單片機帶時鐘功能的便攜式脈搏測量儀畢業(yè)設(shè)計

1、PAGE 55 -學生畢業(yè)設(shè)計（畢業(yè)論文）系 別：機電系專 業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù)班 級：11應(yīng)電31班學 生 姓 名：陳瑩學 生 學 號：1101103106設(shè)計題目：帶時鐘功能的便攜式脈搏測量儀指 導(dǎo) 教 師：武艷設(shè) 計 地 點：蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學院摘 要脈搏測量儀在我們的日常生活中已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用。為了提高脈搏測量儀的簡便性和精確度，本文設(shè)計了一種基于51單片機的脈搏測量儀。 系統(tǒng)以STC89C52單片機為核心，用光電傳感器采集脈搏信號，并利用單片機系統(tǒng)內(nèi)部定時器來計算時間，該脈搏信號經(jīng)放大、整形送給單片機，單片機通過對脈沖累加得到脈搏跳動次數(shù)，并且顯示在液晶屏上。當系統(tǒng)開始運行時，實

2、時顯示時間，并且可以調(diào)節(jié)時間，在系統(tǒng)運行中，當按一下功能選擇鍵后能實時顯示脈搏次數(shù)，當按第二下功能選擇鍵后能返回顯示時間的界面，當采集信號停止運行時，能夠顯示總的脈搏次數(shù)，最后將測量結(jié)果送給語音芯片進行語音播報,當播報次數(shù)超出正常范圍，蜂鳴器將會響，發(fā)出報警的聲音。經(jīng)測試，系統(tǒng)工作正常，達到設(shè)計要求。關(guān)鍵詞：脈搏測量儀；單片機；光電傳感器目 錄第一章引言4第二章 脈搏測量儀系統(tǒng)設(shè)計方案52.1脈搏測量儀的總體設(shè)計方案.52.2各模塊方案選擇.62.2.1 電源電路的選擇.62.2.2 單片機的選擇.72.2.3 信號采集電路的選擇.72.2.4 顯示電路的選擇.72.2.5 按鍵電路的選擇.8

3、2.2.6 報警電路的選擇.82.2.7 實時電子鐘電路的選擇.82.2.8 語音錄放電路的選擇.9第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計.103.1 電源電路.103.2 單片機最小系統(tǒng).113.3 信號采集電路.123.4 顯示電路.133.5 按鍵電路.133.6 報警電路.143.7 實時電子鐘電路.143.8 語音錄放電路.153.9 系統(tǒng)整體硬件電路圖.16第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計.174.1 主程序流程圖:184.2 信號采集流程圖:194.3 顯示電路流程圖:204.4 按鍵電路流程圖:.214.5 報警電路流程圖:.224.6 實時電子鐘流程圖:234.7 語音錄放電路流程圖:24第五章 系統(tǒng)

4、調(diào)試25第六章 總結(jié)與展望.27致 謝.28參考文獻29第一章 引 言本設(shè)計完成了便攜式脈搏測量儀的設(shè)計，其主要由五部分組成，第一部分主要介紹了脈搏測量儀的系統(tǒng)設(shè)計方案以及各模塊方案的選擇，第二部分主要介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計以及各模塊的工作原理，第三部分主要介紹了系統(tǒng)的軟件設(shè)計，這部分以程序流程圖為主，第四部分為系統(tǒng)調(diào)試，第五部分是總結(jié)與展望。本設(shè)計的便攜式脈搏測量儀實現(xiàn)了脈搏信號的采集、脈搏次數(shù)的顯示、實時電子鐘的顯示，脈搏的播報以及超出脈搏正常范圍報警的功能。硬件電路主要分成：電源電路、單片機最小系統(tǒng)、信號采集電路、顯示電路、按鍵電路、實時電子鐘電路，語音錄放電路以及報警電路。其控制系統(tǒng)以單

5、片機STC89C52作為核心控制器，以紅外發(fā)光二極管和光敏三極管為傳感器，并利用單片機系統(tǒng)內(nèi)部定時器來計算時間，由光敏三極管感應(yīng)產(chǎn)生脈沖，單片機通過對脈沖累加得到脈搏跳動次數(shù)，時間由定時器定時而得。系統(tǒng)運行中能顯示脈搏次數(shù)，系統(tǒng)停止運行時，能夠顯示總的脈搏次數(shù)。在本設(shè)計中：電源電路主要起到為整個系統(tǒng)供電的作用；信號采集電路主要負責采集信號并處理成脈沖信號；顯示電路是顯示最終結(jié)果以供觀察的；按鍵電路主要是起到校準時間和錄音檢測以及功能選擇的作用；實時電子鐘電路是作為一個單獨的時鐘模塊來顯示時間的；報警電路主要是當超出正常范圍內(nèi)，起到提醒人的作用；語音錄放電路主要是播報脈搏次數(shù)的。這幾部分電路綜合

6、起來就構(gòu)成了便攜式脈搏測量儀，這也就是本文的設(shè)計。第二章 脈搏測量儀系統(tǒng)設(shè)計方案2.1脈搏測量儀的總體設(shè)計方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖由以下電路模塊組成：電源電路，信號采集電路，實時電子鐘電路，按鍵電路，單片機最小系統(tǒng)，顯示電路,報警電路和語音錄放電路構(gòu)成。在這幾部分中，單片機最小系統(tǒng)是核心部分，這部分電路主要由STC89C52單片機和一些電容、晶振、按鍵、電阻組成。電源電路主要起到為整個系統(tǒng)供電的作用，信號采集電路主要負責采集信號并處理成脈沖信號，顯示電路是顯示最終結(jié)果以供觀察的，按鍵電路主要是起到校準時間和錄音檢測以及功能選擇的作用，實時電子鐘電路是作為一個單獨的時鐘模塊來顯示時間的，報警電路主要是當

