基于單片機(jī)的汽車疲勞駕駛報(bào)警系統(tǒng) 畢業(yè)論文

1、 河南大學(xué)民生學(xué)院本科畢業(yè)論文目錄摘 要：11 前言21.1 什么是疲勞21.2 疲勞駕駛與交通事故21.3 怎么預(yù)防疲勞駕駛21.4 小結(jié)32 本設(shè)計(jì)的總體思路及其理念32.1 理論基礎(chǔ)32.2 AT89C2051單片機(jī)的芯片管腳介紹32.3 設(shè)計(jì)方案53 系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)63.1 心率采集電路63.2 單片機(jī)控制電路83.3 小結(jié)104 系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)104.1主程序設(shè)計(jì) 104.2 定時(shí)程序設(shè)計(jì)114.3 中斷子程序設(shè)計(jì)134.4 顯示子程序設(shè)計(jì)155 軟件調(diào)試175.1 調(diào)試軟件的介紹175.2 調(diào)試結(jié)果176總結(jié)18參考文獻(xiàn)1919基于單片機(jī)的汽車疲勞駕駛報(bào)警系統(tǒng)徐文燕（河南大

2、學(xué)民生學(xué)院，河南 開封，475004）摘 要： 汽車已經(jīng)成為我們?nèi)祟惿钪械囊环N必需交通工具，不僅與我們的生活是息息相關(guān)，而且與我們的生命安全關(guān)系密切。因?yàn)槠隈{駛造成的交通事故已經(jīng)嚴(yán)重的威脅到我們的生活，所以能夠幫助降低一定概率的交通事故的儀器實(shí)用性是很強(qiáng)的。 設(shè)計(jì)描述的是一個(gè)基于AT89C2051單片機(jī)的汽車疲勞駕駛檢測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。它可以用來(lái)檢測(cè)汽車駕駛員的疲勞程度，使用此心率計(jì)在一定程度上降低交通事故。而且，它的檢測(cè)方式是非接觸式的，使用紅外線檢測(cè)駕駛員的心率;然后，由單片機(jī)系統(tǒng)判斷其是否處于疲勞駕駛狀態(tài)，將顯示結(jié)果使用LCD液晶顯示屏顯示出來(lái)，并進(jìn)行語(yǔ)音提示。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)用，有很高的實(shí)用價(jià)

3、值。關(guān)鍵詞： 疲勞駕駛；疲勞檢測(cè)；預(yù)警系統(tǒng)Driving alarm system of automobile fatigue based on single chip microcomputerXu wen-yan(School of minsheng , Henan University, Henan Kaifeng 475004, China)Abstract: The cars have become essential transport for human life, not only with our lives are closely linked, and are close

4、ly related to our life safety. Because accidents caused by driver fatigue has been a serious threat to our lives. So the instrumentspracticabilaity is very strong, because it is possible to help reduce the probability of a traffic accident. This paper describes a drowsiness early warning system dete

5、ction based on AT89C2051 Single-chip Microcomputer. It is using on determine the drivers lever of attention，a certain extent ，it can reduce the number of traffic accident. Besides，the method of detection is untouched, and using infrared inspection detect the drivers heart rate; The Single-chip Micro

6、computer will judge whether he is in the fatigue driving state, LCD will display the results and voice prompt. This design is simple and practical with high value.Key words: Fatigued dirving; faitigue detection; early warning system1 前言在高速發(fā)展的現(xiàn)代，擁有汽車的人是越來(lái)越多，交通越來(lái)越擁擠，正是因?yàn)槿绱耍煌ㄊ鹿室苍絹?lái)越頻發(fā)，這就促使人們正視這一問(wèn)題。而在交通

