組織都可以成為生物信號(hào)源。就人體而言，其生物醫(yī)學(xué)信號(hào)大致有兩類：(1)由生理過(guò)程自生的主動(dòng)信號(hào)。又分 ecg、eeg、emg、eog 等電生理信號(hào)和體溫搏、呼吸等非電生理信號(hào)。(2)外界施加于人體，把人體作為通道進(jìn)行探查的動(dòng)信號(hào)，如超聲波、同位素、

18、x 射線的功能。關(guān)于生理、病理狀況的信息將通過(guò)被動(dòng)信號(hào)的某些參數(shù)攜帶。由于受測(cè)量環(huán)境、不同個(gè)體差異等因素所限，生理信號(hào)的測(cè)量范圍會(huì)有所不同，上述信號(hào)即是經(jīng)過(guò)多次測(cè)量且在具有一定共性的信號(hào)中取得的測(cè)量范圍。信號(hào)采集模塊由電極、信號(hào)調(diào)理電路組成，信號(hào)調(diào)理電路主要由放大電路和濾波電路組成，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大、整形及濾波等功能。河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）6對(duì)于醫(yī)學(xué)信號(hào)采集系統(tǒng)而言其前級(jí)的電極輸出的電信號(hào)多是毫伏級(jí)甚至微伏級(jí)的微弱信號(hào)，必須經(jīng)過(guò)放大電路放大后才能達(dá) a/d 轉(zhuǎn)換需要的電壓幅度范圍。信號(hào)調(diào)理電路連接的前級(jí)是將生理信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的電極，其后級(jí)連接的是a/d 轉(zhuǎn)換器。信號(hào)調(diào)理電路的作用是微弱電

19、信號(hào)(通常為電壓信號(hào))不失真地放大或調(diào)整到能夠直接由 a/d 轉(zhuǎn)換器樣的幅度足夠的電信號(hào)，以充分利用 a/d 轉(zhuǎn)換器的滿量程分辨率，且信號(hào)調(diào)理電路對(duì)其前級(jí)的電極和后級(jí)的 a/d 轉(zhuǎn)換模塊的影響要盡可能的小。生物電放大器前置級(jí)必須具有高輸入阻抗、高共模抑制比、低噪聲、低漂移等。ecg 放大采用三級(jí)放大，信號(hào)的前置放大采用 ad 公司的低噪聲小體積低耗儀表放大器 ad620 芯片(其最大供電電流僅 1.3ma)，ad620 信號(hào)的前置放大級(jí)，經(jīng) ad620 放大后的小信號(hào)失真度很小。ad620 的兩個(gè)內(nèi)部增益電阻為 24.7k ，因而增益方程式為：g=49.4/rg+1. 該運(yùn)算采用了激光晶片校準(zhǔn)

20、工藝，為超 b 結(jié)構(gòu)，它的最大輸入十條電壓為 50 v，最大輸入失調(diào)電壓漂移為 0.6 v/ ，最大輸入偏置電流 2.0na，在 0.1hz-10hz 范圍內(nèi)輸入電壓峰一峰值為 0.28v，輸入阻抗可達(dá) 10m，共模抑制比可達(dá) 140db，因而在精確測(cè)量系統(tǒng)中，應(yīng)用ad620 設(shè)計(jì)電路是非常理想.器前置放大電路如下所示：有公式可知：g=49.4/2.6+1=20河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）7前置放大的效果圖。1.3 低通濾波器濾波模塊由截止頻率為 0.5hz 的高通濾波器、100hz 的低通濾波器組成。在生理信號(hào)的放大設(shè)計(jì)中，一般均采用有源濾波電路。較適合生理信號(hào)特征的濾波器有巴特沃茲濾波器、

21、貝塞爾濾波器等。對(duì)于注重頻度有較好截止特性的場(chǎng)合，選用巴特沃茲濾波器；當(dāng)注重相位的場(chǎng)合，則選用貝塞爾濾波器為好。由于心電信號(hào)采集不是很注重相位關(guān)系，因此選用巴特沃茲濾波器22。為使電路具有較窄的過(guò)渡帶，本課題采用壓控電壓源二階低通濾波電路，電路如下所示。它由兩節(jié) rc 濾波器和同相放大電路組成。其中同相放大電路實(shí)際上就是所謂的壓控電壓源，它的電壓增益就是低通濾波的通帶電壓增益，即： 011fvfraar 可以推導(dǎo)出二階壓控電壓源低通濾波器的傳遞函數(shù)為 上式為二階低通濾波器傳遞函數(shù)的典型表達(dá)式。其中n 為特征角頻率，而q 則稱為等效品質(zhì)因數(shù)。上式表明，ao=avf3，才能穩(wěn)定工作。當(dāng)ao=avf

