畢業(yè)論文淄博新華制藥廠廠房中央空調(diào)自控設(shè)計(jì)

1、濟(jì)南鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文題 目：淄博新華制藥廠廠房中央空調(diào)自控設(shè)計(jì)系 別：電氣工程系專 業(yè)：電氣自動(dòng)化班 級(jí)：0832學(xué)生姓名：王喜龍 指導(dǎo)教師：賈俊剛完成日期：摘 要本設(shè)計(jì)為辦公樓空調(diào)設(shè)計(jì),該空調(diào)系統(tǒng)為舒適性空調(diào)系統(tǒng)。該辦公樓集中會(huì)議、辦公，休閑于一體。地下一層，地上十二層，建筑總面積16200m2，樓頂高度為46.2m.空調(diào)面積12000m2。該空調(diào)系統(tǒng)為舒適性空調(diào)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)主要是針對(duì)辦公室活動(dòng)室及餐廳等功能進(jìn)行空調(diào)設(shè)計(jì)。為辦公人員、來(lái)訪人員等提供一個(gè)舒適健康的環(huán)境。本設(shè)計(jì)根據(jù)該建筑各部分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其用途，在充分考慮室內(nèi)環(huán)境的舒適性、運(yùn)行管理上的方便和節(jié)能等各方面的基礎(chǔ)上，對(duì)一樓

2、北面展廳大空間采用了全空氣系統(tǒng)，而對(duì)辦公室等小空間采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)。這樣可以滿足不同功能房間使用時(shí)間段人員活動(dòng)情況的不同要求，布置靈活，控制方便。該建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用了保溫墻體和保溫窗體，在節(jié)能上起了一定的效果。冷熱源采用的是活塞式制冷機(jī)組和燃油熱水鍋爐。根據(jù)計(jì)算所得的總冷負(fù)荷和水的總流量,選擇了3臺(tái)活塞式冷水機(jī)組,根據(jù)總的熱負(fù)荷和水的總流量,選擇一臺(tái)燃油熱水鍋爐。并根據(jù)建筑特點(diǎn)采用了相應(yīng)的防排煙措施。關(guān)鍵詞：人體脈搏信號(hào)，單片機(jī)，頻率測(cè)量目 錄1 緒論41.1 中醫(yī)脈象研究的意義41.2 中醫(yī)脈診客觀化研究的概況51.3 主要完成的任務(wù)及設(shè)計(jì)思想61.4 論文的結(jié)構(gòu)組成62 脈搏波動(dòng)頻

3、率測(cè)量系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)82.1 系統(tǒng)硬件電路方案82.1.1 脈搏傳感器的選擇92.1.2 信號(hào)放大電路的選擇102.1.3 單片機(jī)的選擇102.2 系統(tǒng)軟件方案選擇112.2.1 脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量方案的選擇112.2.2 單片機(jī)工作方式的選擇122.2.3 顯示電路方案的選擇122.3 本章小結(jié)133 脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)143.1 信號(hào)放大電路部分的設(shè)計(jì)143.2 電壓基準(zhǔn)變化電路的設(shè)計(jì)153.3 過(guò)零比較器的設(shè)計(jì)163.4 單片機(jī)微處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)173.5 LED顯示硬件電路的設(shè)計(jì)193.6 本章小結(jié)214 脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)224.1 脈搏頻率測(cè)量原理224.2

4、系統(tǒng)主程序的設(shè)計(jì)244.3 脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量子程序的設(shè)計(jì)244.4 本章小結(jié)26總 結(jié)27致謝28參考文獻(xiàn)29附錄1（硬件電路原理圖）：31附錄2（主要程序）321 緒論1.1 中醫(yī)脈象研究的意義脈診在中醫(yī)“望、聞、問(wèn)、切”四診中占很重要的地位，原因有以下幾點(diǎn)：首先，脈診可以辨別病情。通過(guò)不斷總結(jié)，歸納出各種脈象。這種辨脈綱領(lǐng)，便于與臨床辨別癥狀結(jié)合起來(lái)，使醫(yī)生能正確地掌握病情。其次，脈診可以闡述病機(jī)。病機(jī)是指疾病發(fā)生發(fā)展的原理，說(shuō)明疾病過(guò)程中的陰陽(yáng)、表里、寒熱、虛實(shí)屬性及其相互關(guān)系。由于脈象隨著病機(jī)的變化而變化，而且常出現(xiàn)在其他癥狀之前。所以，脈診是辨析病情、推測(cè)病機(jī)的一個(gè)重要內(nèi)容。及時(shí)觀察

5、脈象的動(dòng)態(tài)，就可以掌握疾病的特性及其變化的規(guī)律。最后，脈診可以指導(dǎo)治療。脈診對(duì)明辨病機(jī)，確定治療的方法、選方用藥有著舉足輕重的作用。可以防止誤診或誤治，避免醫(yī)療事故的發(fā)生。通過(guò)診脈判斷病情的輕重，觀察療效的好壞，及時(shí)接受脈象反饋的信息，隨時(shí)修正原有的診療方案，采取有力的治療措施，使疾病早日康復(fù)1?？傊?，中醫(yī)對(duì)脈診是十分重視的，認(rèn)為通過(guò)脈診可以了解患者臟腑氣血的盛衰，可以探測(cè)病因、病位、預(yù)測(cè)療效等。從近代醫(yī)學(xué)的角度來(lái)看，人體循環(huán)系統(tǒng)承擔(dān)著協(xié)調(diào)全身各組織的能量代謝，輸送氧氣、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，運(yùn)走代謝廢物等重要的工作，還承擔(dān)運(yùn)送抗體、激素等物質(zhì)以協(xié)調(diào)整體的動(dòng)態(tài)平衡。從整體的角度對(duì)疾病進(jìn)行綜合分析，顯然循環(huán)

6、系統(tǒng)的信息將占很重要的比重；從整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)來(lái)看橈動(dòng)脈介于大動(dòng)脈與小動(dòng)脈之間，由于心臟的舒縮、內(nèi)臟血容量的變化、血管端點(diǎn)阻抗、管道內(nèi)脈波的反射、血液的粘滯性、血管壁的粘彈性等因素使脈象攜帶著有關(guān)心臟運(yùn)動(dòng)、內(nèi)臟循環(huán)、外周循環(huán)等豐富的心血管系統(tǒng)及整體的動(dòng)態(tài)信息。因此脈診的臨床意義很大，它的機(jī)理是急待于我們進(jìn)行研究的。千年來(lái)，中醫(yī)一直依靠指面感覺細(xì)胞來(lái)體會(huì)患者橈動(dòng)脈搏動(dòng)時(shí)所提供的脈信息，在判別脈象的屬性方面僅停留在一些形象化的概念上，例如替替然如珠之應(yīng)指；如微風(fēng)吹鳥背上的毛厭厭聶聶；如捻蔥葉等2。臨床脈診時(shí)對(duì)某一脈象的認(rèn)識(shí)是以醫(yī)生指下的體會(huì)結(jié)合該醫(yī)生對(duì)脈象概念的領(lǐng)會(huì)來(lái)加以鑒別與區(qū)分。由于概念本身較籠統(tǒng)