7、事故中，因?yàn)轳{駛員疲勞駕駛引起的事故，占其中相當(dāng)大的一部分，疲勞駕駛已經(jīng)成為威脅我們生命的一大危害，了解疲勞駕駛以及它引發(fā)的一些變化，有助于我們找到原因以及克服它的方法，可以在駕駛員行駛時(shí)發(fā)生突發(fā)或者無(wú)意識(shí)的疲勞困倦進(jìn)行警醒，從而一定程度上避免車禍的發(fā)生。1.1 什么是疲勞駕駛疲勞駕駛就是駕駛員較長(zhǎng)時(shí)間維持一個(gè)姿勢(shì)或者休息時(shí)間不夠等原因造成的反映遲鈍，駕駛員打盹、疲乏、操作不當(dāng)甚至完全喪失駕駛能力就是它的主要表現(xiàn)。并且，疲勞駕駛不僅反映在心理上，還反映在生理上。心理上的反應(yīng)包含反應(yīng)時(shí)間延遲、出現(xiàn)動(dòng)作不協(xié)調(diào)、大腦注意力分散等；生理反應(yīng)上包括神經(jīng)系統(tǒng)、血液、眼睛、握力等的變化。1.2 疲勞駕駛與交

8、通事故據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，發(fā)生交通事故的原因百分之八十五是與駕駛員有關(guān)的，環(huán)境與車輛的因素只是占到百分之十五，司機(jī)在事故發(fā)生前的那么一瞬間的行為以及故障會(huì)直接導(dǎo)致交通事故的發(fā)生，知覺(jué)上的延遲、對(duì)危險(xiǎn)情況的錯(cuò)誤抉擇、對(duì)環(huán)境的決策錯(cuò)誤等就是導(dǎo)致交通事故的一些因素；而在所有的駕駛員所犯的錯(cuò)誤中，決策錯(cuò)誤和知覺(jué)延緩是最為常見(jiàn)的，而這些就會(huì)使駕駛員產(chǎn)生反應(yīng)遲鈍、注意力不集中等反應(yīng)，產(chǎn)生這些錯(cuò)誤的根本的原因就是疲勞駕駛。所以，在一定程度上制止駕駛員疲勞駕駛這一行為現(xiàn)象，就能有效的減小交通事故發(fā)生的概率。1.3 怎么預(yù)防疲勞駕駛許多的國(guó)家已經(jīng)意識(shí)到疲勞駕駛的問(wèn)題，對(duì)于它的研究工作早期上主要是使用在醫(yī)學(xué)角度上，是

9、在醫(yī)療器械的幫助下實(shí)現(xiàn)的，這些研究可以追溯到上個(gè)世紀(jì)三十年代美國(guó)交通部下轄的洲際商業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)城市商業(yè)機(jī)動(dòng)車輛的駕駛員服務(wù)時(shí)間的管理?xiàng)l例的合理性進(jìn)行的調(diào)查；而實(shí)質(zhì)性研究汽車駕駛員與疲勞駕駛的關(guān)系是從上世紀(jì)八十年代初開始的，由美國(guó)國(guó)會(huì)批準(zhǔn)交通部實(shí)施改革駕駛服務(wù)時(shí)間，探索駕駛員和道路安全的關(guān)系，提高完善公共汽車安全法規(guī)開始的，我們發(fā)現(xiàn)疲勞駕駛研究的高度提高到了立法，可以在一定程度上保證疲勞駕駛研究的有效性、合法性和持續(xù)性7。研究工作大致上可以分成兩類：第一類是研究疲勞困倦產(chǎn)生的原理和其他各種疲勞困倦的誘因，找到降低此種危險(xiǎn)的方法；第二種是研究車輛的智能報(bào)警系統(tǒng)以及相關(guān)可以警醒的用具，來(lái)防止駕駛員產(chǎn)生疲

10、勞，并在疲勞的狀態(tài)下行駛。駕駛員在疲勞駕駛時(shí)會(huì)有很多不同的反應(yīng)及其狀況出現(xiàn)在身體上，對(duì)于它們的檢測(cè)大致上可以將其分為以下三類狀況，一類是基于駕駛員的生理特征上的疲勞駕駛檢測(cè)識(shí)別技術(shù)（如疲勞時(shí)人的心率、腦電圖、肌電圖、呼吸狀態(tài)、脈搏頻率等會(huì)有變化）；另一類是基于駕駛員頭部或面部特征的疲勞駕駛檢測(cè)識(shí)別技術(shù)（如疲勞時(shí)人的部表情、眼睛眨動(dòng)的頻率、注視的方向、瞳孔的直徑等的變化）；第三類是基于駕駛員操縱車輛的特點(diǎn)和所駕駛車輛的特性的疲勞駕駛檢測(cè)識(shí)別技術(shù)（如疲勞時(shí)人的握力、車輛的行駛軌道等會(huì)有變化）。 基于此，本設(shè)計(jì)選取就是駕駛員在疲勞駕駛時(shí)他的生理特征的變化，即脈搏的變化來(lái)對(duì)其進(jìn)行是否處于疲勞狀態(tài)進(jìn)行辨