7、超出正常范圍內(nèi)，起到提醒人的作用，語音錄放電路主要是播報測量的脈搏數(shù)的。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖也可以分成三部分：設(shè)計輸入部分，設(shè)計控制部分和設(shè)計輸出部分。設(shè)計輸入部分：這一模塊主要是利用外部電路來實現(xiàn)的。設(shè)計控制部分：主要由STC89C52單片機的外部中斷擴展電路以及獨立按鍵組成。設(shè)計輸出部分：由LM016L液晶顯示，報警顯示和語音錄放組成。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2.1所示： 圖2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.2 各模塊方案選擇2.2.1 電源電路的選擇本設(shè)計中的電源電路主要包括2部分電源：5V電源和一個鋰電池。鋰電池是給實時電子鐘模塊斷電后持續(xù)供電的，而5V電源是各個模塊所需要的電源，因而，需要對提供電源的部

8、分進行選擇。方案一：移動電源它的優(yōu)點是移動方便，且供電穩(wěn)定，可循環(huán)利用方案二：電池盒其優(yōu)點是輕便，但是不可循環(huán)利用方案選擇：由于本設(shè)計需要很大的電量，且需要供電穩(wěn)定，因此，選擇方案一。2.2.2 單片機的選擇對于單片機主要有以下兩種選擇：方案一：PIC單片機 其突出特點是體積小、功耗低、抗干擾性好、可靠性高。方案二：EMC單片機 這系列單片機有很大一部分與PIC 8位單片機兼容，且相兼容的資源相對比PIC的多，價格便宜，有很多系列可選，但抗干擾較差。方案三：51單片機 STC系列內(nèi)部包含了定時器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器等硬件，并且其系列的單片機是增強結(jié)構(gòu)、全靜態(tài)工作方式，內(nèi)載在線可編程Flas

9、h的單片機。其整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，抗干擾能力強，性價比高。方案選擇：由于51單片機中STC系列的硬件能符合整個控制系統(tǒng)的要求，不需要外接其他存儲器芯片和定時器件，方便地構(gòu)成一個最小系統(tǒng)，因此，選擇方案三。另外，在STC系列中，STC89C52最普遍并且性價比高，因此，本設(shè)計選用的單片機是STC89C52。2.2.3 信號采集電路的選擇信號采集電路主要由傳感器和放大器兩部分組成。下面介紹這兩部分的選擇。 傳感器的選擇：方案一：壓力傳感器傳統(tǒng)的壓力傳感器以機械結(jié)構(gòu)型的器件為主，以彈性元件的形變指示壓力，但這種結(jié)構(gòu)尺寸大、質(zhì)量輕，不能提供電學輸出。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體壓力傳感器也應(yīng)運而生。其特

10、點是體積小、質(zhì)量輕、準確度高、溫度特性好。 方案二：光電傳感器光電式傳感器在受到可見光照射后即產(chǎn)生光電效應(yīng)，將光信號轉(zhuǎn)換成電信號輸出。它除能測量光強之外，還能利用光線的透射、遮擋、反射、干涉等測量多種物理量，如尺寸、位移、速度、溫度等，因而是一種應(yīng)用極廣泛的重要敏感器件。光電測量時不與被測對象直接接觸，屬于非接觸式測量。光束的質(zhì)量又近似為零,在測量中不存在摩擦和對被測對象幾乎不施加壓力。因此在許多應(yīng)用場合，光電式傳感器比其他傳感器有明顯的優(yōu)越性。 方案三：電容傳感器典型的電容式傳感器由上下電極、絕緣體和襯底構(gòu)成。當薄膜受壓力作用時，薄膜會發(fā)生一定的變形，因此，上下電極之間的距離發(fā)生一定的變化，

11、從而使電容發(fā)生變化。但電容式壓力傳感器的電容與上下電極之間的距離的關(guān)系是非線性關(guān)系，因此，要用具有補償功能的測量電路對輸出電容進行非線性補償。 方案選擇：由于光電傳感器是根據(jù)光電容積法制成的脈搏傳感器，通過對手指末端透光度的監(jiān)測，間接檢測出脈搏信號。光電傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、無損傷、可重復(fù)性好等優(yōu)點。因此，選用方案二。此外，光電式脈搏傳感器按照光的接收方式可分為透射式和反射式2種。其中透射式的發(fā)射光源與光敏接收器件的距離相等并且對稱布置，接收的是透射光，這種方法可較好地反映出心律的時間關(guān)系。因此本系統(tǒng)采用了指套式的透射型光電傳感器, 實現(xiàn)了光電隔離,減少了對后級模擬電路的干擾。放大器的選擇：方案

12、一：AD620AD620 為一個低成本，高精度的單片儀器放大器。盡管AD620 由傳統(tǒng)的三運算放大器發(fā)展而成，但一些主要性能卻優(yōu)于三運算放大器構(gòu)成的儀表放大器的設(shè)計，如電源范圍寬(2.3 18 V )，設(shè)計體積小，功耗非常低(最大供電電流僅1.3 mA ) , 因而適用于低電壓、低功耗的應(yīng)用場合。方案二：LM324LM324是四運放集成電路，它采用14 腳雙列直插塑料封裝.它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外，四組運放相互獨立。與單電源應(yīng)用場合的標準運算放大器相比，具有顯著的優(yōu)點：該四放大器可以工作在低到3.0伏或高到32伏的電壓下，靜態(tài)電流大致為MC1741的五分之一（對每

13、個放大器而言），共模輸入范圍包括負電源，因而消除了在許多應(yīng)用場合中采用外部偏置元件的必要性，輸出電壓范圍也包括負電源電壓。方案選擇：由于LM324 四運放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價格低廉等優(yōu)點，因此，選擇方案二。2.2.4 顯示電路的選擇為了便于測試人員隨時觀測脈搏數(shù)值，本設(shè)計需要將脈搏數(shù)值實時顯示，關(guān)于顯示器件的選擇有以下兩種：方案一：液晶顯示采用液晶顯示具有如下優(yōu)點：顯示功耗低、耐沖擊、體積小、重量輕、超薄、驅(qū)動簡單、格式靈活、內(nèi)容豐富、可顯示文字及使用壽命長等。采用LM016L液晶顯示器件，對于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在

