項(xiàng)目教學(xué)法的應(yīng)用-快速心測(cè)試儀的設(shè)計(jì)精品課件

1、班級(jí)：信工111姓名：高飛指導(dǎo)老師：李慧貞項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用快速心率測(cè)試儀的設(shè)計(jì)陜西科技大學(xué)育師范學(xué)院 項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用快速心率測(cè)試儀的設(shè)計(jì)2022/7/29第1頁，共25頁。 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平和人們的物質(zhì)生活水平的不斷提高，人們的生活方式和飲食結(jié)構(gòu)發(fā)生著巨大變化?？旃?jié)奏的生活方式和不良的飲食結(jié)構(gòu)，使得現(xiàn)代的人們不得不面臨著更大的健康威脅，高血壓、冠心病、動(dòng)脈硬化等各種各樣的心血管疾病正不斷威脅著人類。而這些疾病的早期監(jiān)測(cè)，對(duì)疾病的防治和控制有著十分重要，正因?yàn)槿绱?，需要設(shè)計(jì)出一款測(cè)量準(zhǔn)確、簡單易用，造價(jià)便宜的快速心率測(cè)試儀。 1設(shè)計(jì)的目的和意義陜西科技大學(xué)育師范學(xué)院 項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用快速心率測(cè)試儀的

2、設(shè)計(jì)2022/7/29第2頁，共25頁。 本系統(tǒng)的組成包括光電傳感器、信號(hào)處理、單片機(jī)電路、液晶顯示、電源等部分。（1）光電傳感器 即將非電量(紅外光)轉(zhuǎn)換成電量的轉(zhuǎn)換元件，它由紅外發(fā)射二極管和接收三極管組成，它可以將接收到的紅外光按一定的函數(shù)關(guān)系(通常是線性關(guān)系)轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的物理量(如電壓、電流或頻率等)輸出。2心率測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)陜西科技大學(xué)育師范學(xué)院 項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用快速心率測(cè)試儀的設(shè)計(jì)2022/7/29第3頁，共25頁。陜西科技大學(xué)育師范學(xué)院 項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用快速心率測(cè)試儀的設(shè)計(jì) （2）信號(hào)的處理 即處理光電傳感器采集到的低頻信號(hào)的模擬電路(包括放大、濾波、整形等)。（3） 單片機(jī)電路 即

3、利用單片機(jī)自身的定時(shí)中斷計(jì)數(shù)功能對(duì)輸入的脈沖電平進(jìn)行運(yùn)算得出心率（包括AT89S52、外部晶振、外部中斷等）。（4）液晶顯示 即把單片機(jī)計(jì)算得出的結(jié)果用LCD1602來顯示，便于直接準(zhǔn)確無誤的讀出數(shù)據(jù)。(5)電源 即向光電傳感器、信號(hào)處理、單片機(jī)提供的電源，可以是5V的直流的穩(wěn)壓電源。2022/7/29第4頁，共25頁。陜西科技大學(xué)育師范學(xué)院 項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用快速心率測(cè)試儀的設(shè)計(jì)圖3-1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖2022/7/293工作原理第5頁，共25頁。3.1信號(hào)采集電路 信號(hào)采集電路如圖3-2所示。管D1與Q3組成紅外傳感器。因紅外傳感器輸出的脈沖信號(hào)是非常微弱的信號(hào)，而且頻率很低（如心率50次/分鐘

4、為0.78Hz，200次/分鐘為3.33Hz），并且還伴有各種噪聲干擾，故該信號(hào)要經(jīng)過R6、C8低通濾波，去除高頻干擾。當(dāng)傳感器檢測(cè)到較強(qiáng)的干擾噪音時(shí)，其輸出端的直流電壓信號(hào)會(huì)有很大變化。陜西科技大學(xué)育師范學(xué)院 項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用快速心率測(cè)試儀的設(shè)計(jì)2022/7/29第6頁，共25頁。陜西科技大學(xué)育師范學(xué)院 項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用快速心率測(cè)試儀的設(shè)計(jì)圖3-2信號(hào)采集電路2022/7/29第7頁，共25頁。3.2放大電路 如圖3-3所示，R3與R8的電阻之比為放大器的放大倍數(shù)，經(jīng)過計(jì)算所得該放大器的理論值為200倍，但由于8號(hào)接口上5V供壓不足再加上材料限制和人為的因素，該放大倍數(shù)只有20倍左右。 圖中C7

5、為耦合電容，作用為隔直流通交流，之所以使用1uF的電容，是為了讓所有的信號(hào)通過。信號(hào)放大電路仿真圖如圖3-3所示。陜西科技大學(xué)育師范學(xué)院 項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用快速心率測(cè)試儀的設(shè)計(jì)2022/7/29第8頁，共25頁。陜西科技大學(xué)育師范學(xué)院 項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用快速心率測(cè)試儀的設(shè)計(jì)圖3-3信號(hào)放大電路2022/7/29第9頁，共25頁。陜西科技大學(xué)育師范學(xué)院 項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用快速心率測(cè)試儀的設(shè)計(jì)3.3 波形整形電路 波形整形電路如圖3-4所示，U3B是一個(gè)電壓比較器，在電壓比較器的負(fù)向電壓輸入端通過R3、R5分壓得到2.5V的基準(zhǔn)電壓，放大后的信號(hào)通過C5電容耦合進(jìn)入比較器，當(dāng)輸入的電壓低于2.5v時(shí)，U3B的