11、別。1.4 小結(jié)疲勞駕駛所造成的危害是不言而喻的，所以，對(duì)汽車疲勞駕駛的研究是必要的，對(duì)汽車疲勞駕駛智能報(bào)警系統(tǒng)的開發(fā)是可行且必須的。2 本設(shè)計(jì)的總體思路及其理念2.1 理論基礎(chǔ)單片機(jī)是一個(gè)不帶外部設(shè)備的微型計(jì)算機(jī)。它是20世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來(lái)的一種大規(guī)模的集成電路芯片（1971年inter公司研制出世界上第一個(gè)四位微處理器），是集合CPU、RAM、ROM、I/O接口和中斷系統(tǒng)于一體的電子設(shè)備。單片機(jī)是一個(gè)軟硬結(jié)合的產(chǎn)物。它具有集成度高（highly integrated）、功能強(qiáng)大（powerful）、體積?。╯mall）、靈活（flexible）、穩(wěn)定可靠（reliable）、價(jià)格低廉

12、（inexpensive）等許多的特點(diǎn)。上世紀(jì)八十年代以來(lái)，單片機(jī)發(fā)展十分的迅速，各種新型高性能的機(jī)種產(chǎn)品不斷地出現(xiàn)在市場(chǎng)上，單片機(jī)順利成章的已經(jīng)成為工廠實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和各控制領(lǐng)域的支柱產(chǎn)業(yè)之一。單片機(jī)的基本端口操作和基本功能，包括單片機(jī)的定時(shí)、中斷、I/O端口以及簡(jiǎn)單的外部器件的設(shè)計(jì)等，這些都需要去了解設(shè)計(jì)，才能成功完成一個(gè)設(shè)計(jì)。2.2 AT89C2051單片機(jī)的芯片管腳介紹本設(shè)計(jì)使用的是AT89C2051單片機(jī);圖2-1 AT89C2051單片機(jī)的引腳配置圖此單片機(jī)有20個(gè)引腳，相關(guān)引腳配置如圖2-1所示。它各個(gè)管腳的功能是： VCC 電源電壓； GND 接地； RST 復(fù)位輸入；當(dāng)RST變?yōu)?/p>

13、高電平并維持了2個(gè)機(jī)器周期時(shí)，所有的I/O引腳都被復(fù)位達(dá)到高電平8； XTAL1 內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入端、反向振蕩器的輸入端8； XTAL2 反向振蕩放大器的輸出； P1口 8位雙向I/O口；P1.0和P1.1兩個(gè)端口需要外部上拉，可以用作片內(nèi)精確模擬比較器的正向輸入（AIN0）、反向輸入（AIN1）8；引腳 P1.2P1.7提供內(nèi)部上拉，當(dāng)作為輸入且被外部下拉為低電平時(shí)，它們就輸出電流，這是因內(nèi)部上拉的緣故8。P1口的輸出緩沖器能接收20mA的電流，并且能直接驅(qū)動(dòng)LED顯示器；P1口的引腳寫入“1” 后，可以用作輸入8。在閃速編程和編程校驗(yàn)期間，P1口也可以接收編碼數(shù)據(jù)8。 P3口 引腳P