7、，具體的判別標(biāo)準(zhǔn)又很模糊，內(nèi)中還摻雜了醫(yī)生的判別經(jīng)驗(yàn)及指面感覺等很多主觀因素。因此中醫(yī)脈象在教學(xué)中困難較大，臨床脈診時(shí)分歧較多。難怪脈經(jīng)作者王叔和也不得不承認(rèn)：“脈理精微，其體難辨在心易了，指下難明”。為了讓中醫(yī)走向世界，中醫(yī)脈診客觀化、現(xiàn)代化勢(shì)在必行，中醫(yī)脈診客觀化研究是近代中醫(yī)脈象研究的一個(gè)主要方向。1.2 中醫(yī)脈診客觀化研究的概況早在1860年Vierordt 創(chuàng)建了第一臺(tái)杠桿式脈搏描記儀，國(guó)內(nèi)20世紀(jì)50年代初朱顏將脈搏儀引用到中醫(yī)脈診的客觀化研究方面。此后隨著機(jī)械及電子技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外在研制中醫(yī)脈象儀方面進(jìn)展很快，尤其是70年代中期，國(guó)內(nèi)天津、上海、貴州、江西、等地相繼成立了跨學(xué)科

8、的脈象研究協(xié)作組，多學(xué)科共同合作促使中醫(yī)脈象研究工作進(jìn)入了一個(gè)新的境界。以下按脈象儀探頭的形式、傳感器的特點(diǎn)及研制者作一簡(jiǎn)單的歸納，詳見表1-11。脈象探頭式樣很多，有單部、三部、單點(diǎn)、多點(diǎn)、剛性接觸式、軟性接觸式、氣壓式、硅杯式、液態(tài)汞、液態(tài)水、子母式等組成脈象探頭的主要原件有應(yīng)變片，壓電晶體、單晶硅、光敏元件、PVDF壓電薄膜等，其中以單部單點(diǎn)應(yīng)變片式為最廣泛，不過(guò)近年來(lái)正在向三部多點(diǎn)式方向發(fā)展。研制者探頭形式（單部）探頭形勢(shì)（三部） 北京醫(yī)療器械廠 MX-1型（應(yīng)變片） BYS-14型（應(yīng)變片） 上海醫(yī)療儀器研究所 MX-3型，MX型（7點(diǎn)式） 3MX-1型（應(yīng)變片） 天津醫(yī)療儀器研究所

9、 MTY-A（寸部7點(diǎn)，應(yīng)變片） 上海中醫(yī)學(xué)院 ZM-1型（子母式，應(yīng)變片） 九路型（徑向7點(diǎn)，軸向3組） 貴州省脈象協(xié)作組 ZH-I型（應(yīng)變片） ZH-II型，軸向徑向均可調(diào)節(jié) 西安交通大學(xué) 圓形氣囊加壓式（7點(diǎn)） 上海中醫(yī)研究院 橫向線列式九道（應(yīng)變片） 浙江大學(xué) 63點(diǎn)（PVDF壓電薄膜） 大連201醫(yī)院 DhGZ（氣導(dǎo)微壓式） 西苑醫(yī)院 壓電晶體 江西脈圖協(xié)作組 MX-811型（液態(tài)泵） 中科院基礎(chǔ)所 硅杯式（單晶硅） 中科院智能機(jī)械所 軟接觸式（應(yīng)變片，液態(tài)） 湖南省中醫(yī)學(xué)院 血管容積式（光敏元件） 湖南省中醫(yī)研究院 阻抗儀 中國(guó)臺(tái)灣 汪叔游 三部壓力換能器 美國(guó) Dr. Laub

10、（壓電晶體） 三部手套力與壓力復(fù)合式 德國(guó) Park. H.S 三部綁帶充氣加壓 日本 谷美智士 半導(dǎo)體應(yīng)變片式 表1-1 脈象儀的研制情況1.3 主要完成的任務(wù)及設(shè)計(jì)思想本設(shè)計(jì)完成對(duì)脈搏信號(hào)的采集及對(duì)脈搏波波形的顯示。但由于本人能力有限，本設(shè)計(jì)中主要完成脈搏波動(dòng)頻率，即每分鐘脈搏跳動(dòng)次數(shù)的測(cè)量及顯示，為脈診的客觀化打下基礎(chǔ)。將脈搏信號(hào)通過(guò)脈搏傳感器采集、信號(hào)放大電路、過(guò)零比較器，然后經(jīng)單片機(jī)處理系統(tǒng)處理得到每分鐘脈搏跳動(dòng)次數(shù)，最后在顯示電路中直觀地顯示出來(lái)。本設(shè)計(jì)主要完成的內(nèi)容有：1、脈搏傳感器的選型。脈搏傳感器的精度、靈敏度、抗干擾能力及安裝方式?jīng)Q定了脈搏測(cè)量精度，因此其選型對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)具有

11、決定性的作用。2、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。脈搏傳感器出來(lái)的信號(hào)幅值較低，所以，脈搏傳感器出來(lái)的信號(hào)首先應(yīng)進(jìn)行放大。然后，將脈搏信號(hào)通過(guò)電壓基準(zhǔn)變化電路和過(guò)零比較器轉(zhuǎn)換為單片機(jī)易于處理的脈沖信號(hào)。本設(shè)計(jì)作為一個(gè)簡(jiǎn)單脈搏測(cè)量?jī)x，需給出脈搏波動(dòng)頻率，所以還需要設(shè)計(jì)單片機(jī)微處理系統(tǒng)及顯示部分硬件電路。3、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)需給出脈搏波動(dòng)頻率，所以需要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程，以實(shí)現(xiàn)對(duì)脈搏波動(dòng)頻率的測(cè)量、計(jì)算及顯示。1.4 論文的結(jié)構(gòu)組成本論文分為五部分:緒論：主要闡述中醫(yī)脈象研究的意義，及中醫(yī)脈診客觀化研究的概況，說(shuō)明主要完成的任務(wù)及設(shè)計(jì)思想，介紹本論文的組成。第二章：主要介紹脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量系統(tǒng)硬件原理框圖及軟件實(shí)