22、3，a(s)將有極點(diǎn)處于右半 s 平面或虛軸上，電路將自激振蕩。用 s=j代入上式可得幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)表達(dá)式為河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）80222(1 ()()nnaa jq （3-9） （3-10）相頻響應(yīng)表達(dá)式表明，當(dāng) w=0 時(shí)， ；當(dāng) w=0時(shí)， 。顯然，這是低通濾波電路的特性。 它是二階 vcvs 型低通濾波器。其截止頻率 f=1/2rchz.其增益為： k=1+r2/r1；故 f=100hz，k=3。其波形效果圖如下：河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）9原始采集信號(hào)易于受外界信號(hào)干擾，特別是在此頻率段內(nèi)受到強(qiáng)烈的干擾源，如 50hz 或 60hz 市電電網(wǎng)信號(hào)影響。在這種情況下，雖然

23、很多信號(hào)放大裝置采用了低噪聲前置放大和提高共軛抑制比的多種方法，但在不同環(huán)境中實(shí)際測(cè)量時(shí)，往往不能完全消除市電電源信號(hào)的干擾，不能達(dá)到正常測(cè)量的目的。因此，在儀器信號(hào)放大裝置中采用陷波器，消除市電電網(wǎng)電源信號(hào)的干擾或其他特定頻率信號(hào)的干擾，這是生理信號(hào)采集普遍采用的方法。原始采集信號(hào)中的干擾以 50hz 干擾最為嚴(yán)重，工頻干擾由周圍的儀器設(shè)備及體內(nèi)分布電容等引起，為了去除測(cè)試系統(tǒng)中產(chǎn)生的工頻50hz干擾，需用帶阻河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10濾波器加以限制，帶阻濾波器又稱為陷波器。從此輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)三級(jí)放大最后輸入到微控制器，進(jìn)行相關(guān)的處理即可。河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11第二章 生理信

24、號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)2.1 51 單片機(jī)簡(jiǎn)介at89c51 是一種帶 4k 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（fperomflash programmable and erasable read only memory）的低電壓，高性能 cmos 8 位微處理器，俗稱單片機(jī)。at89c2051 是一種帶 2k 字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100 次。該器件采用atmel 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 mcs-51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 cpu 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，atmel 的 at89c51 是一種高效微

25、控制器，at89c2051 是它的一種精簡(jiǎn)版本。at89c 單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。外形及引腳排列如圖所示：主要特性：與 mcs-51 兼容4k 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器壽命：1000 寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10 年全靜態(tài)工作：0hz-24mhz河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）12三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定1288 位內(nèi)部 ram32 可編程 i/o 線兩個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5 個(gè)中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路管腳說(shuō)明vcc：供電電壓。gnd：接地。p0 口：p0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路雙向 i/o 口，每腳可吸收 8ttl 門電流。

26、當(dāng)p1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。p0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 fiash 編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng) fiash 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0 輸出原碼，此時(shí) p0 外部必須被拉高。p1 口：p1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p1 口緩沖器能接收輸出 4ttl 門電流。p1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1 口作為第八位地址接收。p2 口：p2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p2 口緩

27、沖器可接收，輸出 4 個(gè) ttl 門電流，當(dāng) p2 口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，p2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，p2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。p3 口：p3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 i/o 口，可接收輸出 4 個(gè)ttl 門電流。當(dāng) p3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉

28、為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3 口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。p3 口也可作為 at89c51 的一些特殊功能口，如下表所示：p3.0 rxd（串行輸入口）河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13p3.1 txd（串行輸出口）p3.2 /int0（外部中斷 0）p3.3 /int1（外部中斷 1）p3.4 t0（記時(shí)器 0 外部輸入）p3.5 t1（記時(shí)器 1 外部輸入）p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）p3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 rst 腳兩個(gè)機(jī)器

29、周期的高電平時(shí)間。ale/prog：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 flash 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ale 脈沖。如想禁止 ale 的輸出可在 sfr8eh 地址上置 0。此時(shí)， ale 只有在執(zhí)行 movx，movc 指令是 ale 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ale 禁止，置位無(wú)效。psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序