6、第七引腳輸出高電平，發(fā)光二極管L2亮，并且輸入單片機(jī)進(jìn)行參與運(yùn)算處理，反之輸出低電平，發(fā)光二級(jí)管L2滅。電路如圖所示：2022/7/29第10頁，共25頁。陜西科技大學(xué)育師范學(xué)院 項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用快速心率測(cè)試儀的設(shè)計(jì)圖3-4波形整行電路2022/7/29第11頁，共25頁。 3.4 顯示電路 1602字符型液晶顯示模塊是工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16x02即32個(gè)字符，液晶顯示電路：液晶的8個(gè)數(shù)據(jù)端口和52單片機(jī)的P0口相連用于數(shù)據(jù)的傳輸。在顯示電路圖3-7顯示電路原理圖3-5中可以看到，液晶顯示器的控制端口RS，WR，和EN分別與單片機(jī)的P2.5，P2.6，P2.7相連，便于單片機(jī)對(duì)液晶的初

7、始化和讀寫操作。陜西科技大學(xué)育師范學(xué)院 項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用快速心率測(cè)試儀的設(shè)計(jì)2022/7/29第12頁，共25頁。陜西科技大學(xué)育師范學(xué)院 項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用快速心率測(cè)試儀的設(shè)計(jì)圖3-5LCO1602液晶顯示電路2022/7/29第13頁，共25頁。陜西科技大學(xué)育師范學(xué)院 項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用快速心率測(cè)試儀的設(shè)計(jì)總電路圖2022/7/29第14頁，共25頁。陜西科技大學(xué)育師范學(xué)院 項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用快速心率測(cè)試儀的設(shè)計(jì)4軟件系統(tǒng) 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, 它是單片機(jī)系統(tǒng)程序的框架。系統(tǒng)上電后,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化。初始化程序主要完成對(duì)單片機(jī)內(nèi)專用寄存器、定時(shí)器工作方式及各端口的工作狀態(tài)的設(shè)定。

8、系統(tǒng)初始化之后, 進(jìn)行定時(shí)器中斷、外部中斷、顯示等工作，不同的外部硬件控制不同的子程序12。流程如圖4-1所示。2022/7/29第15頁，共25頁。陜西科技大學(xué)育師范學(xué)院 項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用快速心率測(cè)試儀的設(shè)計(jì)2022/7/29圖4-1程序流程圖第16頁，共25頁。陜西科技大學(xué)育師范學(xué)院 項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用快速心率測(cè)試儀的設(shè)計(jì)2022/7/29圖4-2 定時(shí)器中斷程序流程第17頁，共25頁。陜西科技大學(xué)育師范學(xué)院 項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用快速心率測(cè)試儀的設(shè)計(jì)2022/7/29圖4-3 INT中斷程序流程第18頁，共25頁。陜西科技大學(xué)育師范學(xué)院 項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用快速心率測(cè)試儀的設(shè)計(jì)2022/7/29圖4-4 顯

9、示程序流程圖第19頁，共25頁。陜西科技大學(xué)育師范學(xué)院 項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用快速心率測(cè)試儀的設(shè)計(jì)2022/7/29圖4-5 蜂鳴器報(bào)警流程圖第20頁，共25頁。 跨專業(yè)課程又稱為項(xiàng)目教學(xué)法，它是通過“項(xiàng)目”的形式進(jìn)行教學(xué)。為了使學(xué)生在解決問題中習(xí)慣于一個(gè)完整的方式，所設(shè)置的“項(xiàng)目”包含多門課程的知識(shí)。項(xiàng)目教學(xué)法就是在老師的指導(dǎo)下，將一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的項(xiàng)目交由學(xué)生自己處理.信息的收集，方案的設(shè)計(jì),項(xiàng)目實(shí)施及最終評(píng)價(jià),都由學(xué)生自己負(fù)責(zé),學(xué)生通過該項(xiàng)目的進(jìn)行,了解并把握整個(gè)過程及每一個(gè)環(huán)節(jié)中的基本要求。5目教學(xué)法的應(yīng)用陜西科技大學(xué)育師范學(xué)院 項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用快速心率測(cè)試儀的設(shè)計(jì)2022/7/29第21頁，共25

10、頁。陜西科技大學(xué)育師范學(xué)院 項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用快速心率測(cè)試儀的設(shè)計(jì)5.1項(xiàng)目教學(xué)法的工作過程 信息收集計(jì)劃決策執(zhí)行評(píng)價(jià)遷移2022/7/29第22頁，共25頁。陜西科技大學(xué)育師范學(xué)院 項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用快速心率測(cè)試儀的設(shè)計(jì) 心率測(cè)試儀的硬件設(shè)計(jì)，包括微控制器的系統(tǒng)及顯示電路、信號(hào)采集和信號(hào)放大和濾波電路三部分組成。單片機(jī)采用AT89S52或其兼容系列。具有精度高12MHz晶體振蕩器以獲得更穩(wěn)定的時(shí)鐘頻率，減少了測(cè)量誤差。單片機(jī)的P1.0的輸出端口40kHz的超聲波換能器所需的方波信號(hào)，外部中斷0來監(jiān)測(cè)從紅外傳感器輸出信號(hào)采集電路的信號(hào)。顯示電路采用簡單實(shí)用的液晶顯示器，信號(hào)用LM358芯片放大?？偨Y(jié)2022/7/29第23頁，共25頁。陜西科技大學(xué)育師范學(xué)院 項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用快速心率測(cè)試儀的設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)心率測(cè)試儀的軟件設(shè)計(jì)流程由主程序，中斷子程序流程圖和顯示子程序組成