12、現(xiàn)方案，并通過(guò)比較硬件電路組成部分和軟件部分各種實(shí)現(xiàn)方案，最終確立最佳方案。第三章：介紹以單片機(jī)AT89S51為信息處理核心的脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量的硬件設(shè)計(jì)電路，詳細(xì)分析各單元的硬件電路，并給出相關(guān)電路原理圖。第四章：根據(jù)儀器的硬件構(gòu)成和功能要求，給出相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)及主要程序流程圖 。2 脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)硬件電路方案本設(shè)計(jì)中，脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)脈搏傳感器采集脈搏信息輸出電壓信號(hào)，經(jīng)信號(hào)放大電路對(duì)其進(jìn)行放大。然后，將放大后的脈搏信號(hào)通過(guò)電壓基準(zhǔn)變化電路和過(guò)零比較器轉(zhuǎn)換為單片機(jī)易于處理的脈沖信號(hào)。通過(guò)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)脈搏波動(dòng)頻率的測(cè)量和計(jì)算，最終在顯示電路

13、中直觀的顯示出來(lái)。硬件原理框圖如圖2-1。信號(hào)放大電路脈搏傳感器顯示電路單片機(jī)處理電路過(guò)零比較電路電壓基準(zhǔn)變化電路圖2-1 脈搏測(cè)量系統(tǒng)硬件原理框圖由圖2-1可知，本系統(tǒng)硬件部分主要由以下部分構(gòu)成：脈搏傳感器部分、信號(hào)放大電路部分、電壓基準(zhǔn)變化電路部分、過(guò)零比較器部分、單片機(jī)處理電路部分及顯示電路部分。其中各部分實(shí)現(xiàn)功能如下：1、脈搏傳感器部分。選用合適的脈搏傳感器，將脈搏信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出。脈搏傳感器的精度、靈敏度、抗干擾能力及安裝方式?jīng)Q定了脈搏測(cè)量精度，因此其選型對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)具有決定性的作用。2、信號(hào)放大電路部分。脈搏傳感器出來(lái)的電壓信號(hào)較弱，一般在毫伏級(jí)，需要進(jìn)行放大。所以，設(shè)計(jì)信號(hào)放大

14、電路，將脈搏傳感器出來(lái)的信號(hào)進(jìn)行放大，使之成為一個(gè)幅值適當(dāng)?shù)男盘?hào)，便于后續(xù)電路的處理。3、電壓基準(zhǔn)變化電路部分。放大后脈搏信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)，有多個(gè)零值，不便于對(duì)脈搏波動(dòng)頻率進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)電壓基準(zhǔn)變化，將脈搏基準(zhǔn)下調(diào)，使其在一個(gè)周期內(nèi)，只有兩個(gè)零值，便于后續(xù)電路的處理。4、過(guò)零比較器部分。單片機(jī)是數(shù)字信號(hào)處理工具，輸入單片機(jī)的信號(hào)必須是離散的數(shù)字信號(hào)或者是脈沖信號(hào)。過(guò)零比較器就用于把周期性脈搏信號(hào)變?yōu)槊}沖信號(hào)，便于單片機(jī)處理。5、單片機(jī)處理電路部分。本設(shè)計(jì)作為一個(gè)簡(jiǎn)單脈搏測(cè)量?jī)x，最后需給出脈搏波動(dòng)頻率，以單片機(jī)作為信息處理中心，通過(guò)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程，完成信號(hào)輸入檢測(cè)、信息分析處理及信息顯示。6、

15、顯示電路部分。單片機(jī)處理得到的脈搏波動(dòng)頻率信息，最后在顯示電路中直觀地顯示出來(lái)。所以，需要選用合適的顯示設(shè)備及顯示電路，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)脈搏波動(dòng)頻率信息的顯示。考慮到每個(gè)模塊都可以有多種實(shí)現(xiàn)方案，下面通過(guò)比較各種方案，來(lái)選擇最優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)方案。2.1.1 脈搏傳感器的選擇傳感器又稱為換能器、變換器等。脈搏傳感器是脈搏檢測(cè)系統(tǒng)中重要的組成部分，其基本功能是將切脈壓力和橈動(dòng)脈搏動(dòng)壓力這樣一些物理量(非電量)轉(zhuǎn)換成為便于測(cè)量的電量。脈搏傳感器的精度、靈敏度、抗干擾能力及安裝方式?jīng)Q定了脈搏測(cè)量精度，因此其選型對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)具有決定性的作用。目前，脈搏信號(hào)的測(cè)量方式主要有：1、光電脈搏波傳感器。血管不受壓力時(shí)，血流均

16、勻，反射光也比較均勻，故傳感器無(wú)脈搏信號(hào)輸出；當(dāng)血管受壓血液不流動(dòng)時(shí)，傳感器也無(wú)輸出信號(hào)；只有當(dāng)血管受到擠壓，血管中的血液斷續(xù)流動(dòng)時(shí)，反射光也隨之變化，這時(shí)傳感器輸出脈搏信號(hào)，達(dá)到了測(cè)量脈搏的作用。這種傳感器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，主要用于測(cè)量脈搏的跳動(dòng)次數(shù)。人體不同部位的脈搏波波形存在差異，光電脈搏波傳感器不適合用于提取不同部位的脈搏波信號(hào)。 2、力傳感器測(cè)量。其測(cè)量原理是，將測(cè)力傳感器的受力端壓在人體橈動(dòng)脈處，模仿人的指頭。這種方式通常采用壓阻式傳感器，它具有抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，但由于動(dòng)脈血管產(chǎn)生的力很小，故量程小，抗沖擊力不強(qiáng)。3、脈搏信號(hào)還表現(xiàn)為皮膚振動(dòng)，因此可以用加

17、速度傳感器進(jìn)行檢測(cè)，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、波形測(cè)量精度較高。本設(shè)計(jì)中，采用第三種脈搏傳感器，即基于由脈搏跳動(dòng)引起皮膚振動(dòng)而研制的脈搏傳感器。其型號(hào)選擇了生物醫(yī)學(xué)工程實(shí)驗(yàn)室的MP100型壓電式脈搏傳感器。它是上海洪聯(lián)公司生產(chǎn)的，該產(chǎn)品具有使用方便、性能穩(wěn)定、體積小巧、性價(jià)比高等特點(diǎn)。其主要技術(shù)指標(biāo)：1) 頻率響應(yīng)1500HZ2) 無(wú)源3) 輸出電纜二芯4) 外型尺寸Ø16.5*62.1.2 信號(hào)放大電路的選擇脈搏傳感器出來(lái)的電壓信號(hào)較弱，一般在毫伏級(jí)，需要對(duì)其進(jìn)行放大。所以，設(shè)計(jì)信號(hào)放大電路，將脈搏傳感器出來(lái)的信號(hào)進(jìn)行放大，使之成為一個(gè)幅值適當(dāng)?shù)男盘?hào)，便于后續(xù)電路的處理。MP100