30、存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/psen 有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/psen 信號(hào)將不出現(xiàn)。/ea/vpp：當(dāng)/ea 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000h-ffffh） ，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)，/ea 將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 flash 編程期間，此引腳也用于施加 12v 編程電源（vpp） 。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。xtal2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性:xtal1 和 xtal2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩

31、器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，xtal2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）142.2 串口通訊單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和特殊寄存器，這是你編寫軟件的關(guān)鍵。至于串口通信需要用到那些特殊功能寄存器呢，它們是 scon，tcon，tmod，scon 等，各代表什么含義呢？sbuf 數(shù)據(jù)緩沖寄存器這是一個(gè)可以直接尋址的串行口專用寄存器。有朋友這樣問(wèn)起過(guò)“為何在串行口收發(fā)中，都只是使用到同一個(gè)寄存器 sbuf？而不是收發(fā)各用一個(gè)寄存器？”實(shí)際上 sbuf 包含了兩個(gè)獨(dú)

32、立的寄存器，一個(gè)是發(fā)送寄存，另一個(gè)是接收寄存器，但它們都共同使用同一個(gè)尋址地址99h。cpu 在讀sbuf 時(shí)會(huì)指到接收寄存器，在寫時(shí)會(huì)指到發(fā)送寄存器，而且接收寄存器是雙緩沖寄存器，這樣可以避免接收中斷沒(méi)有及時(shí)的被響應(yīng)，數(shù)據(jù)沒(méi)有被取走，下一幀數(shù)據(jù)已到來(lái)，而造成的數(shù)據(jù)重疊問(wèn)題。發(fā)送器則不需要用到雙緩沖，一般情況下我們?cè)趯懓l(fā)送程序時(shí)也不必用到發(fā)送中斷去外理發(fā)送數(shù)據(jù)。操作 sbuf 寄存器的方法則很簡(jiǎn)單，只要把這個(gè) 99h 地址用關(guān)鍵字 sfr 定義為一個(gè)變量就可以對(duì)其進(jìn)行讀寫操作了，如 sfr sbuf = 0 x99；當(dāng)然你也可以用其它的名稱。通常在標(biāo)準(zhǔn)的reg51.h 或 at89x51.h

33、等頭文件中已對(duì)其做了定義，只要用#include 引用就可以了。scon 串行口控制寄存器通常在芯片或設(shè)備中為了監(jiān)視或控制接口狀態(tài)，都會(huì)引用到接口控制寄存器。scon 就是 51 芯片的串行口控制寄存器。它的尋址地址是 98h，是一個(gè)可以位尋址的寄存器，作用就是監(jiān)視和控制 51 芯片串行口的工作狀態(tài)。51 芯片的串口可以工作在幾個(gè)不同的工作模式下，其工作模式的設(shè)置就是使用 scon 寄存器。它的各個(gè)位的具體定義如下：sm0 sm1 sm2 ren tb8 rb8 ti rism0、sm1 為串行口工作模式設(shè)置位，這樣兩位可以對(duì)應(yīng)進(jìn)行四種模式的設(shè)置。串行口工作模式設(shè)置。sm0 sm1 模式 功能

34、 波特率0 0 0 同步移位寄存器 fosc/120 1 1 8 位 uart 可變1 0 2 9 位 uart fosc/32 或 fosc/641 1 3 9 位 uart 可變?cè)谶@里只說(shuō)明最常用的模式 1，其它的模式也就一一略過(guò)，有興趣的朋友可以找相關(guān)的硬件資料查看。表中的 fosc 代表振蕩器的頻率，也就是晶振的頻率。河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）15uart 為(universal asynchronous receiver）的英文縮寫。sm2 在模式 2、模式 3 中為多處理機(jī)通信使能位。在模式 0 中要求該位為0。rem 為允許接收位，rem 置 1 時(shí)串口允許接收，置 0 時(shí)禁止

35、接收。rem 是由軟件置位或清零。如果在一個(gè)電路中接收和發(fā)送引腳 p3.0,p3.1 都和上位機(jī)相連，在軟件上有串口中斷處理程序，當(dāng)要求在處理某個(gè)子程序時(shí)不允許串口被上位機(jī)來(lái)的控制字符產(chǎn)生中斷，那么可以在這個(gè)子程序的開(kāi)始處加入 rem=0 來(lái)禁止接收，在子程序結(jié)束處加入 rem=1 再次打開(kāi)串口接收。大家也可以用上面的實(shí)際源碼加入 rem=0 來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。tb8 發(fā)送數(shù)據(jù)位 8，在模式 2 和 3 是要發(fā)送的第 9 位。該位可以用軟件根據(jù)需要置位或清除，通常這位在通信協(xié)議中做奇偶位，在多處理機(jī)通信中這一位則用于表示是地址幀還是數(shù)據(jù)幀。rb8 接收數(shù)據(jù)位 8，在模式 2 和 3 是已接收數(shù)據(jù)的第