14、文本方式，根據(jù)在LCD上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯示RAM的地址，設(shè)立光標，在此送上該字符對應(yīng)的代碼即可。方案二：數(shù)碼管顯示數(shù)碼管能在低電壓、小電流條件下驅(qū)動發(fā)光，能與CMOS、ITL電路兼容；發(fā)光響應(yīng)時間極短(0.1s)，高頻特性好，單色性好，亮度高；體積小，重量輕，抗沖擊性能好。方案選擇：由于本設(shè)計需要雙行顯示（脈搏測量值與時間），故選擇方案一采用液晶顯示。2.2.5 按鍵電路的選擇由于電路中設(shè)計了手動控制，因此需要鍵盤元件。以下有四種鍵盤輸入方式。方案一：獨立式鍵盤輸入這種鍵盤適用于按鍵較少或操作速度較高的場合。方案二：行列式鍵盤輸入 行列式鍵盤適用于按鍵數(shù)量較多的場合，它由行線

15、和列線組成，按鍵位于行線和列線的交點上。此時，相較獨立式鍵盤而言，行列式鍵盤可以節(jié)省很多I/O口線。方案選擇：由于本設(shè)計需要單獨的按鍵來控制，因此，選擇方案一。 2.2.6 報警電路的選擇在本設(shè)計中，當超出脈搏數(shù)據(jù)范圍時，就會產(chǎn)生報警，因此要對報警裝置進行篩選。以下有兩種報警方式可供選擇：方案一：LED燈報警LED使用低壓電源，是一個比較安全的電源。同時，接入電路后使用方便，控制簡單，無需外部器件的輔助控制。方案二：蜂鳴器報警蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，一般接入電路后需要電阻和三極管進行驅(qū)動控制。方案選擇：由于本設(shè)計需要一個提醒人注意健康的示警，所以選擇方案二。當所測

16、量的脈搏數(shù)超出人體正常范圍時，蜂鳴器會不停地發(fā)出響聲。2.2.7 實時電子鐘電路的選擇如果脈搏測量儀只能測量脈搏數(shù)，就顯得太單一了，基于這一原因，本設(shè)計的脈搏測量儀不僅可以測量脈搏數(shù)，并且在平時還可以當電子鐘使用。因此，在進入工作狀態(tài)時需要實時顯示當前的時間，這就需要對顯示時間芯片進行選擇。 方案一：PCF8563PCF8563 是PHILIPS 公司推出的一款工業(yè)級內(nèi)含I2C HYPERLINK /view/653587.htm t _blank 總線接口功能的具有極低功耗的多功能時鐘/日歷芯片。PCF8563 的多種報警功能、 HYPERLINK /view/281961.htm t _b

17、lank 定時器功能、時鐘輸出功能以及中斷輸出功能能完成各種復(fù)雜的定時服務(wù)，甚至可為 HYPERLINK /view/1012.htm t _blank 單片機提供 HYPERLINK /view/280158.htm t _blank 看門狗功能。方案二：DS1302DS1302是一種高性能、低功耗的時鐘芯片，并且它的工作電壓范圍在2.5V5.5V之間，采用三線接口與CPU進行同步通訊，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個318的用于臨時存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。具有涓細電流充電能力的電路，采用串行數(shù)據(jù)傳輸，采用普通32.768KHz晶振，可為掉電保護

18、電源提供可編程的充電功能，并且可以關(guān)閉充電功能。方案選擇：由于本設(shè)計只需要一個簡單的顯示時間的功能，并且從價格方面和工作用途方面綜合考慮，覺得DS1302比較符合條件，因此，選擇方案二。2.2.8 語音錄放電路的選擇當測量脈搏完成后，語音錄放電路將會把測量的脈搏數(shù)播報出來。因此，本設(shè)計需要對語音錄放芯片進行選擇：方案一：ISD1420ISD1420系列單片錄放時間8至20秒，音質(zhì)好。芯片采用CMOS技術(shù)，內(nèi)含震蕩器、話筒前置放大、自動增益控制、防混淆濾波器、平滑濾波器、揚聲器驅(qū)動及EEPROM陣列。ISD1420的語音錄放電路由振蕩器、語音存儲單元、前置放大器、自動增益控制電路、抗干擾錄波器、

19、輸出放大器組成，但它僅語音質(zhì)量優(yōu)質(zhì)。方案二：ISD4004ISD4004系列工作電壓3V，單片錄放時間8至16分鐘，音質(zhì)好，適用于移動電話及其他便攜式電子產(chǎn)品中。芯片采用多電平直接模擬量存儲技術(shù)，每個采樣值直接存貯在片內(nèi)閃爍存貯器中，因此能夠非常真實、自然地再現(xiàn)語音、音樂、音調(diào)和效果聲，避免了一般固體錄音電路因量化和壓縮造成的量化噪聲和“金屬聲”。方案選擇：由于電壓的限制以及從芯片的優(yōu)點的考慮，本設(shè)計選擇方案二。第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1 電源電路：電源電路主要包括2部分電源：5V電源和一個鋰電池。鋰電池是給實時電子鐘模塊斷電后持續(xù)供電的，而5V電源是各個模塊所需要的電源，因而，本設(shè)計單獨提

20、供移動電源，以供整個電路的使用。設(shè)計中用到移動電源，開關(guān)，電容，電阻和發(fā)光二極管等。發(fā)光二極管D1，用作電源正常工作的提醒。電路中有2個濾波電容，起到濾波的作用。電路圖如下圖3.1 所示：圖3.1 電源電路3.2 單片機最小系統(tǒng)：單片機內(nèi)部有一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為XTAL2。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器X1和微調(diào)電容C1、C2，構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。電路中的C1和C2的值為30pF。P0口接上拉電阻，在實際應(yīng)用中，P0口絕大部分情況下是作為單片機系統(tǒng)的地址/數(shù)據(jù)線使用。地址在傳輸時，有時是要鎖存才能生效的，所以加上拉電阻。RST接的電路