18、型壓電式脈搏傳感器輸出電壓大約為-10mv40mv，在后續(xù)電路中需要將其通過(guò)過(guò)零比較器，轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，只要將其放大100倍，就可以滿足后續(xù)電路處理的要求。同時(shí)，要求放大電路有較高的輸入阻抗。同相比例放大電路簡(jiǎn)單、實(shí)用、焊接方便，相對(duì)反相比例放大電路而言，具有更高的輸入阻抗，而且價(jià)格便宜，所以，本設(shè)計(jì)選擇了同相比例放大電路?？梢越M成同相比例放大電路的運(yùn)算放大器件有很多，比如LM324，OP07等。1、LM324。LM324是四運(yùn)放集成電路，價(jià)格很便宜，但經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，LM324放大的效果卻不是很理想，所以，最終沒(méi)有選LM324。2、OP07。OP07是一種高精度單片運(yùn)算放大器，具有很低的輸入失調(diào)

19、電壓和漂移，特別適合作前級(jí)放大器，放大微弱信號(hào)。使用OP07一般不用考慮調(diào)零和頻率問(wèn)題就能滿足要求。而且，OP07的價(jià)格便宜。所以，從性能價(jià)格方面綜合考慮，最后本設(shè)計(jì)選擇了OP07。2.1.3 單片機(jī)的選擇本設(shè)計(jì)作為一個(gè)簡(jiǎn)單脈搏測(cè)量?jī)x，最后需給出脈搏波動(dòng)頻率。以單片機(jī)作為信息處理中心，通過(guò)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程，完成信號(hào)輸入檢測(cè)、信息分析處理及信息顯示。1、AVR單片機(jī)AVR單片機(jī)是ATMEL公司生產(chǎn)的單片機(jī)。高速度(50ns)、低功耗,硬件應(yīng)用Harward結(jié)構(gòu)，具有預(yù)取指令功能，使得指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行，而MSC-51要12個(gè)時(shí)鐘周期執(zhí)行一條指令。AVR單片機(jī)如LPC2131等。2、凌陽(yáng)

20、單片機(jī)凌陽(yáng)是臺(tái)灣凌陽(yáng)公司推出的單片機(jī)，具有高速度、低價(jià)、可靠、實(shí)用、體積小、功耗低和簡(jiǎn)單易學(xué)等特點(diǎn)，如SPCE061等。3、51單片機(jī)51單片機(jī)是INTEL公司生產(chǎn)的。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，易于開發(fā)的特點(diǎn)。通用型，有總線擴(kuò)展，有較強(qiáng)的位處理功能，有全雙工異步串行通信口。但是其功能相對(duì)較少，訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)有瓶頸，作電壓范圍窄。本設(shè)計(jì)中，單片機(jī)只需要對(duì)脈搏信號(hào)的波動(dòng)頻率進(jìn)行測(cè)量、計(jì)算和顯示，對(duì)單片機(jī)的要求不是很高。而對(duì)51單片機(jī)，本人比較熟悉，所以，本設(shè)計(jì)中選擇51單片機(jī)作為信息處理中心。在51系列單片機(jī)中，AT89系列單片機(jī)是美國(guó)ATMEL公司推出的一種新型高性能低價(jià)位、低電壓低功耗的8位CM

21、OS微型計(jì)算機(jī)。AT89S51就是其中一款，它可以完全滿足本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求，而且，AT89S51的價(jià)格較低。2.2 系統(tǒng)軟件方案選擇2.2.1 脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量方案的選擇通過(guò)放大電路、電壓基準(zhǔn)變化電路及過(guò)零比較器出來(lái)的信號(hào)為脈沖信號(hào)。脈沖信號(hào)的頻率是指在單位時(shí)間內(nèi)由信號(hào)所產(chǎn)生的交變次數(shù)或脈沖個(gè)數(shù)，即fx=N/t?？梢钥闯鰷y(cè)量fx必須將N或t兩個(gè)量之一作為閘門或基準(zhǔn)，對(duì)另一個(gè)量進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于不同的頻率范圍，有三種不同的測(cè)量方法。1、周期測(cè)量法：適用于低頻信號(hào)。采用單片機(jī)內(nèi)的一個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以單片機(jī)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器周期作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基信號(hào)Ts。被測(cè)信號(hào)的周期作為信號(hào)閘門，由程序控制開關(guān)對(duì)時(shí)基進(jìn)行計(jì)數(shù)得n

22、x，因此被測(cè)信號(hào)周期為Tx=nx×Ts，每分鐘脈搏跳動(dòng)次數(shù)為N=60/Tx。2、多周期同步法：適用于中頻信號(hào)。其特點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)不是用來(lái)填充待測(cè)信號(hào)的周期，而是與待測(cè)信號(hào)分別輸入到兩個(gè)計(jì)數(shù)器進(jìn)行同步計(jì)數(shù)。3、頻率測(cè)量法：適用于高頻信號(hào)。充分利用單片機(jī)內(nèi)的兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)作為定時(shí)器，給出標(biāo)準(zhǔn)閘門信號(hào)，另一個(gè)作為計(jì)數(shù)器。人體脈搏波動(dòng)頻率一般為6080次/min，其頻率成分主要分布在020Hz之間，屬于次聲，最高頻率不超過(guò)40Hz，一般情況下為1Hz左右，屬于低頻信號(hào)。所以，本設(shè)計(jì)中選擇周期測(cè)量法。2.2.2 單片機(jī)工作方式的選擇單片機(jī)數(shù)據(jù)傳送方式一般有以下幾種：1、查詢方式：由于