36、 9 位。該位可能是奇偶位，地址/數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)位。在模式 0 中，rb8 為保留位沒(méi)有被使用。在模式 1 中，當(dāng) sm2=0，rb8 是已接收數(shù)據(jù)的停止位。ti 發(fā)送中斷標(biāo)識(shí)位。在模式 0，發(fā)送完第 8 位數(shù)據(jù)時(shí)，由硬件置位。其它模式中則是在發(fā)送停止位之初，由硬件置位。ti 置位后，申請(qǐng)中斷，cpu 響應(yīng)中斷后，發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。在任何模式下，ti 都必須由軟件來(lái)清除，也就是說(shuō)在數(shù)據(jù)寫入到 sbuf 后，硬件發(fā)送數(shù)據(jù)，中斷響應(yīng)（如中斷打開(kāi)） ，這時(shí) ti=1，表明發(fā)送已完成，ti 不會(huì)由硬件清除，所以這時(shí)必須用軟件對(duì)其清零。ri 接收中斷標(biāo)識(shí)位。在模式 0，接收第 8 位結(jié)束時(shí)，由硬件置位。其它模式

37、中則是在接收停止位的半中間，由硬件置位。ri=1，申請(qǐng)中斷，要求 cpu 取走數(shù)據(jù)。但在模式 1 中，sm2=1 時(shí)，當(dāng)未收到有效的停止位，則不會(huì)對(duì) ri 置位。同樣 ri 也必須要靠軟件清除。常用的串口模式 1 是傳輸 10 個(gè)位的，1 位起始位為 0,8 位數(shù)據(jù)位，低位在先，1 位停止位為 1。它的波特率是可變的，其速率是取決于定時(shí)器 1 或定時(shí)器 2 的定時(shí)值（溢出速率） 。at89c51 和 at89c2051 等 51 系列芯片只有兩個(gè)定時(shí)器，定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1，而定時(shí)器 2 是 89c52 系列芯片才有的。波特率在使用串口做通訊時(shí)，一個(gè)很重要的參數(shù)就是波特率，只有上下位機(jī)的波

38、特率一樣時(shí)才可以進(jìn)行正常通訊。波特率是指串行端口每秒內(nèi)可以傳輸?shù)牟ㄌ匚粩?shù)。有一些初學(xué)的朋友認(rèn)為波特率是指每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，如標(biāo)準(zhǔn) 9600 會(huì)河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）16被誤認(rèn)為每秒種可以傳送 9600 個(gè)字節(jié)，而實(shí)際上它是指每秒可以傳送 9600 個(gè)二進(jìn)位，而一個(gè)字節(jié)要 8 個(gè)二進(jìn)位，如用串口模式 1 來(lái)傳輸那么加上起始位和停止位，每個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)就要占用 10 個(gè)二進(jìn)位，9600 波特率用模式 1 傳輸時(shí)，每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)是 960010960 字節(jié)。51 芯片的串口工作模式 0 的波特率是固定的，為 fosc/12，以一個(gè) 12m 的晶振來(lái)計(jì)算，那么它的波特率可以達(dá)到 1m。模式 2 的

39、波特率是固定在 fosc/64 或 fosc/32，具體用那一種就取決于 pcon 寄存器中的 smod 位，如 smod 為 0，波特率為 focs/64，smod 為 1，波特率為focs/32。模式 1 和模式 3 的波特率是可變的，取決于定時(shí)器 1 或 2（52 芯片）的溢出速率。那么我們?cè)趺慈ビ?jì)算這兩個(gè)模式的波特率設(shè)置時(shí)相關(guān)的寄存器的值呢？可以用以下的公式去計(jì)算。波特率（2smod32）定時(shí)器 1 溢出速率上式中如設(shè)置了 pcon 寄存器中的 smod 位為 1 時(shí)就可以把波特率提升 2 倍。通常會(huì)使用定時(shí)器 1 工作在定時(shí)器工作模式 2 下，這時(shí)定時(shí)值中的 tl1 做為計(jì)數(shù)，th1