14、3.0P3.5和P3.7是7個(gè)帶內(nèi)部上拉的雙向I/0引腳；P3.6在內(nèi)部已經(jīng)與片內(nèi)比較器輸出相連，所以不能作為通用的I/O引腳訪問(wèn)8。AT89C2051的性能指標(biāo)有：與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容；2k字節(jié)可重擦寫閃速存儲(chǔ)器；1000次擦寫周期；2.7V-6V的工作電壓范圍；全靜態(tài)操作：0Hz-24MHz；兩極加密程序存儲(chǔ)器；128字節(jié)內(nèi)部RAM；15個(gè)可編程I/0口線；2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器；6個(gè)中斷源；可編程串行UART通道；可直接驅(qū)動(dòng)LED的輸出端口；內(nèi)置一個(gè)模擬比較器；低功耗空閑和掉電模式。2.3 設(shè)計(jì)方案2.3.1 檢測(cè)方法此設(shè)計(jì)采取的方法用紅外線來(lái)檢測(cè)人體脈搏，因?yàn)楣饽鼙荛_很強(qiáng)

15、烈的電磁干擾，具有很強(qiáng)烈的絕緣性，并且可以做到非侵入式的檢測(cè)脈搏波。它采用紅外線來(lái)檢測(cè)并采集駕駛員的脈搏，所檢測(cè)部位可以為被檢測(cè)人的一個(gè)手指或耳垂（對(duì)于駕駛員來(lái)說(shuō)檢測(cè)耳垂會(huì)比較不影響他的駕駛，如果制造成藍(lán)牙耳機(jī)的樣式會(huì)更加實(shí)用方便）。2.3.2 檢測(cè)原理此設(shè)計(jì)的檢測(cè)基本原理是：人體組織中的血液流量伴隨著心臟的搏動(dòng)而產(chǎn)生變化，血管中血液的飽和度發(fā)生變化，那么人體組織的半透明度也會(huì)因此被改變。當(dāng)血液被送到人體各部分的組織時(shí)，血管中的血液飽和度就會(huì)變大相應(yīng)的組織的半透明度就會(huì)減??；當(dāng)血液重新流回到心臟時(shí)，人體組織血管中的血液飽和度變小，相應(yīng)的它的半透明度就會(huì)增大。因此，如果在人體組織相對(duì)比較薄弱的地

16、方（例如指尖和耳垂）用紅外發(fā)光二極管產(chǎn)生的紅外線照射，就可以用紅外三極管接收并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。因?yàn)橛蒙鲜龇椒y(cè)試得到的脈搏信號(hào)跟人體的脈搏頻率成正比，脈搏信號(hào)只要通過(guò)一定功能的電路轉(zhuǎn)換成的 脈沖信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的處理，就可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的脈搏頻率被隨時(shí)檢測(cè)的目的。而如果檢測(cè)到的脈搏頻率低于或者高于正常值的百分之二十時(shí)，單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行分析輸出，然后驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路，對(duì)駕駛員進(jìn)行報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)其智能。2.3.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案綜上，設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖及其說(shuō)明如圖2-2所示：紅外檢測(cè)與采集脈搏信號(hào)抗干擾及濾波信號(hào)整形與放大單片機(jī)AT89C2051報(bào)警系統(tǒng)液晶屏顯示圖2-2 設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖3 系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì) 在

17、硬件部分，電路主要完成的是心率采集和心率數(shù)據(jù)處理的功能，那么可以將整體電路分為心率采集和單片機(jī)控制電路。3.1 心率采集控制系統(tǒng)圖3-1 心率采集處理電路心率采集處理電路如圖3-1所示。紅外檢測(cè)采集電路模塊：由D1和Q1組成的紅外檢測(cè)元件等組成；信號(hào)整形電路模塊：RC振蕩電路（由電阻R2和和電容C1組成）、光電隔離電路、一階低通濾波電路，它們共同構(gòu)成了信號(hào)抗干擾電路組；另外，它們和IC1b、C5與R10、IC1c共同組成信號(hào)整形電路。以上三個(gè)主要的模塊組成心率采集電路。心率采集處理電路工作過(guò)程如下：電路中的紅外線二極管D1發(fā)射紅外線照射到耳垂或指尖部位，然后紅外接收三極管Q1接收相應(yīng)人體部位的