23、CPU與外設(shè)之間存在時(shí)序、速度等差異，在數(shù)據(jù)傳送前必須檢測(cè)接口狀態(tài)，探查外設(shè)是否數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒。查詢方式優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，硬件開銷小；缺點(diǎn)是CPU在整個(gè)傳送過(guò)程中需要不斷檢測(cè)外設(shè)狀態(tài)，由于CPU的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于外設(shè)，因此通常處于等待狀態(tài)，工作效率很低。2、中斷方式：CPU無(wú)需檢測(cè)外設(shè)是否數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒，不占據(jù)CPU時(shí)間，因此CPU與外設(shè)并行工作，提高了CPU的工作效率，還滿足了外設(shè)的實(shí)時(shí)要求。本設(shè)計(jì)中，只對(duì)過(guò)零比較后的脈沖信號(hào)進(jìn)行頻率計(jì)算，CPU工作不是很繁忙，可以選擇查詢方式。2.2.3 顯示電路方案的選擇脈搏信號(hào)經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理，得到脈搏波動(dòng)頻率之后，需要在顯示電路中直觀地顯示出來(lái)。所以，需要選用合

24、適的顯示設(shè)備及顯示電路，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)脈搏波動(dòng)頻率信息的顯示。人體脈搏信號(hào)從時(shí)域上看，是一個(gè)周期性較強(qiáng)的準(zhǔn)周期信號(hào)。脈搏波動(dòng)頻率一般為6080次/min。本設(shè)計(jì)中，設(shè)定顯示的每分鐘脈搏跳動(dòng)次數(shù)誤差不超過(guò)1次，顯示位數(shù)為2位?？梢赃x擇7段LED數(shù)碼顯示器來(lái)對(duì)脈搏波動(dòng)頻率信息進(jìn)行顯示。它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長(zhǎng)、使用方便等特點(diǎn)，使用非常廣泛。它由若干個(gè)發(fā)光二極管組成，當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆畫發(fā)亮?？刂撇煌M合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種數(shù)字或字符。LED常用顯示方法有兩種：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示。1、靜態(tài)顯示：所謂靜態(tài)顯示，就是每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的

25、I/O接口用于筆劃段字形顯示。這樣單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路，就不用管它了，直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí)，再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機(jī)中CPU的開銷小，較小的電流能得到較高的亮度且字符不閃爍。靜態(tài)顯示適用于顯示器位數(shù)較少時(shí)。2、動(dòng)態(tài)掃描顯示：所謂動(dòng)態(tài)顯示，就是一位一位地輪流點(diǎn)亮顯示器各個(gè)位（掃描），對(duì)于顯示器的每一位來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。利用人的視覺暫留功能可以看到整個(gè)顯示，但必需保證掃描速度足夠快，字符才不閃爍。當(dāng)顯示位數(shù)較多時(shí)，用靜態(tài)顯示所需的I/O太多，一般采用動(dòng)態(tài)顯示的方法。本設(shè)計(jì)中，顯示的脈搏波動(dòng)頻率位數(shù)取2位，顯示位數(shù)少，所以，選擇靜態(tài)顯示。2.3 本章

26、小結(jié)本章主要介紹了脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量系統(tǒng)硬件原理框圖及軟件實(shí)現(xiàn)方案，并通過(guò)比較硬件電路組成部分和軟件部分各種實(shí)現(xiàn)方案，最終確立了最佳方案。3 脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中，脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)脈搏傳感器采集脈搏信息輸出電壓信號(hào)，經(jīng)信號(hào)放大電路對(duì)其進(jìn)行放大。然后，將放大后的脈搏信號(hào)通過(guò)電壓基準(zhǔn)變化電路和過(guò)零比較器轉(zhuǎn)換為單片機(jī)易于處理的脈沖信號(hào)。通過(guò)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)脈搏波動(dòng)頻率的測(cè)量和計(jì)算，并在顯示電路中直觀的顯示出來(lái)。為達(dá)到電路低成本、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用的設(shè)計(jì)目的，從設(shè)計(jì)要求出發(fā)，設(shè)計(jì)了信號(hào)放大電路、電壓基準(zhǔn)變化電路、過(guò)零比較器，單片機(jī)處理電路及LED顯示電路等。本章對(duì)各部分

27、電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)論述與分析。3.1 信號(hào)放大電路部分的設(shè)計(jì)脈搏傳感器出來(lái)的電壓信號(hào)較弱，在毫伏級(jí)，需要對(duì)其進(jìn)行放大。所以，設(shè)計(jì)信號(hào)放大電路，將脈搏傳感器出來(lái)的信號(hào)進(jìn)行放大，使之成為一個(gè)幅值適當(dāng)?shù)男盘?hào)，便于后續(xù)電路的處理。本設(shè)計(jì)中采用的是由OP07組成的同相比例運(yùn)算放大電路，電路原理圖如圖3-1。圖3-1 同相比例運(yùn)算放大電路從圖 3-1中可以得到：V+=V-=Vi1 （3-1）Vo1-Vi1R2=Vi1R1 （3-2）Vo=1+ R2R1Vi1 （3-3）Avf=Vo1Vi1=1+ R2R1 （3-4）MP100型壓電式脈搏傳感器輸出電壓大約為-10mv40mv，在后續(xù)電路中需要將其通過(guò)過(guò)零

28、比較器，轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，只要將其放大100倍，就可以滿足后續(xù)電路處理的要求?？紤]到每個(gè)人個(gè)體之間的差異，人與人之間脈搏信號(hào)的強(qiáng)弱不同，反映在脈搏波形中即是幅度不同。為了使該設(shè)計(jì)能適用于不同的人，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，R2采用滑動(dòng)變阻器，通過(guò)調(diào)節(jié)其電阻，可以改變放大倍數(shù)。3.2 電壓基準(zhǔn)變化電路的設(shè)計(jì)放大后的脈搏信號(hào)，幅值為-14V，一個(gè)周期內(nèi)，電壓為零值的地方有很多。而在后續(xù)電路中，需要把放大后的脈搏信號(hào)通過(guò)過(guò)零比較器，轉(zhuǎn)換為易于單片機(jī)處理得到脈搏波動(dòng)頻率信息的脈沖信號(hào)。所以，根據(jù)脈搏信號(hào)特點(diǎn)，可以通過(guò)電壓基準(zhǔn)變化電路，將脈搏信號(hào)電壓基準(zhǔn)調(diào)低，使其在一個(gè)周期內(nèi)過(guò)零點(diǎn)只有兩個(gè)。本設(shè)計(jì)中，采用同相輸入加法

29、電路，來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓基準(zhǔn)變化。其原理圖如圖3-2： 圖3-2 同相輸人加法電路在圖3-2中:Vo2=1+R6R7Vp （3-5）Vp=R9 R8+R9Vi2+R8R8+R9Vio （3-6）即：Vo2=1+R6R71R8+R9R9Vi2+ R8Vio （3-7）當(dāng)R6=R7=R8=R9的時(shí)候，可以得到：Vo2=Vi2+Vio （3-8）當(dāng)Vio為負(fù)的時(shí)候，輸出電壓Vo2就降低了。而Vio由R4和R5分壓，并經(jīng)過(guò)一個(gè)電壓跟隨器獲得。本設(shè)計(jì)中，把電壓基準(zhǔn)降低1V就可以滿足設(shè)計(jì)要求。3.3 過(guò)零比較器的設(shè)計(jì)單片機(jī)是數(shù)字信號(hào)處理工具，輸入單片機(jī)的信號(hào)必需是離散的數(shù)字信號(hào)或者是脈沖信號(hào)。過(guò)零比較器就用于把周