40、 做為自動(dòng)重裝值 ，這個(gè)定時(shí)模式下，定時(shí)器溢出后，th1 的值會(huì)自動(dòng)裝載到 tl1，再次開(kāi)始計(jì)數(shù)，這樣可以不用軟件去干預(yù)，使得定時(shí)更準(zhǔn)確。在這個(gè)定時(shí)模式 2 下定時(shí)器 1 溢出速率的計(jì)算公式如下：溢出速率（計(jì)數(shù)速率）/(256th1)上式中的“計(jì)數(shù)速率”與所使用的晶體振蕩器頻率有關(guān)，在 51 芯片中定時(shí)器啟動(dòng)后會(huì)在每一個(gè)機(jī)器周期使定時(shí)寄存器 th 的值增加一，一個(gè)機(jī)器周期等于十二個(gè)振蕩周期，所以可以得知 51 芯片的計(jì)數(shù)速率為晶體振蕩器頻率的 1/12，一個(gè) 12m 的晶振用在 51 芯片上，那么 51 的計(jì)數(shù)速率就為 1m。通常用 11.0592m 晶體是為了得到標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)誤差的波特率，那么為

41、何呢？計(jì)算一下就知道了。如我們要得到 9600 的波特率，晶振為 11.0592m 和 12m，定時(shí)器 1 為模式2，smod 設(shè)為 1，分別看看那所要求的 th1 為何值。代入公式：11.0592m9600(232)(11.0592m/12)/(256-th1)th125012m9600(232)(12m/12)/(256-th1)th1249.49上面的計(jì)算可以看出使用 12m 晶體的時(shí)候計(jì)算出來(lái)的 th1 不為整數(shù)，而河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）17th1 的值只能取整數(shù)，這樣它就會(huì)有一定的誤差存在不能產(chǎn)生精確的 9600 波特率。當(dāng)然一定的誤差是可以在使用中被接受的，就算使用 11.0

42、592m 的晶體振蕩器也會(huì)因晶體本身所存在的誤差使波特率產(chǎn)生誤差，但晶體本身的誤差對(duì)波特率的影響是十分之小的，可以忽略不計(jì)。2.3 ad 轉(zhuǎn)換由采集電路取得的信號(hào)都是模擬信號(hào)，而由計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理的信號(hào)都是數(shù)字信號(hào)。所以將模擬信號(hào)傳到 mcu 必須進(jìn)行相關(guān)的處理！此設(shè)計(jì)中就用到了ad0809 轉(zhuǎn)換芯片：將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)！3.3.1 adc0809 相關(guān)資料adc0809 是帶有 8 位 a/d 轉(zhuǎn)換器、8 路多路開(kāi)關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的 cmos 組件。它是逐次逼近式 a/d 轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。其引腳結(jié)構(gòu)如下：adc0809 各腳功能如下：d7-d0：8 位數(shù)字量輸出

43、引腳。in0-in7：8 位模擬量輸入引腳。vcc：+5v 工作電壓。gnd：地。ref（+）：參考電壓正端。ref（-）：參考電壓負(fù)端。start：a/d 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端。ale：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）18（以上兩種信號(hào)用于啟動(dòng) a/d 轉(zhuǎn)換）.eoc：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出引腳，開(kāi)始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高電平。oe：輸出允許控制端，用以打開(kāi)三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。clk：時(shí)鐘信號(hào)輸入端（一般為 500khz） 。a、b、c：地址輸入線。adc0809 對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是 05v，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)該保

44、持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。 地址輸入和控制線：4 條 ale 為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng) ale 線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將 a，b，c 三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。a，b 和 c 為地址輸入線，用于選通 in0in7 上的一路模擬量輸入。通道選擇表如下表所示。c b a 選擇的通道 0 0 0 in0 0 0 1 in1 0 1 0 in2 0 1 1 in3 1 0 0 in4 1 0 1 in5 1 1 0 in6 1 1 1 in7 st 為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng) st 上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清

45、零；下跳沿時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行 a/d 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，st 應(yīng)保持低電平。eoc 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng)eoc 為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行 a/d 轉(zhuǎn)換。oe 為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。oe1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；oe0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。d7d0 為數(shù)字量輸出線。 clk 為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。因 adc0809 的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率為 500khzvref（） ，vref（）為參考電壓輸入。河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）19adc0809 應(yīng)用說(shuō)明 （1）adc0809 內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與 at