21、為復(fù)位電路。該電路的這種接法在上電以后就能使電路復(fù)位，所以稱為上電復(fù)位電路。上電復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的，同時還可以通過按鍵來實現(xiàn)復(fù)位。EA接高電平，此腳不能懸空。單片機最小系統(tǒng)連接圖如下圖3.2所示：圖3.2 單片機最小系統(tǒng)3.3 信號采集電路：信號采集電路是設(shè)計的一部分，而且是后續(xù)功能實現(xiàn)的前提，因此，它的設(shè)計尤其重要。信號采集電路包括傳感器和LM324信號處理部分組成，而LM324由4個運放集成電路組成。通過這兩部分的緊密結(jié)合就構(gòu)成了信號采集電路，它是這樣工作的：當把手指指尖放在光電傳感器中后，紅外發(fā)光二極管產(chǎn)生的紅外線照射到人體的手指部位，經(jīng)過手指組織的反射和衰減由裝在

22、該部位旁邊的光敏三管來接收其透射光并把它轉(zhuǎn)換成電信號，電信號再通過LM2的低通放大，變成疊加有噪聲的脈動正弦波，在這部分中R18和C19組成低通濾波器以進一步濾除殘留的干擾，截止頻率由R18和C19決定，運放LM2負責將信號放大，再將這放大的信號通過LM1變成方波，再經(jīng)過LM3變成尖脈沖，這尖脈沖是與脈搏同步的，將該脈沖電平通過R21送到單片機/INTO腳，進行對心率的計算和顯示。同時，該脈沖由LED燈指示電路提醒，相當于脈搏的跳動。信號采集電路如下圖3.3 所示：圖3.3 信號采集電路3.4 顯示電路：顯示電路采用LM016L液晶顯示芯片，該芯片可顯示162個字符，比以前的七段數(shù)碼管LED顯

23、示器在顯示字符的數(shù)量上要多得多。而且文中要求LM016L的數(shù)值與脈沖信號同步。LM016L液晶在同步顯示這一問題上實現(xiàn)了很好的控制。LM016L的7腳至14腳連接到上拉電阻上，保證液晶顯示器的工作電源。同時要注意上拉電阻的電源要足夠用，以確保液晶一直的顯示。1腳接地，2腳接電源與滑動變阻器，3腳接滑動變阻器。2腳上的電源要求和排阻上的一樣。4腳、5腳、6腳接P2口，用于接收單片機芯片送來的脈搏讀數(shù)。液晶顯示屏獲得脈搏的步驟是：等待信號采集電路的脈沖、寫指令、寫數(shù)據(jù)、設(shè)置顯示位置、顯示字符量、顯示字符串、延時。顯示電路如下圖3.4 所示：GNDGND1VCC2V03RS4RW5E6D07D18D

24、29D310D411D512D613D714BLA+15BLA-16LCD1602VCCVCCD0D1D2D3D4D5D6D7RSEN10KR6圖3.4 顯示電路3.5 按鍵電路 ：按鍵電路包括錄音檢測電路和按鍵校準電路，它們分別接入單片機，各自實現(xiàn)獨立模塊的功能。另外還有一個獨立按鍵為選擇鍵key，當它按下一次，即可進行脈搏測試，當它再按下一次，又可恢復(fù)成原狀態(tài)，即實時顯示時間。按鍵電路如下圖3.5 所示：圖3.5 按鍵電路3.6 報警電路報警電路中用到三極管、電阻和蜂鳴器。當所測的脈搏數(shù)超出正常脈搏范圍時，蜂鳴器會發(fā)出響聲，提醒被測對象。電路中運用的三極管可以有效的保護電路。報警電路如下圖

25、3.6 所示：3.6 報警電路3.7 實時電子鐘電路：實時電子鐘電路中主要用到了DS1302芯片和晶振，DS1302的數(shù)據(jù)端接入單片機的P1.1口。當給單片機供電后，LM016L液晶將會顯示當前的時間，并且是實時顯示。另外本設(shè)計給DS1302芯片加入了后備電池，那它在斷電后還可以工作，就實現(xiàn)了在平時充當電子鐘的功能了。實時電子鐘電路如下圖3.7 所示：圖3.7 實時電子鐘電路3.8 語音錄放電路：語音錄放電路中主要用到了ISD4002芯片和音頻放大器LM386，主要實現(xiàn)所測量脈搏的播報。當單片機開始工作后，測量完脈搏后，由單片機控制并且結(jié)合語音芯片，音頻放大器和喇叭等來實現(xiàn)脈搏數(shù)的播報。語音錄

26、放電路如下圖3.8 所示：圖3.8 語音錄放電路3.9 系統(tǒng)整體硬件電路圖：系統(tǒng)整體硬件電路圖是上述各模塊的結(jié)合，也是總體的框圖，實現(xiàn)了本文所要求的功能：系統(tǒng)整體硬件電路圖如下圖3.9 所示：圖3.9 系統(tǒng)整體硬件電路圖第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計整個系統(tǒng)的功能是由硬件電路配合軟件來實現(xiàn)的，當硬件基本定型后，軟件的功能也就基本定下來了。從軟件的功能不同可分為兩大類：一是監(jiān)控軟件（主程序），它是整個控制系統(tǒng)的核心，專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系。二是執(zhí)行軟件（子程序），它是用來完成各種實質(zhì)性的功能如測量、計算、顯示、通訊等。每一個執(zhí)行軟件也就是一個小的功能執(zhí)行模塊。這里將各執(zhí)行模塊一一列出，并為