30、期性脈搏信號(hào)變?yōu)槊}沖信號(hào)，便于單片機(jī)處理。過(guò)零比較器，顧名思義，其閾值電壓UT=0V，電路如圖3-3：圖3-3 過(guò)零比較器電路圖集成運(yùn)放工作在開環(huán)狀態(tài)，其輸出電壓為+UOM或-UOM。當(dāng)輸入電壓uI<0V時(shí)，UO=+UOM；當(dāng)輸入電壓uI>0V時(shí)，UO=-UOM。因此，電壓傳輸特性如圖3-4：圖3-4 過(guò)零比較器電壓傳輸特性 當(dāng)脈搏信號(hào)經(jīng)過(guò)過(guò)零比較器之后，就轉(zhuǎn)換為易于單片機(jī)處理的脈沖信號(hào)。3.4 單片機(jī)微處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)作為一個(gè)簡(jiǎn)單脈搏測(cè)量?jī)x，最后需給出脈搏波動(dòng)頻率，以單片機(jī)作為信息處理中心，通過(guò)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程，完成信號(hào)輸入檢測(cè)、信息分析處理及信息顯示。從實(shí)用性、設(shè)計(jì)、貨源及

31、價(jià)格的角度出發(fā)，并且考慮到本設(shè)計(jì)對(duì)單片機(jī)沒(méi)有特殊的要求，選用了常用的AT89S51單片機(jī)。AT89S51單片機(jī)的引腳如圖3-5：圖3-5 AT89S51單片機(jī)引腳圖在AT89S51單片機(jī)引腳圖中，P3口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如表3-1：表3-1 P3口第二功能端口引腳第二功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 INTO（外中斷0）P3.3 INT1（外中斷1）P3.4 T0（定時(shí)/計(jì)數(shù)0外部輸入）P3.5 T1（定時(shí)/計(jì)數(shù)1外部輸入）P3.6 WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7

32、RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）本設(shè)計(jì)正是利用T0口的定時(shí)功能實(shí)現(xiàn)對(duì)脈搏波動(dòng)頻率的測(cè)量。AT89S51單片機(jī)不僅完全可以實(shí)現(xiàn)對(duì)脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量的控制要求，而且可以在線編程調(diào)試，符合設(shè)計(jì)的要求。1、復(fù)位電路：由電容串聯(lián)電阻構(gòu)成，由圖并結(jié)合“電容電壓不能突變”的性質(zhì)，可以知道，當(dāng)系統(tǒng)一上電，RST腳將會(huì)出現(xiàn)高電平，并且，這個(gè)高電平持續(xù)的時(shí)間由電路的RC值來(lái)決定。典型的51單片機(jī)當(dāng)RST腳的高電平持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上就將復(fù)位，所以，適當(dāng)組合RC的取值就可以保證可靠的復(fù)位。C 可取30u，R取4.7K。2、 晶振電路：典型的晶振取11.0592MHz，因?yàn)榭梢詼?zhǔn)確地得到9600波特率和19200波特率，用

33、于有串口通訊的場(chǎng)合，或者12MHz，因?yàn)楫a(chǎn)生精確的s級(jí)時(shí)歇，方便定時(shí)操作。3、與前端電路連接：本設(shè)計(jì)中對(duì)脈搏頻率的測(cè)量，采用周期測(cè)量法。將單片機(jī)內(nèi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0定為16位定時(shí)器，對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)。將過(guò)零比較器出來(lái)的脈沖信號(hào)接到單片機(jī)的P3.2口上，則定時(shí)器的開關(guān)由程序根據(jù)P3.2口上的狀態(tài)進(jìn)行控制。檢測(cè)到上升沿時(shí)開T0計(jì)數(shù)，當(dāng)緊接著的另一個(gè)上升沿被檢測(cè)到時(shí)關(guān)T0計(jì)數(shù)。T0中的計(jì)數(shù)值為nx，則被測(cè)信號(hào)周期Tx=nx×Ts，頻率Fx=1/Tx，對(duì)于12MHz晶振，Ts=1s。單片機(jī)微處理系統(tǒng)硬件電路如圖3-6：圖3-6 單片機(jī)微處理系統(tǒng)硬件電路3.5 LED顯示硬件電路的設(shè)計(jì)脈搏信號(hào)

34、經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理，得到脈搏波動(dòng)頻率之后，需要在顯示電路中直觀地顯示出來(lái)。所以，需要選用合適的顯示設(shè)備及顯示電路，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)脈搏波動(dòng)頻率信息的顯示。本設(shè)計(jì)中，采用2位LED靜態(tài)顯示方式來(lái)顯示脈搏波動(dòng)頻率信息。顯示電路如圖3-7：圖3-7 LED顯示硬件電路圖3-10中數(shù)碼管是共陰極的，和移位寄存器74LS164連接時(shí)，加接200的限流電阻，避免亮度過(guò)高造成數(shù)碼管使用壽命縮短。74LS164的引腳圖如3-8：圖3-8 74LS164的引腳圖在74LS164的引腳圖中：1) A，B：串行輸入端。2) Q0-Q7：并行輸出端。3) Cr：清除端，為0時(shí)，輸出清零。4) CP：時(shí)鐘輸入端。AT89S51單片

35、機(jī)串行口方式為移位寄存器方式，外接2片74LS164作為2位LED顯示器的靜態(tài)顯示接口，把AT89S51的RXD作為數(shù)據(jù)輸出線，TXD作為移位時(shí)鐘脈沖。74LS164為TTL單向8位移位寄存器，可實(shí)現(xiàn)串行輸入，并行輸出。串行數(shù)據(jù)輸入端A、B（第1、2腳）共一個(gè)輸入信號(hào)時(shí)可并接。時(shí)鐘輸入端T，即第8腳，連接到串行口的TXD端。每一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的上升沿加到T端時(shí)，移位寄存器移一位，8個(gè)時(shí)鐘脈沖過(guò)后，8位二進(jìn)制數(shù)全部移入74LS164中。復(fù)位端R，即第9腳，當(dāng)R=0時(shí)，移位寄存器各位復(fù)0，只有當(dāng)R=1時(shí)，時(shí)鐘脈沖才起作用。并行輸出端Q1Q8，即第3-6和10-13引腳，分別接LED顯示器的hg-a各段