46、89s51 單片機(jī)直接相連。 （2）初始化時(shí)，使 st 和 oe 信號(hào)全為低電平。 （3）送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到 a，b，c 端口上。 （4）在 st 端給出一個(gè)至少有 100ns 寬的正脈沖信號(hào)。 （5）是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù) eoc 信號(hào)來(lái)判斷。 （6）當(dāng) eoc 變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給 oe 為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。2.4 at89c51 與 ad0809 在此設(shè)計(jì)的應(yīng)用將采集到的生理信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大,濾波，限波等之后，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換！模數(shù)轉(zhuǎn)換有硬件轉(zhuǎn)換和軟件轉(zhuǎn)換區(qū)別！在此設(shè)計(jì)中，我們用到了軟硬相結(jié)合的思路進(jìn)行操作處理！其次模塊的電路圖如下所示：將采集的模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)通道 0

47、 輸入，經(jīng)過(guò)軟件的相關(guān)控制，進(jìn)行相應(yīng)的操作！在此設(shè)計(jì)中此模塊的作用是：將采集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后從單片機(jī)的某一串口輸入，此設(shè)計(jì)中用到了 p0 口進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸！然后，送到at89c51 的 ram 中，在設(shè)置好串行發(fā)送方式，以相應(yīng)及波特率，啟動(dòng)定時(shí)器，將 ram 中的數(shù)字生理信號(hào)取出來(lái)，發(fā)送到 sbuf 進(jìn)行串行發(fā)送到無(wú)線發(fā)送模塊！河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）20在此設(shè)計(jì)中，ad0809 的 clk 是用單片機(jī)中的中斷源產(chǎn)生的：運(yùn)用了定時(shí)器 1，用他的方式 2，產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖供其使用（640khz） 。運(yùn)用了 p2 口用軟件編程的方法，選中 ad0809 的 0 通道，以及給一個(gè)高電平

48、給 start.其各個(gè)時(shí)序及從串行口傳出的數(shù)據(jù)效果圖如下所示：上面的一條是產(chǎn)生的 clk 信號(hào)，下面的那條是 start 信號(hào)！上面的是從串行口中輸出的數(shù)據(jù)！下面的是 start 信號(hào)！用它來(lái)進(jìn)行啟動(dòng) ad 轉(zhuǎn)換！河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）21第三章 軟件編程3.1 c51 的數(shù)據(jù)類型1char 字符類型 char 類型的長(zhǎng)度是一個(gè)字節(jié)，通常用于定義處理字符數(shù)據(jù)的變量或常量。分無(wú)符號(hào)字符類型 unsigned char 和有符號(hào)字符類型 signed char，默認(rèn)值為 signed char 類型。2int 整型 int 整型長(zhǎng)度為兩個(gè)字節(jié)，用于存放一個(gè)雙字節(jié)數(shù)據(jù)。分有符號(hào) int 整型數(shù)

49、signed int 和無(wú)符號(hào)整型數(shù) unsigned int，默認(rèn)值為 signed int 類型。signed int 表示的數(shù)值范圍是-32768+32767，字節(jié)中最高位表示數(shù)據(jù)的符號(hào)， “0”表示正數(shù)，“1”表示負(fù)數(shù)。unsigned int 表示的數(shù)值范圍是 065535。3. long 長(zhǎng)整型 long 長(zhǎng)整型長(zhǎng)度為四個(gè)字節(jié)，用于存放一個(gè)四字節(jié)數(shù)據(jù)。分有符號(hào) long 長(zhǎng)整型 signed long 和無(wú)符號(hào)長(zhǎng)整型 unsigned long，默認(rèn)值為 signed long 類型。signed int 表示的數(shù)值范圍是-2147483648+2147483647，字節(jié)中最高位表

50、示數(shù)據(jù)的符號(hào)， “0”表示正數(shù)， “1”表示負(fù)數(shù)。unsigned long 表示的數(shù)值范圍是04294967295。4. float 浮點(diǎn)型 float 浮點(diǎn)型在十進(jìn)制中具有 7 位有效數(shù)字，是符合 ieee754 標(biāo)準(zhǔn)的單精度浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)，占用四個(gè)字節(jié)。因浮點(diǎn)數(shù)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜在以后的章節(jié)中再做詳細(xì)的討論。5*指針型 指針型本身就是一個(gè)變量，在這個(gè)變量中存放的指向另一個(gè)數(shù)據(jù)的地址。這個(gè)指針變量要占據(jù)一定的內(nèi)存單元， 對(duì)不同的處理器長(zhǎng)度也不盡相同， 在 c51中它的長(zhǎng)度一般為 13 個(gè)字節(jié)。指針變量也具有類型，在以后的課程中有專門一課做探討，這里就不多說(shuō)了。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）226.