18、半透明度，電信號(hào)就這樣被轉(zhuǎn)換出來(lái)了。據(jù)相關(guān)資料顯示，大多數(shù)人體的脈搏是在五十次每分鐘和兩百次每分鐘之間，這樣經(jīng)過(guò)計(jì)算可得到的頻率范圍大致就在0.78Hz和3.33Hz之間，由此可知，經(jīng)由紅外設(shè)置得到的脈搏頻率會(huì)很低。那么，外界高頻信號(hào)會(huì)很容易地干擾到脈搏信號(hào)而出現(xiàn)錯(cuò)誤，所以，信號(hào)在進(jìn)入單片機(jī)系統(tǒng)之前就必須先進(jìn)行處理才能夠使用。電路中采用C1和R2組合進(jìn)行低通濾波，可以濾除絕大多數(shù)的高頻干擾。然而，由于本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的使用場(chǎng)所為室外，室外光線相對(duì)室內(nèi)明亮許多，因此它很大可能會(huì)遇到強(qiáng)光輻射的情況。電容C2和電容C3背靠背串聯(lián)組成的雙極性耦合電容的設(shè)計(jì)，可以避免室外強(qiáng)光干擾接收脈搏時(shí)的紅外線（它們構(gòu)成了

19、一個(gè)簡(jiǎn)單的光電隔離電路，從而使干擾光線被隔離）。另外，為了徹底濾除高頻干擾，使用由IC1a、電容C4、電阻R4組成的截止頻率為10Hz左右（）的低通濾波器電路，又把輸入的信號(hào)放大兩百倍左右（）。到這里我們就得到了經(jīng)由前面處理所得到脈沖正弦波是有噪聲的，需要對(duì)它整形。先要正弦波信號(hào)經(jīng)過(guò)比較器IC1b轉(zhuǎn)換成方波（電壓比較器可以實(shí)現(xiàn)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為二值信號(hào)的功能，即只有0和1兩種狀態(tài)的離散信號(hào)），而利用R8可以把比較器的閾值電壓調(diào)定在正弦波的幅值范圍之內(nèi)。然后，信號(hào)經(jīng)由電容C5和電路R10構(gòu)成的微分電路（微分運(yùn)算電路輸入方波，且RC遠(yuǎn)小于時(shí)，就輸出尖頂波）方波進(jìn)行微分處理就可以成為正負(fù)相間的尖脈沖。

20、得到的脈沖輸入到IC1c（單穩(wěn)多諧振蕩器）的反相輸入端來(lái)穩(wěn)定脈沖的輸出，然后IC1c的輸出就可以成為后面的實(shí)際需要。單穩(wěn)多諧振蕩器IC1c在工作時(shí)，輸入信號(hào)一旦出現(xiàn)，輸出端就會(huì)輸出一個(gè)高電平，與此同時(shí)電容C6就會(huì)通過(guò)電阻R11充電。充電過(guò)程大約需要20毫秒，之后，因?yàn)殡娙軨6充電電流的減小使得IC1c的同相輸入端電位降低，當(dāng)反相輸入端的電位高于同相輸入端的電位時(shí)(此時(shí)尖脈沖已過(guò)去很久)， IC1c就將改變存在的狀態(tài)并再次輸出低電平。這20毫秒的時(shí)間所產(chǎn)生的脈沖是與人體的脈搏是同步的，電路D3發(fā)出紅光的閃爍情況會(huì)和信號(hào)脈沖相呼應(yīng)。那么，此時(shí)就有了實(shí)際所需的脈沖信號(hào)，它經(jīng)由電阻R12直接被送到AT

21、89C2051單片機(jī)的P3.3引腳，然后，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)的處理就可以實(shí)現(xiàn)后面的計(jì)數(shù)以及顯示了。電路中R14、R15對(duì)9V電壓分壓并經(jīng)過(guò)IC1d緩沖所得到的4.5V電壓就是IC1a、IC1b、IC1c它們工作所需的電源電壓。這樣的設(shè)置，使得即使電池電壓降低到6V，電路也能實(shí)現(xiàn)正常工作。3.2 單片機(jī)控制電路圖3-2 單片機(jī)控制電路此部分介紹單片機(jī)控制電路如圖3-2所示.主要由以下幾部分組成：?jiǎn)纹瑱C(jī)（型號(hào)AT89C2051）；LCD顯示屏(SMC1602A)，顯示部分用來(lái)顯示數(shù)據(jù)；蜂鳴器，發(fā)出提示音；晶振電路，給單片機(jī)提供晶振；以及復(fù)位電路等幾部分。3.2.1 晶振電路在單片機(jī)系統(tǒng)中，有通用的晶振電路，