36、對(duì)應(yīng)的引腳上。在74LS164獲得時(shí)鐘脈沖的瞬間，如果數(shù)據(jù)輸入端，即第1、2引腳，是高電平，則就會(huì)有一個(gè)1進(jìn)入到74LS164的內(nèi)部，如果數(shù)據(jù)輸入端是低電平，則就會(huì)有一個(gè)0進(jìn)入其內(nèi)部。在給出了8個(gè)脈沖后，最先進(jìn)入74LS164的第一個(gè)數(shù)據(jù)到達(dá)了最高位，再來(lái)一個(gè)脈沖，第一個(gè)脈沖就會(huì)從最高位移出。如圖3-7顯示電路，2片7LS164首尾相串，而時(shí)鐘端則接在一起，這樣，當(dāng)輸入8個(gè)脈沖時(shí)，從單片機(jī)RXD端輸出的數(shù)據(jù)就進(jìn)入到了第一片74LS164中了，而當(dāng)?shù)诙€(gè)8個(gè)脈沖到來(lái)后，這個(gè)數(shù)據(jù)就進(jìn)入了第二片74LS164，而新的數(shù)據(jù)則進(jìn)入了第一片74LS164。3.6 本章小結(jié)本章主要介紹了以單片機(jī)AT89S5

37、1為信息處理核心的脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)電路，詳細(xì)分析各部分的硬件電路，并給出了相關(guān)電路原理圖。4 脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)從脈搏傳感器出來(lái)的脈搏信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大電路、電壓基準(zhǔn)變化電路、過(guò)零比較器，轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)之后，需要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)脈搏波動(dòng)頻率的測(cè)量、計(jì)算和顯示。本設(shè)計(jì)中，軟件設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)。根據(jù)脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)定功能，將軟件劃分為若干個(gè)功能相對(duì)獨(dú)立的模塊，主要有系統(tǒng)主程序和脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量模塊。本章給出主要模塊的程序設(shè)計(jì)思想和流程圖。4.1 脈搏頻率測(cè)量原理脈沖信號(hào)的頻率是指在單位時(shí)間內(nèi)由信號(hào)所產(chǎn)生的交變次數(shù)或脈沖個(gè)數(shù)，即fx=N/t?？梢钥闯鰷y(cè)量fx必須

38、將N或t兩個(gè)量之一作為閘門或基準(zhǔn)，對(duì)另一個(gè)量進(jìn)行測(cè)量。1、周期測(cè)量法：適用于低頻信號(hào)。采用單片機(jī)內(nèi)的一個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以單片機(jī)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器周期作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基信號(hào)Ts，如圖4-1。被測(cè)信號(hào)的周期作為信號(hào)閘門，由程序控制開關(guān)對(duì)時(shí)基進(jìn)行計(jì)數(shù)得nx，因此被測(cè)信號(hào)周期為Tx=nx×Ts 。圖4-1 周期測(cè)量法原理2、多周期同步法：適用于中頻信號(hào)。其特點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)不是用來(lái)填充待測(cè)信號(hào)的周期，而是與待測(cè)信號(hào)分別輸入到兩個(gè)計(jì)數(shù)器進(jìn)行同步計(jì)數(shù)。首先，由單片機(jī)給出閘門開啟信號(hào)，此時(shí)，計(jì)數(shù)器并不開始計(jì)數(shù)，而是等到被測(cè)信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)，才真正開始計(jì)數(shù)。然后，兩級(jí)計(jì)數(shù)器分別對(duì)被測(cè)信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)計(jì)數(shù)。當(dāng)單片

39、機(jī)給出閘門關(guān)閉信號(hào)后，計(jì)數(shù)器并不立即停止計(jì)數(shù)而是等到被測(cè)信號(hào)上升沿來(lái)到的時(shí)刻才真正結(jié)束計(jì)數(shù)，完成一次測(cè)量過(guò)程。如圖4-2，可以看出，實(shí)際閘門與參考閘門并不嚴(yán)格相等，但最大差值不超過(guò)被測(cè)信號(hào)的一個(gè)周期。設(shè)對(duì)被測(cè)信號(hào)的計(jì)數(shù)值為Nx，對(duì)時(shí)基信號(hào)的計(jì)數(shù)值為N0，時(shí)基信號(hào)的頻率為f0，則被測(cè)信號(hào)的頻率為：Fx=(Nx×f0)/N0。圖4-2 多周期測(cè)量法原理3、頻率測(cè)量法：適用于高頻信號(hào)。充分利用單片機(jī)內(nèi)的兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器。一個(gè)作為定時(shí)器，給出標(biāo)準(zhǔn)閘門信號(hào)Tz，另一個(gè)作為計(jì)數(shù)器，對(duì)fx的變化次數(shù)直接進(jìn)行計(jì)數(shù)得Nx，F(xiàn)x=Nx/Tz，如圖4-3： 圖4-3 脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量法原理人體脈搏信號(hào)從時(shí)

40、域上看，是一個(gè)周期性較強(qiáng)的準(zhǔn)周期信號(hào)。脈搏波動(dòng)頻率為6080次/min，其頻率一般情況下為1Hz左右，屬于低頻信號(hào)。所以，本設(shè)計(jì)中采用周期測(cè)量法。4.2 系統(tǒng)主程序的設(shè)計(jì)系統(tǒng)主程序控制單片機(jī)系統(tǒng)按預(yù)定的操作方式運(yùn)行，是單片機(jī)系統(tǒng)程序的框架。系統(tǒng)主程序流程圖如圖4-4。開始系統(tǒng)初始化NP3.2是否為上升沿？Y脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量子程序LED顯示圖4-4 系統(tǒng)主程序流程圖上電后，首先進(jìn)行整機(jī)初始化處理。主程序的初始化模塊主要完成儀器硬件、軟件的初態(tài)設(shè)置，單片機(jī)內(nèi)專用寄存器的設(shè)定，單片機(jī)工作方式及各端口的工作狀態(tài)的規(guī)定。整機(jī)初始化結(jié)束后，檢測(cè)P3.2口的狀態(tài)，如果檢測(cè)到上升沿，則進(jìn)入脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量子程