27、每一個執(zhí)行模塊進行功能定義和接口定義。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以規(guī)劃監(jiān)控程序了。首先要根據(jù)系統(tǒng)的總體功能選擇一種最合適的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)實時性的要求，合理地安排監(jiān)控軟件和各執(zhí)行模塊之間地調(diào)度關(guān)系。4.1 主程序流程圖：系統(tǒng)主程序流程圖控制單片機系統(tǒng)按預(yù)定的操作方式運行, 它是單片機系統(tǒng)程序的框架。系統(tǒng)上電后,對系統(tǒng)進行初始化。初始化程序主要完成對單片機內(nèi)專用寄存器、定時器工作方式及各端口的工作狀態(tài)的設(shè)定。系統(tǒng)初始化之后, 進行定時器中斷、外部中斷、顯示等工作，不同的外部硬件控制不同的子程序。剛開始時，實時顯示時間，當按下選擇鍵第一次時，動態(tài)顯示脈搏次數(shù)，當超出脈搏正常范圍后，蜂鳴器將會響

28、，最終液晶屏會顯示脈搏最終的次數(shù)并播報出來，當按下選擇鍵第二次時，會再次回到時間的界面，這總的功能的實現(xiàn)便是主程序流程圖。主程序流程圖如下圖4.1所示：圖4.1 主程序流程圖4.2 信號采集流程圖：信號采集流程圖主要是送給單片機信號的，當P3.2口為低電平時，該脈搏信號就會送入單片機，由單片機接收信號并且進行處理，當單片機內(nèi)部設(shè)置的時間超出時，單片機將不再對P3.2口采集信號。信號采集流程圖如下圖4.2 所示：圖4.2 信號采集流程圖4.3 顯示電路流程圖：顯示電路流程圖主要是由單片機控制顯示所需要的數(shù)字及字母的，當系統(tǒng)開始后，首先是液晶初始化，再設(shè)置顯示位置，然后才能將數(shù)據(jù)寫入，最后判斷下顯

29、示是否完成，若沒有完成，則將繼續(xù)重復(fù)上述動作，若完成，則將結(jié)束這一進程。顯示電路流程圖如下圖4.3 所示：圖4.3 顯示電路流程圖4.4 按鍵電路流程圖：按鍵電路流程圖主要是由單片機掃描按鍵端口，當某個端口被掃描到時，就會執(zhí)行該按鍵的功能，調(diào)用相應(yīng)的程序。按鍵電路流程圖如下圖4.4 所示：圖4.4 按鍵電路流程圖4.5 報警電路流程圖：報警電路流程圖主要是當所測脈搏數(shù)超出正常范圍時的動作，通過單片機控制P1.7口來實現(xiàn)蜂鳴器的鳴叫。報警電路流程圖如下圖4.5 所示：圖4.5 報警電路流程圖4.6 實時電子鐘流程圖：實時電子鐘流程圖主要是向時鐘芯片DS1302寫入字節(jié)，再讀取字節(jié)，從而讀出數(shù)據(jù)，

30、來讀取當前的時間，實現(xiàn)電子鐘的功能。實時電子鐘流程圖如下圖4.6 所示：圖4.6 實時電子鐘流程圖4.7 語音錄放流程圖：語音錄放流程圖主要是向語音芯片ISD4002的地址寫入需要的數(shù)字，再通過脈搏次數(shù)的送入來讀取相應(yīng)的地址，從而讀取次數(shù)，播報脈搏次數(shù)。語音錄放流程圖如下圖4.7 所示：圖4.7 語音錄放流程圖第五章 系統(tǒng)調(diào)試根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計方案，本系統(tǒng)的調(diào)試可分為兩大部分：硬件部分和軟件部分。由于在系統(tǒng)設(shè)計中采用模塊化設(shè)計，所以方便了對各電路功能模塊的逐級測試。斷開兩部分的連接點，先調(diào)試硬件部分。試著輸入一系列脈沖（用適當?shù)碾娮杞诱龢O，間斷性地輸入），觀察硬件部分是否能顯示所想要的波形。單片機軟

31、件先在最小系統(tǒng)板上調(diào)試，確保工作正常之后，再與硬件系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。最后將各模塊組合后進行整體測試，使系統(tǒng)的功能得以實現(xiàn)。1. 時鐘的調(diào)試根據(jù)晶體振蕩頻率計算出內(nèi)部定時器的基本參數(shù)，通過運行一段時間可通過秒表來校正后,看時間誤差的量,以這個量為依據(jù)改變程序中的內(nèi)部定時器基本參數(shù),就可使時鐘調(diào)準確。時鐘的調(diào)試圖如下圖5.1所示：2. 進人測量狀態(tài), 但測量值不穩(wěn)定主要是光電傳感器受到電磁波等干擾，其次是損壞或有虛焊。經(jīng)調(diào)試后，能正常顯示脈搏次數(shù)。脈搏測量的調(diào)試圖如下圖5.2所示：3. 開機后顯示不正?；虬存I失靈可查手指擺放的位置或按鍵電路，若無故障則是硬件損壞。通過不停地調(diào)試以及檢查，系統(tǒng)可正常運行的。

32、附:實物圖圖5.1 時鐘的調(diào)試圖圖5.2 脈搏測量的調(diào)試圖第六章 總結(jié)與展望本設(shè)計利用STC89C52 芯片控制實時電子鐘DS1302和液晶顯示器LM016L，再輔之以部分外圍電路實現(xiàn)對脈搏信號的采集、控制、顯示，性能穩(wěn)定，精確度高，而且擴展性能很強大。由于設(shè)計電路本身比較簡單，因此在元器件選擇方面也比較簡單。在信號采集電路中，我采用了LM324和光電傳感器來實現(xiàn)其功能的。在脈搏顯示方面，我利用P0口與單片機連接，實現(xiàn)脈搏顯示功能。但要注意在P1口接上拉電阻，用以提供工作電壓不夠的問題。在電源電路方面，選用了移動電源，輔以電阻、二極管、電容，實現(xiàn)整流、濾波。在設(shè)計實時電子鐘時，我選用了DS13