22、它是一種非常典型的電路，分為外部時(shí)鐘方式和內(nèi)部時(shí)鐘方式兩種4。此設(shè)計(jì)使用的晶振頻率是12MHz，在晶振兩端接上負(fù)載電容構(gòu)成三點(diǎn)式電容振蕩是為了幫助晶振起振，即XTAL1、XTAL2兩端口外接兩個(gè)33PF的諧振電容。當(dāng)晶振電路能夠提供穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)后，單片機(jī)就可以一步一步地從ROM中取指令執(zhí)行程序43.2.2 復(fù)位電路復(fù)位電路和晶振電路一樣都是單片機(jī)系統(tǒng)中非常典型的外部電路4。從功能上復(fù)位電路的實(shí)現(xiàn)一般可以分為兩種 ：一種是使用電源復(fù)位，即外部的復(fù)位電路在系統(tǒng)上電之后直接使單片機(jī)工作，單片機(jī)的開啟和暫停都是通過(guò)電源控制的4;另一種方法就是在復(fù)位電路中設(shè)計(jì)了按鍵開關(guān)，通過(guò)設(shè)計(jì)的按鍵開關(guān)來(lái)觸發(fā)復(fù)位電

23、平，控制單片機(jī)的復(fù)位4。此設(shè)計(jì)采用的是第二種，當(dāng)按下開關(guān)K且通電時(shí)，電容兩端便相當(dāng)于是短路，單片機(jī)上的RST引腳上就會(huì)變成高電平，然后電源就會(huì)通過(guò)電阻給電容充電，RST端電壓慢慢降下，高電平就會(huì)變成低電平，單片機(jī)就會(huì)開始正常工作4。3.2.3 工作原理脈沖信號(hào)被心率采集電路處理后，所得結(jié)果與單片機(jī)的P3.3引腳相連。單片機(jī)的中斷觸發(fā)模式設(shè)定為負(fù)跳變觸發(fā)。當(dāng)脈沖的下降沿到達(dá)時(shí)，AT89C2051就會(huì)被觸發(fā)產(chǎn)生中斷，相關(guān)程序就會(huì)對(duì)脈沖開始計(jì)時(shí)；當(dāng)下一個(gè)脈沖的下降沿到達(dá)時(shí)，單片機(jī)就對(duì)前后相鄰下降沿之間的時(shí)間間隔計(jì)算，計(jì)算所得到的結(jié)果就是被檢測(cè)駕駛員的心率。這個(gè)結(jié)果由P1口送至液晶顯示芯片的DB端口，

24、數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后顯示出來(lái)。在液晶顯示屏顯示心率值之后，單片機(jī)將對(duì)此心率值與80次/分120次/分的人體正常脈搏范圍進(jìn)行比較。若此心率值X為80X120，顯示芯片中會(huì)顯示“very good！”，以表示被測(cè)試者心率正常；若此值不在80到120范圍之內(nèi)，即X80或者X120，那么，顯示芯片中就會(huì)顯示“a little bad！”，以便表示被測(cè)者心率不正常。另外，為更人性化而提示用戶及時(shí)觀察顯示屏上的心率值，電路中設(shè)置了一個(gè)蜂鳴器電路，由單片機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)每次脈沖到來(lái)時(shí)，單片機(jī)的P3.7引腳所連接的蜂鳴器SP都會(huì)發(fā)出提示音提示用戶，那么，當(dāng)用戶第二次聽到蜂鳴器發(fā)出的提示音時(shí)，就表明一分鐘的脈搏計(jì)數(shù)的顯