41、序，測(cè)得脈搏波動(dòng)頻率之后，送到LED顯示單元進(jìn)行顯示。4.3 脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量子程序的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中對(duì)脈搏頻率的測(cè)量采用周期測(cè)量法?？蓪纹瑱C(jī)內(nèi)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0定為16位定時(shí)器，對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù)，即方式控制字為#01H。定時(shí)器的開關(guān)由程序根據(jù)P3.2口上的狀態(tài)進(jìn)行控制，檢測(cè)到上升沿時(shí)開T0計(jì)數(shù)，當(dāng)緊接著的另一個(gè)上升沿被檢測(cè)到時(shí)關(guān)T0計(jì)數(shù)。T0中的計(jì)數(shù)值為nx，則被測(cè)脈搏信號(hào)周期Tx=nx×Ts（對(duì)于12MHz晶振，Ts=1s），每分鐘跳動(dòng)次數(shù)Fx=60/Tx。考慮到脈搏的頻率很低，大約為1HZ左右，而16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器的最高計(jì)數(shù)值為65535，這樣定時(shí)/計(jì)數(shù)器將發(fā)生溢出，且最后脈搏

42、波動(dòng)頻率的計(jì)算涉及到雙字節(jié)除法，編程較復(fù)雜。為此，采用定時(shí)器中斷方式，即在一個(gè)脈搏周期內(nèi)，隔一段時(shí)間T1，T1即為中斷周期，且T1<65535，就將TH0，TL0清零。設(shè) N為每分鐘脈搏跳動(dòng)次數(shù)，T為脈搏跳動(dòng)周期，則N=60/T本設(shè)計(jì)中，設(shè)定顯示的每分鐘脈搏跳動(dòng)次數(shù)誤差不超過(guò)1次，則dN=60T2dT若T=2，dN=604dT=15dT則定時(shí)器周期T不超過(guò)1/15秒。若T=1，dN=60dT則定時(shí)器周期T不超過(guò)1/60秒。取T=1，即定時(shí)器周期T不超過(guò)1/60秒。設(shè)中斷周期為T1，中斷次數(shù)為n，則：N=60T1×n為方便計(jì)算，?。?T1=2m。由于定時(shí)器周期T不超過(guò)1/60秒，

43、即T1<1/60，1T1>60，故取m=7。即中斷周期為127=1128s=7812us，此時(shí)，TH0=1EH，TL0=84H。每分鐘脈搏跳動(dòng)次數(shù)N=60×27n，為方便計(jì)算，取N=30×28n。脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量子程序流程圖如圖4-5所示。其中，中斷次數(shù)放在R3中，最后的脈搏波動(dòng)頻率值在R1中。0R30TH0，0TL0TR0置1，開始計(jì)數(shù)N是否TH0=1EH，TL0=84H？YTR0置1，開始計(jì)數(shù)30R0，0R1，8R2 R3加1R0左移，R1左移NP3.2是否為上跳沿？YR1加1，R0-R3R0R3 R0?NYR2減1TR0置0，定時(shí)器停止工作NR2=0？Y結(jié)

44、束圖4-5 脈搏波動(dòng)頻率測(cè)量子程序流程圖4.4 本章小結(jié)本章主要介紹了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)部分，給出了相應(yīng)設(shè)計(jì)模塊的設(shè)計(jì)說(shuō)明及流程圖?？?結(jié)（小4號(hào)宋體，行距21磅）畢業(yè)設(shè)計(jì)在XX的悉心指導(dǎo)下、辦主任熊老師的支持下，在自己的努力下，以及同學(xué)之間的幫助下，終于畫上了圓滿的句號(hào)。我個(gè)人認(rèn)為這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)我們大學(xué)四年以來(lái)的一個(gè)最終成果的體現(xiàn)，也是一個(gè)增進(jìn)同學(xué)和老師交流的平臺(tái)。大學(xué)四年來(lái)，學(xué)了很多們專業(yè)知識(shí)，雖然也在學(xué)校與老師的安排下參加過(guò)一些實(shí)習(xí)，以及大三下半學(xué)期的一次課程設(shè)計(jì)，但始終還是從來(lái)沒(méi)有把很多知識(shí)點(diǎn)領(lǐng)悟，也沒(méi)有想過(guò)要去好好研究。自己腦袋里的專業(yè)知識(shí)面對(duì)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)少的可憐時(shí)，才發(fā)現(xiàn)自己的無(wú)

45、知與求知的必要性。在這次設(shè)計(jì)中，從負(fù)荷計(jì)算的過(guò)程，空調(diào)方案的確定到設(shè)備的選型，以及最后的完成圖紙過(guò)程，使我對(duì)暖通專業(yè)有了一個(gè)更加系統(tǒng)和完整的認(rèn)識(shí)，雖然還是有很多細(xì)節(jié)沒(méi)有研究好，但原理和一些大方面的知識(shí)點(diǎn)都增長(zhǎng)了很多。在畫圖過(guò)程中，出現(xiàn)過(guò)很多自己從來(lái)沒(méi)有注意過(guò)的問(wèn)題，在老師和同學(xué)的指導(dǎo)和幫助下，終于算是比較符合規(guī)范了?？傊?，通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我對(duì)自己的專業(yè)知識(shí)有了一個(gè)反省和彌補(bǔ)的機(jī)會(huì)，雖然 現(xiàn)在還是有很多知識(shí)的欠缺，但學(xué)無(wú)止境，在這次設(shè)計(jì)中學(xué)到的自學(xué)本領(lǐng)和培養(yǎng)的探討精神，將鼓勵(lì)我在畢業(yè)以后的工作道路上更加充滿自信。最后，我要特別的感謝XX老師，兩位老師都是很耐心仔細(xì)的指導(dǎo)與講解，并沒(méi)有覺得絲

46、毫的不耐煩。兩位老師的鼓勵(lì)幫助我更加努力的把畢業(yè)設(shè)計(jì)完成！也將更加努力的把知識(shí)補(bǔ)充上！在次畢業(yè)設(shè)計(jì)完成之際，再次對(duì)所有幫助我的老師和同學(xué)表示衷心的感謝！ 致 謝參考文獻(xiàn)1 張亮.脈搏采集系統(tǒng)的研制D.東北大學(xué)，2005.2 劉繼光.人體脈搏信號(hào)的采集裝置D.沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)，2006. 3 何金茂.電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)M.北京：高等教育出版社，1989：47-48.4 彭承琳.生物醫(yī)學(xué)傳感器原理與應(yīng)用M.北京：高等教育出版社，2000：90-99.5 彭承琳.生物醫(yī)學(xué)傳感器原理與應(yīng)用M.重慶：重慶大學(xué)出版社，1996: 125-155.6 蔡建新，張唯真.生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)M.北京：北京大學(xué)出版社，199

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