33、02芯片，它是一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路。另外，本設(shè)計還做了報警電路，可以起到提醒人的作用。經(jīng)過將近一個月的時間，終于完成了我的便攜式脈搏測量儀的設(shè)計，雖然沒有完全達到設(shè)計要求，但從心底里說，還是高興的，畢竟這次設(shè)計還是花了很多心思的，但是高興之余不得不深思呀！在本次設(shè)計的過程中，我發(fā)現(xiàn)很多的問題，雖然以前學習過其中的部分設(shè)計，但這次設(shè)計真的讓我長進了很多，單片機設(shè)計重點就在于軟件的設(shè)計，需要有很巧妙的程序，雖然以前學習過編寫程序，但我覺得寫好一個程序并不是一件簡單的事，需要不斷的調(diào)試與更改，才能達到一個要求，而且有好多東西，只有我們?nèi)ピ囍隽耍拍苷嬲恼莆?，有些東西只靠學習

34、理論是很難理解的，更談不上掌握。在編寫程序時，如果一種方法出不來，也許換種方法就會得到啟發(fā)，當出現(xiàn)錯誤時，需要靜下心來，慢慢的調(diào)試并且更改，這樣才能調(diào)試出一個完整的程序出來。從這次的課程設(shè)計中，我真真正正的意識到，在以后的學習中，要理論聯(lián)系實際，把我們所學的理論知識用到實際當中，學習單機片機更是如此，程序只有在經(jīng)常的寫與讀的過程中才能提高，這就是我在這次課程設(shè)計中的最大收獲。當自己需要編寫一個程序來實現(xiàn)一個功能時，而自己卻又不會編寫時，自己可以上網(wǎng)多看看相關(guān)的程序，多看看教人編寫相關(guān)程序的視頻，這樣，可以得到很大的啟發(fā)，再經(jīng)過自己不停地調(diào)試，一定可以出來的，我覺得做這些時，一定要有恒心與毅力。

35、通過本次設(shè)計，我覺得不僅提高了我的動手能力，而且也鍛煉了我的意志力！致謝在本次畢業(yè)設(shè)計過程中，感謝指導(dǎo)老師給了我很多幫助，耐心的給我指導(dǎo)并提出意見，跟我一起探討問題并且給我指出查找的方向；也感謝其他老師熱心的幫助我解決設(shè)計過程中遇到的問題，同時也感謝班級同學對我的幫助。最后，還要感謝學院為我們創(chuàng)造的良好的學習氛圍，讓我們能夠在這個大家庭里，一起生活，一起學習。寒窗幾載，春花秋實。大學三年是我一生的重要階段，是學習專業(yè)知識及提高各方面能力為以謀生發(fā)展的重要階段。從跨入大學的校門的那一刻起我就把這一信念做為人生的又一座右銘。古人云：預(yù)則立，不預(yù)則廢。祖先曾經(jīng)教導(dǎo)我們：一年之計在于春，一日之計在于晨

36、。作為即將走向社會的我們又何嘗不是如此？一個沒有規(guī)劃的人生，就象一場沒有球門的足球賽，一場亂踢；一個沒有規(guī)劃的人生，就象一葉在茫茫大海上漫無目標的小舟，隨波飄蕩。在我們即將走向社會的時候，我們必須對自己的職業(yè)生涯進行規(guī)劃。羅素曾說：選擇職業(yè)就是選擇你自己的將來。因此我們要針對社會需要，結(jié)合自身的情況及早做好相應(yīng)準備，為我們走向社會打下堅實的基礎(chǔ)。俗話說：磨刀不誤砍柴功。為適應(yīng)社會需要，促進自我發(fā)展，我們除了學好本專業(yè)外，還應(yīng)輔修相關(guān)轉(zhuǎn)業(yè)知識，積極參加社會實踐活動，培養(yǎng)工作能力，努力提高綜合素質(zhì)，同時努力培養(yǎng)特長，形成自身競爭優(yōu)勢。通過本次設(shè)計，我在理論和實踐能力上都有了一個很大的提高，更深入了

37、解了單片機的基本理論知識，并且對單片機編程有了一定程度的掌握。盡管本次設(shè)計不是很完善，但在這個過程中的收獲還是很大的。在以后的做事中，無論再遇到什么困難，我都會嘗試著去試試，不會再輕易地說出我不會，我不行了，只要自己想做的事，就一定可以做好的，如果連嘗試都沒有，還怎么談成功呢！在即將邁入社會這個大群體中，我覺得我要提高我的能力以及適應(yīng)力，這樣，自己的路才能走的更遠，因此，在以后的日子里，我更要多看些書來充實自己。參考文獻1豈興明 唐杰 趙沛 矯津毅 常春藤 51單片機編程基礎(chǔ)與開發(fā)實例詳解M 北京：人民郵電出版社 20082王為青 邱文勛 51單片機應(yīng)用開發(fā)案例精選M 北京：人民郵電出版社 2

38、0073王倢婷 傳感器及應(yīng)用M 北京：中國勞動社會保障出版社 20074 韓文波 曹維國 張精慧 光電式脈搏波監(jiān)測系統(tǒng)J 長春光學精密機械學院學報19995李維諟 郭強 最新液晶顯示應(yīng)用M 北京：電子工業(yè)出版社 20066李全利 單片機原理及應(yīng)用技術(shù)M 北京：高等教育出版社 20097 歐陽俊 謝定 基于BL-410的指端脈搏波采集系統(tǒng)應(yīng)用研究J 20048 程詠梅 夏雅琴 尚嵐 人體脈搏波信號檢測系統(tǒng)J 北京生物醫(yī)學工程20069 劉文 楊欣 基于AT89C51單片機的指脈檢測系統(tǒng)的研究J 醫(yī)療裝備 200510 朱國富，廖明濤，王博亮.袖珍式脈搏波測量儀.電子技術(shù)應(yīng)用.1998.第1期11