25、示已經(jīng)完成。這樣，就可以用這種方法來(lái)提示駕駛者自己此時(shí)所處的狀態(tài)是否是正常的。此外，此設(shè)計(jì)的有效測(cè)量顯示范圍是50次/分到199次/分。為了避免可能被出現(xiàn)的干擾影響到檢測(cè)，在單片機(jī)對(duì)兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間間距進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，即意外情況的出現(xiàn)使得到的心率次數(shù)值不在我們所設(shè)置的有效測(cè)量范圍之內(nèi)時(shí)，就忽略該干擾并且不顯示。這樣子就更加降低了心率計(jì)在實(shí)際使用時(shí)所出現(xiàn)的誤差的可能性。3.2.4 元器件的選取設(shè)計(jì)中心率計(jì)的電源為七到九伏的直流電源，可以通過(guò)交直流轉(zhuǎn)換后來(lái)獲取到電壓，同樣的可以直接使用電池供電。正常工作時(shí)的電流為100mA。硬件電路中所使用的IC1a、IC1b、IC1c和IC1d是運(yùn)算放大器IC1（

26、四運(yùn)放LM324）的四路分配。使用普通蜂鳴器作為提示音裝置。單片機(jī)采用的是12MHz的晶振。在整合安裝時(shí)，可以把D1和Q1分別連接到藍(lán)牙耳機(jī)式裝置的耳垂前后的位置，剩余的電路板等各部件安裝在一個(gè)塑制小盒中，小盒可以放在駕駛員前的玻璃窗下面。為方便使用時(shí)進(jìn)行按鍵操作和觀察，紅色發(fā)光二極管D3、蜂鳴器、復(fù)位鍵K1、液晶顯示器的顯示窗口都需要在塑制小盒的上方留出一定的放置位置。在實(shí)際使用時(shí)，駕駛員先將D1和Q1組成的藍(lán)牙耳機(jī)樣式的檢測(cè)裝置戴上，然后接通電源。心率計(jì)在正常工作時(shí)，能看到紅色發(fā)光二極管在閃爍，為提高安全系數(shù)，復(fù)位鍵K1被按下之后，單片機(jī)復(fù)位，并重新開始測(cè)量脈搏信號(hào)計(jì)數(shù)和顯示。在聽到第二次

27、蜂鳴器的提示音之后，顯示屏上觀察到的是被檢測(cè)者的心率，隨后可以看到之前顯示的心率是否正常的英文提示語(yǔ)。3.3 小結(jié)硬件部分的設(shè)計(jì)需要進(jìn)行的是把脈搏信號(hào)通過(guò)一系列的電路轉(zhuǎn)化成為我們需要的、實(shí)際可用的方波，然后將方波輸入到單片機(jī)中去進(jìn)行一系列的數(shù)據(jù)處理，然后驅(qū)動(dòng)后面的LCD顯示屏顯示數(shù)據(jù)。4 系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì)4.1 主程序設(shè)計(jì) 主程序部分流程圖如圖4-1：初始化開中斷顯示程序開始圖4-1 主程序部分流程圖它的主要代碼為: ORG 0000H AJMP MAIN ;轉(zhuǎn)主程序 ORG 0013H ;中斷矢量地址 AJMP IP0 ;轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序起始地址 ORG 030HMAIN： MOV SP,#

28、60H ;設(shè)堆棧指針 SETB IT1 ;設(shè)為邊沿觸發(fā)模式 SETB EA ;CPU開中斷 SETB EX1 ;允許中斷 MOV R7,#00H ;計(jì)數(shù)器賦初值 LP: ACALL DISP ;調(diào)顯示子程序 AJMP LP IP0: INC R7 ;計(jì)數(shù)器加1 RET4.2 定時(shí)程序設(shè)計(jì)定時(shí)器子程序流程圖如圖4-2所示：關(guān)中斷保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定時(shí)器初值小于50次/分？計(jì)時(shí)器R6加1蜂鳴器發(fā)音恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)開中斷返回大于200次/分？圖4-2 定時(shí)子程序流程圖主要代碼如下：CLR EX1PUSH ACCPUSH PSWMOV TH0，31HMOV TL0，30HMOV R7，31HLOOP1：CJNZ R7