51、bit 位標(biāo)量 bit 位標(biāo)量是 c51 編譯器的一種擴(kuò)充數(shù)據(jù)類型，利用它可定義一個(gè)位標(biāo)量，但不能定義位指針，也不能定義位數(shù)組。它的值是一個(gè)二進(jìn)制位，不是 0 就是1，類似一些高級(jí)語(yǔ)言中的 boolean 類型中的 true 和 false。7. sfr 特殊功能寄存器 sfr 也是一種擴(kuò)充數(shù)據(jù)類型，點(diǎn)用一個(gè)內(nèi)存單元，值域?yàn)?0255。利用它可以訪問(wèn) 51 單片機(jī)內(nèi)部的所有特殊功能寄存器。如用 sfr p1 = 0 x90 這一句定 p1 為 p1 端口在片內(nèi)的寄存器，在后面的語(yǔ)句中我們用以用 p1 = 255（對(duì) p1 端口的所有引腳置高電平）之類的語(yǔ)句來(lái)操作特殊功能寄存器。 8. sfr1

52、6 16 位特殊功能寄存器 sfr16 占用兩個(gè)內(nèi)存單元，值域?yàn)?065535。sfr16 和 sfr 一樣用于操作特殊功能寄存器，所不同的是它用于操作占兩個(gè)字節(jié)的寄存器，好定時(shí)器 t0 和 t1。 9. sbit 可錄址位 sbit 同位是 c51 中的一種擴(kuò)充數(shù)據(jù)類型，利用它可以訪問(wèn)芯片內(nèi)部的 ram 中的可尋址位或特殊功能寄存器中的可尋址位。如先前我們定義了 sfr p1 = 0 x90；/因 p1 端口的寄存器是可位尋址的，所以我們可以定義 sbit p1_1 = p11； /p1_1 為 p1 中的 p1.1 引腳 /同樣我們可以用 p1.1 的地址去寫,如 sbit p1_1 =

53、0 x91; 這樣我們?cè)谝院蟮某绦蛘Z(yǔ)句中就可以用 p1_1 來(lái)對(duì) p1.1 引腳進(jìn)行讀寫操作了。 通常這些可以直接使用系統(tǒng)提供的預(yù)處理文件，里面已定義好各特殊功能寄存器的簡(jiǎn)單名字，直接引用可以省去一點(diǎn)時(shí)間。3.2 設(shè)計(jì)中的程序#include 頭文件的引用#define uchar unsigned charsbit eoc=p20; 將各種口的定義sbit sta=p21 ;sbit clk=p22;sbit oe=p23;河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）23sbit ale=p24;sbit ad0=p27;sbit ad1=p22;sbit ad2=p25;void delay1() 延時(shí)程

54、序 uchar i; for(i=0;i10;i+); void delay() 延時(shí)程序 unsigned int time; for(time=0;time0 xf9;time+); void time0() interrupt 1 using0 中斷程序 用來(lái)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào) clk=clk; void main() 主程序 uchar addata; 申請(qǐng)單元用來(lái)存貯轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù) tmod=0x22; 定時(shí)器的初始化 pcon=0x00; 波特率不加倍 scon=0x20; 串行口的初始化 th0=0xa0; tl0=0xa0; th1=0xf3; tl1=0xf3; ea=1; 允許總中斷

55、et0=1; tr0=1; tr1=1; ad0=0;河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）24 ad1=0; ad2=0; ale=0; delay1(); ale=1; delay1(); ale=0; delay1(); while(1) sta=0; delay1(); sta=1; delay1(); sta=0; delay1(); delay(); while(eoc=0); addata=p0; sbuf=addata; while(ti=0); ti=0; 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）25第四章 無(wú)線發(fā)送模塊4.1 藍(lán)牙技術(shù)的簡(jiǎn)介藍(lán)牙技術(shù)是一種用于替代在便攜或固定電子設(shè)備上使用的電纜或