39、劉云麗，徐可欣等.微功耗光電式脈搏測量儀.電子測量技術(shù).2005.第二期12 張毅坤.單片微型計算機原理及應(yīng)用. 西安電子科技大學出版社. 1998.9第1版13任為民.電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計. 中央廣播電視大學出版社.1997年5月第1版附 錄參考程序:主程序：#include#includelcd1602.h#includeds1302.h#includeISD4002.hsbit buzz=P16;/蜂鳴器定義sbit s1=P13; /設(shè)置鍵Setsbit s2=P14; /+sbit s3=P15; /-sbit maibo=P17;sbit Voice=P32;sbit LED=P2

40、0;uchar ms_50=0,maibo_miao=0,maibo_flag=0;uchar maibo_count=0;char miao=0,fen=0,shi=12,nian=13,yue=12,ri=15,xingqi=7,ashi,afen; /初始時間uchar s1num=0;/光標位置標志uchar flag=0;/主界面顯示標志uchar Read_flag=1; /暫時讀取時間標志uchar tflag;/溫度正負標志位 bit flag1=0;uint gaowen=300;uint diwen=100;/語音錄音地址，錄音循序，010，百次你的脈搏是每分鐘。uchar

41、 code PlayAddress=0,10,20,30,40,50,60,70,80,90,100,110,120,130;/uchar code w3= system is ok:;uchar code tab0= 20 / / W ;uchar code tab1= : : ;uchar code tab2=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,.;uchar tab3=The count is 000;uchar Buf3=0;void keyscan(); /按鍵掃描void buzzer(); /蜂鳴器鳴叫void buzzer()buzz=0;delay(100);buzz=1

42、;void Init0()interrupt 0if(Voice=0) /如果播放鍵被按下delay(10);if(Voice=0)while(Voice=0);if(flag1=1)flag1=0;return ;if(flag=1) /如果在正常模式下，播放語音標志置一flag1=1;if(flag!=1)flag=4;void Time0()interrupt1TH0 = 0 x3C; TL0 = 0 xB0;ms_50+;if(ms_50=20)ms_50=0;maibo_miao+;if(maibo_miao=60)maibo_miao=0;maibo_flag=1;void Tim

43、e_Init() IE=0 x83; IT0=1; TMOD = 0 x01; TH0 = 0 x3C; TL0 = 0 xB0;void main()init_lcd1602(); /初始化1602液晶Reset_DS1302(); /復(fù)位DS1302Time_Init();delay(1000);if(DS1302_Rdata(0 x81)&0 x80) != 0) /判斷1302秒寄存器是否運行 否則從新設(shè)定時間init_ds1302(nian,yue,ri,shi,fen,miao,xingqi);/*初始化時間*display_lcd1602_text(0,0,w3);delay(1

44、000);display_lcd1602_text(0,0,tab0);display_lcd1602_text(1,0,tab1);LED=0;buzzer();buzzer();isd_stop(); /停止isd_pd(); /掉電while(flag=0)if(AN=0) /AN鍵按下delay(10);/按鍵防抖動if(AN=0) while(AN = 0);rec(addr);/錄音sec_count+;if(sec_count= 13)addr=130; if(STOP=0) /STOP是停止復(fù)位功能delay(10);if(STOP=0)while(STOP = 0);isd_

45、stop(); /停止isd_pd(); /掉電 delay(20);flag=1;while(1)keyscan(); if(flag=1) display_lcd1602_byte(0,3,tab2DS1302_Rdata(0 x8d)/0 x10); /讀取年display_lcd1602_byte(0,4,tab2DS1302_Rdata(0 x8d)%0 x10);display_lcd1602_byte(0,6,tab2DS1302_Rdata(0 x89)/0 x10); /讀取月display_lcd1602_byte(0,7,tab2DS1302_Rdata(0 x89)%0

46、 x10);display_lcd1602_byte(0,9,tab2DS1302_Rdata(0 x87)/0 x10); /讀取日display_lcd1602_byte(0,10,tab2DS1302_Rdata(0 x87)%0 x10);display_lcd1602_byte(0,15,tab2DS1302_Rdata(0 x8b)%0 x10);/讀取星期display_lcd1602_byte(0,14,0 x7e);/顯示 向右箭頭 display_lcd1602_byte(1,2,tab2DS1302_Rdata(0 x85)/0 x10); /讀取時display_lcd

47、1602_byte(1,3,tab2DS1302_Rdata(0 x85)%0 x10);display_lcd1602_byte(1,5,tab2DS1302_Rdata(0 x83)/0 x10);/讀取分display_lcd1602_byte(1,6,tab2DS1302_Rdata(0 x83)%0 x10);display_lcd1602_byte(1,8,tab2DS1302_Rdata(0 x81)/0 x10);/讀取秒display_lcd1602_byte(1,9,tab2DS1302_Rdata(0 x81)%0 x10);if(flag1=1)write_lcd160

48、2(0 x01,0);display_lcd1602_text(0,0,tab3);while(maibo_flag!=1)if(maibo=1) delayms(30);if(maibo=1)while(maibo=1);TR0=1;LED=1;maibo_count+;while(maibo=1);delayms(100);LED=0;tab313=maibo_count/100+0 x30;tab314=maibo_count%100/10+0 x30;tab315=maibo_count%10+0 x30;display_lcd1602_text(0,0,tab3);delayms(1

49、00);Buf0=maibo_count/100;Buf1=maibo_count%100/10;Buf2=maibo_count%10;play(PlayAddress13);/播放語音“你的脈搏是每分鐘” while(ISD_INT=1);/等待該段語音播放完成for(i=0;i3;i+) if(i=0)&(Bufi!=0) play(PlayAddressBufi); while(ISD_INT=1); /等待錄音結(jié)束時，顯示出相應(yīng)的數(shù)碼管的值 play(PlayAddress11); /讀“百”的語音 while(ISD_INT=1); else if(i=1)&(Bufi!=0) p