29、, #50, LOOP3LOOP2：CJNZ R7,#200，LOOP4LOOP3：MOV A, C JZ A, LOOP5 CLR ASJMP LOOP2 LOOP4：MOV A, C JNZ A, LOOP5 INC R6 CLR P3.7 SJMP LOOP5LOOP5：POP PSWPOP ACCSETB EX1RET14.3 中斷子程序設(shè)計(jì) INT1外中斷子程序的流程如圖4-3： 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)取脈沖時(shí)間間隔根據(jù)時(shí)間計(jì)算出每分鐘的脈搏次數(shù)十六進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制保存結(jié)果恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)返回圖4-3 外中斷子程序流程圖主要代碼如下： START : PUSH ACC ;保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) PUSH PSW CLR E

30、X1 MOV TMOD,#90H ;T1工作于工作模式1，GATE置位 MOV TL0, #00H MOV TH0,#00H ;送定時(shí)初值 WAIT1: JB P3.3 WAIT1 ;等待由高變低 SETB TR0 ;啟動(dòng)定時(shí) WAIT2: JB P3.3 WAIT2 ;等待由高變低 CLR TR0 ;停止計(jì)數(shù) MOV R6, TL0 MOV R7, TH0 CLR C MOV A, R6 SUBB A,#0BBH ;計(jì)算時(shí)間差 MOV 31H,A ;存儲(chǔ)結(jié)果 MOV A, R7 SUBB A, #3CH MOV 30H, A MOV R0, TL0 MOV R1, TH0 CLR A MOV

31、 R2,A ;清零 MOV R3, A MOV R4, A MOV R5, #16LOOP: CLR C MOV A, R0 RLC A ;從待轉(zhuǎn)換數(shù)的高端移出一位到CY MOV R0, A MOV A, R1 RLC A MOV R1, A MOV A,R4 ;送到BCD的低端 ADDC A,R4 ;帶進(jìn)位加，自身相加，等于左移一位 DA A ;十進(jìn)制調(diào)制，變?yōu)锽CD碼 MOV R4，A MOV A, R3 ADDC A, R3 DA A MOV R3，A MOV A, R2 ADDC A, R2 MOV A, R2 DJNZ R5，LOOP ;共轉(zhuǎn)換十六位數(shù) MOV A, R4 MOV B

32、, #16 DIV AB MOV R1，A MOV R0, B MOV A, R2 MOV R4，A MOV A, R3 MOV B, #16 DIV AB MOV R3，A MOV R2，B SETB EX1 POP ACC POP PSW4.4 顯示子程序設(shè)計(jì) 顯示子程序流程圖，如圖4-4所示：取結(jié)果顯示脈搏次數(shù)延時(shí)次數(shù)80?次數(shù)120?顯示“very good!”顯示“a litter bad!”延時(shí)返回圖4-4 顯示子程序流程圖主要代碼如下： MOV P1，31H LCALL DISUP ACALL DELAY ;延時(shí)0.2s DELAY: CLR RS1 SETB RS0 MOV R

33、5，#20 ;0.2S D1： MOV R6，#20 ;10ms D2: MOV R7，#248 ;0.5ms DJNZ R7，$ DJNZ R6，D2 DJNZ R5，D1 RET5 軟件調(diào)試5.1 調(diào)試軟件的介紹此設(shè)計(jì)使用的仿真軟件是Proteus。Proteus軟件是一款很實(shí)用方便的仿真軟件，是英國(guó)Labcenter electronics公司發(fā)行的EDA工具軟件，它不僅具有其它EDA軟件的仿真功能，還具有仿真單片機(jī)和外圍電路的功能6。它是世界上著名的EDA工具6。它集原理圖布圖、代碼調(diào)試、單片機(jī)與外圍電路的協(xié)同仿真、一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)等功能于一體6。是目前世界上唯一一款將電路仿真軟件

34、、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型6。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器6。在軟件調(diào)試仿真的過(guò)程中，可以感受到子程序模塊化設(shè)計(jì)的好處，程序模塊化設(shè)計(jì)后，很容易找到錯(cuò)誤所在，方便修改。5.2 調(diào)試結(jié)果根據(jù)要求和軟件的流程圖，將編寫好的程序，通過(guò)生成HEX軟件，在Proteus軟件上進(jìn)行仿真，用軟件連接好硬件原理圖（如圖5-1），運(yùn)行測(cè)試是否實(shí)現(xiàn)所需求的指標(biāo)。圖5-1 硬件原理圖在調(diào)試的過(guò)程可以通