56、連線的短距離無(wú)線連接技術(shù)，其設(shè)備使用全球通行的，無(wú)需申請(qǐng)?jiān)S可的 2.5ghz 頻段 ，可實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)和語(yǔ)音傳輸。 傳輸速率可達(dá)到 10mbps。 在支持 3 個(gè)話音頻道的同時(shí)還支持高達(dá) 723.2mbps 的數(shù)據(jù)傳輸速率，也就是說(shuō)，在辦公室，家庭和旅途中，無(wú)需在任何電子設(shè)備間布設(shè)專用線纜和連接器。而通過(guò)藍(lán)牙遙控裝置即可形成一點(diǎn)到多點(diǎn)的無(wú)線連接。即在該裝置周圍組成一個(gè)微網(wǎng)。網(wǎng)內(nèi)任何藍(lán)牙設(shè)備都可與該裝置互通信號(hào)。藍(lán)牙設(shè)備的一般有效通信范圍為 10 米，最強(qiáng)的可以達(dá)到 100米左右。愛(ài)立信公司是藍(lán)牙技術(shù)的發(fā)起人 。該公司出品的藍(lán)牙芯片 rok101007 是一款適合于短距離通信的無(wú)線 基帶模塊/該藍(lán)

57、牙模塊集成度高功耗小，完全兼容藍(lán)牙協(xié)議。rok101007 可嵌入任何需要藍(lán)牙功能的設(shè)備中。該模塊包括基帶控制器，無(wú)線收發(fā)器，閃存等部，可提供高至 hci 主機(jī)控制連接。4.1.1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及各功能塊介紹rok101007 包含五個(gè)功能塊：無(wú)線收發(fā)器、基帶控制器、閃存、電源管理模塊、時(shí)鐘。無(wú)線收發(fā)器是一個(gè)工作在 2.42.5 ghz 頻段的短距離微波頻率射頻收發(fā)器，最大的xrx 數(shù)據(jù)傳輸率為mbit/s。能在可供使用的個(gè)信道（2.42.5）之間快速地跳頻，通道帶寬是，頻率偏差在 140 khz和 175khz 之間。安裝天線之后，傳輸距離可 10，符合頻段的和標(biāo)準(zhǔn)。 ，無(wú)線收發(fā)器集成了環(huán)路濾波

58、器、壓控振蕩器、天線濾波器、收發(fā)控制器、發(fā)送器和接收器等六個(gè)操作部件，如圖所示。各部件功能如下： 完成信號(hào)的調(diào)制和解調(diào)。環(huán)路濾波器、壓控振蕩器和 構(gòu)成鎖相環(huán)。環(huán)路濾波器濾除 輸出的誤差電壓的高頻成份和噪聲，用以保證環(huán)路河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）26所要求的性能，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。收發(fā)控制器協(xié)調(diào)接收器（）和發(fā)送器（）的工作，用以保證藍(lán)牙的全雙工傳輸。天線濾波器對(duì)射頻信號(hào)進(jìn)行帶通濾波。管腳（）是天線接口，應(yīng)連接阻抗為 500 的天線。 基帶控制器是一個(gè)基于的功能塊，通過(guò)或接口控制無(wú)線收發(fā)器?；鶐Э刂破髫?fù)責(zé)處理底層的鏈路層功能，如調(diào)頻序列的選擇等。閃存以二進(jìn)制碼的格式存放藍(lán)牙固件，可與基帶控制器交

59、換數(shù)據(jù)、地址和控制信號(hào)。藍(lán)牙固件包括鏈路管理器和主機(jī)控制接口（） 。鏈路管理器實(shí)現(xiàn)了鏈路管理協(xié)議（） ，負(fù)責(zé)處理底層鏈路控制。每個(gè)藍(lán)牙設(shè)備都可以通過(guò)與另一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備的鏈路管理器進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。為主機(jī)提供了訪問(wèn)基帶控制器、鏈路管理器以及硬件狀態(tài)和控制寄存器的命令接口。主機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序提供的一系列命令控制藍(lán)牙接口；藍(lán)牙固件的收到命令后，會(huì)產(chǎn)生事件返回給主機(jī)，用來(lái)指示接口的狀態(tài)變化。電源管理模塊該模塊提供芯片所需電源。vcc 的典型值是.。時(shí)鐘該模塊內(nèi)置頻率為 13的時(shí)鐘。時(shí)鐘由一個(gè)晶體振蕩器產(chǎn)生，保證定時(shí)的精度在 20ppm 之內(nèi)。4.1.2 芯片接口和主要管腳介紹接口rok101007 的接口符合1.1 規(guī)范，通過(guò)雙向端口，數(shù)據(jù)傳輸可達(dá)到。當(dāng)使用接口與主機(jī)通信時(shí)， 是一個(gè)從設(shè)備。與該接口有關(guān)的管腳有：（）（） 用于數(shù)據(jù)傳輸。 （）（）用于與筆記本電腦互聯(lián)，可用來(lái)控制筆記本電腦的狀態(tài)。當(dāng)主機(jī)處于掉電模式時(shí)，如