50、lay(PlayAddressBufi); while(ISD_INT=1); play(PlayAddress10); /讀“十”的語音 while(ISD_INT=1); else if(i=2) play(PlayAddressBufi); while(ISD_INT=1); play(PlayAddress12); /讀“次”的語音 while(ISD_INT=1); if(maibo_count100) buzz=0;isd_stop(); /停止isd_pd(); /掉電while(flag1=1); /等待功能選擇按鍵再次按下buzz=1; /關(guān)蜂鳴器tab313=0+0 x30

51、;tab314=0+0 x30;tab315=0+0 x30;flag1=0;maibo_flag=0;TR0=0;ms_50=0;maibo_miao=0;maibo_count=0;write_lcd1602(0 x01,0);display_lcd1602_text(0,0,tab0);display_lcd1602_text(1,0,tab1);flag=1;if(flag=4)write_lcd1602(0 x01,0);display_lcd1602_text(0,0,tab0);display_lcd1602_text(1,0,tab1);flag=1;void keyscan(

52、)if(Read_flag) /*存儲標志位* /暫存時間方便對時間進行調(diào)整nian = DS1302_Rdata(0 x8d)/16*10+DS1302_Rdata(0 x8d)%16;yue = DS1302_Rdata(0 x89)/16*10+DS1302_Rdata(0 x89)%16;ri = DS1302_Rdata(0 x87)/16*10+DS1302_Rdata(0 x87)%16;shi = DS1302_Rdata(0 x85)/16*10+DS1302_Rdata(0 x85)%16;fen = DS1302_Rdata(0 x83)/16*10+DS1302_Rda

53、ta(0 x83)%16;miao = DS1302_Rdata(0 x81)/16*10+DS1302_Rdata(0 x81)%16;xingqi = DS1302_Rdata(0 x8b)/16*10+DS1302_Rdata(0 x8b)%16;if(s1=0)delay(5);if(s1=0)while(!s1);/*等待按鍵抬起*buzzer();DS1302_Wdata(0 x8e,0); /*開啟寫寄存器*DS1302_Wdata(0 x80,80); /*時鐘停止等待設(shè)置時間*Read_flag = 0;flag=0;s1num+;switch(s1num)case 1:wr

54、ite_lcd1602(0 x0f,0); /*液晶開啟光標顯示*write_lcd1602(0 x80+4,0); /*光標顯示的位置*break; case 2:write_lcd1602(0 x80+7,0); /*光標顯示的位置*break;case 3:write_lcd1602(0 x80+10,0); /*光標顯示的位置*break;case 4:write_lcd1602(0 x80+15,0); /*光標顯示的位置*break;case 5:write_lcd1602(0 x80+0 x40+3,0); /*光標顯示的位置+0 x40為在第二行顯示*break;case 6:

55、write_lcd1602(0 x80+0 x40+6,0); /*光標顯示的位置*break;case 7:write_lcd1602(0 x80+0 x40+9,0);/*光標顯示的位置*break;case 8:write_lcd1602(0 x0c,0);/*關(guān)閉光標顯示*DS1302_Wdata(0 x8e,80);/*控制命令,WP=1,寫保護禁止寫*init_ds1302(nian,yue,ri,shi,fen,miao,xingqi);Read_flag = 1;flag=1;break;if(s1num=8)s1num=0;if(s1num!=0)if(s2=0)delay(

56、5);if(s2=0)/*如果 + 按鍵被按下*while(!s2); /*等待按鍵抬起*buzzer();switch(s1num)case 1:/*年 + *nian+;if(nian=100)nian=0;display_lcd1602_byte(0,3,tab2nian/10);display_lcd1602_byte(0,4,tab2nian%10); write_lcd1602(0 x80+4,0);/*控制光標顯示的位置*break;case 2: /*月 + *yue+;if(yue=13)yue=1;display_lcd1602_byte(0,6,tab2yue/10);d

57、isplay_lcd1602_byte(0,7,tab2yue%10);write_lcd1602(0 x80+7,0); /*控制光標顯示的位置*break;case 3:/*日 + *ri+;if(ri=32)ri=1;display_lcd1602_byte(0,9,tab2ri/10);display_lcd1602_byte(0,10,tab2ri%10);write_lcd1602(0 x80+10,0); /*控制光標顯示的位置*break;case 4:/*星期 + *xingqi+;if(xingqi=8)xingqi=1;display_lcd1602_byte(0,15,

58、tab2xingqi%10);write_lcd1602(0 x80+15,0); /*控制光標顯示的位置*break;case 5: /*時 + *shi+;if(shi=24)shi=0;display_lcd1602_byte(1,2,tab2shi/10); display_lcd1602_byte(1,3,tab2shi%10);write_lcd1602(0 x80+0 x40+3,0); /*控制光標顯示的位置*break;case 6:/*分 + *fen+;if(fen=60)fen=0;display_lcd1602_byte(1,5,tab2fen/10); displa

59、y_lcd1602_byte(1,6,tab2fen%10);write_lcd1602(0 x80+0 x40+6,0); /*控制光標顯示的位置*break;case 7:/*秒 + *miao+;if(miao=60)miao=0;display_lcd1602_byte(1,8,tab2miao/10); display_lcd1602_byte(1,9,tab2miao%10);write_lcd1602(0 x80+0 x40+9,0); /*控制光標顯示的位置*break;if(s1num!=0)if(s3=0)delay(5);if(s3=0)while(!s3);buzzer

60、();switch(s1num)case 1: /*年 - *nian-;if(nian=-1)nian=99;display_lcd1602_byte(0,3,tab2nian/10);display_lcd1602_byte(0,4,tab2nian%10);write_lcd1602(0 x80+4,0);/*控制光標顯示的位置*break;case 2: /*月 - *yue-;if(yue=0)yue=12;display_lcd1602_byte(0,6,tab2yue/10);display_lcd1602_byte(0,7,tab2yue%10);write_lcd1602(0