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1、,脉搏心率计,广州番禺职业技术学院 信息工程学院,CONTENTS,1,4,2,5,3,研究背景,总结,模块选择,参考文献,总体设计,RESEARCH BACKGROUNDS,MODULE CHOICE,THE OVERALL DESIGN,CONCLUSION,REFERENCE,1,研究背景,RESEARCH BACKGROUNDS,主题研究RESEARCH TOPIC,本设计由STC89C52、LCD1602、光电传感器、运放等构成，脉搏测量的时候需要人把手轻轻的按在光电传感器上面，由于人脉搏跳动的时候，血液的透光性不一样会导致接收器那边接收的信号强弱不一样，间接的把人脉搏信号传回，通过
2、运放对其进行放大、整形后连接到单片机的IO口，单片机利用外部中断对其进行计数，最终换算成人一分钟脉搏的跳动次数，最终显示在液晶屏上。,国内外现状,近年来国内外致力于开发无创非接触式的传感器，这类传感器的重要特征是测量的探测部分不侵入机体，不造成机体创伤，能够自动消除仪表自身系统的误差，测量精度高，通常在体外，尤其是在体表间接测量人体的生理和生化参数。其中光电式脉搏传感器是根据光电容积法制成的脉搏传感器，通过对手指末端透光度的监测，间接检测出脉搏信号。具有结构简单、无损伤、精度高、可重复使用等优点。通过光电式脉搏传感器所研制的脉搏测量仪已经应用到临床医学等各个方面并收到了理想效果。,1,研究背景
3、,RESEARCH BACKGROUNDS,关键词：STC89C52、光电传感器 、脉搏、LCD显示器,研制一种面向家庭和社区医疗服务的，能够对人体动脉硬化的程度和其他心血管健康状况进行无创检测的仪器，让更多的人对自己的心血管健康状态进行及时的了解，对心血管疾病能够及早的发现和进行预防。,1,研究背景,RESEARCH BACKGROUNDS,关键,STC89C52,1,研究背景,RESEARCH BACKGROUNDS,STC89C52,STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使
4、得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。,1,研究背景,RESEARCH BACKGROUNDS,光电传感器,1,研究背景,RESEARCH BACKGROUNDS,光电传感器,光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件。其工作原理基于光电效应。光电效应是指光照射在某些物质上时，物质的电子吸收光子的能量而发生了相应的电效应现象。,1,研究背景,RESEARCH BACKGROUNDS,脉搏,1,研究背景,RESEARCH BACKGROUNDS,脉搏,脉搏为人体表可触摸到的动脉搏动。血液经由心脏的左心室收缩而挤压流入主动脉，随即传递到全身动脉。动脉为富有弹性的结
5、缔组织与肌肉所形成管路。当大量血液进入动脉将使动脉压力变大而使管径扩张，在体表较浅处动脉即可感受到此扩张，即所谓的脉搏。,1,研究背景,RESEARCH BACKGROUNDS,LCD显示器,1,研究背景,RESEARCH BACKGROUNDS,LCD显示器,LCD显示器，为平面超薄的显示设备，它由一定数量的彩色或黑白像素组成，放置于光源或者反射面前方。LCD显示器功耗很低，因此倍受工程师青睐，适用于使用电池的电子设备。它的主要原理是以电流刺激液晶分子产生点、线、面配合背部灯管构成画面。,1,研究背景,RESEARCH BACKGROUNDS,1,2,3,通过比较论证方案选择合适的单片机作为
6、核心处理器,主控模块,通过比较论证方案选择合适的传感器,传感器模块,通过比较论证方案选择合适的显示器件作为显示模块,显示模块,2,模块选择,MODULE CHOICE,A,2,模块选择,MODULE CHOICE,主控模块的选型和论证,采用MSP430系列单片机，MSP430系列单片机是美国德州仪器（TI）1996年开始推向市场的一种16位超低功耗、具有精简指令集（RISC）的混合信号处理器（Mixed Signal Processor）。其内部集成了很多模拟电路、数字电路和微处理器，提供强大的功能。不过该芯片昂贵不适合一般的设计开发，并且工作电压偏低，只有一次熔丝位烧录，I/O无保护，过压过
7、流会立即击穿，片内无EEPROM，对于一些特殊用途，Info区的操作比EEPROM麻烦。,方案一：,B,2,模块选择,MODULE CHOICE,主控模块的选型和论证,方案二：,采用51系列的单片机，该系列单片机是一个高可靠性，超低价，无法解密，高性能的8位单片机，32个IO口，且STC系列的单片机可以在线编程、调试，方便地实现程序的下载与整机的调试，并且具有加密性强,很难解密或破解，超强抗干扰，超低功耗等优点，具有三大降低单片机时钟对外部电磁辐射的措施。,2,模块选择,MODULE CHOICE,主控模块的选型和论证,比较以上方案，综合考虑单片机的各部分资源，因此选用方案二中的51系列单片机
8、作为主控芯片。,最终选择方案：,A,2,模块选择,MODULE CHOICE,显示模块的选型和论证,采用点阵式数码管显示，点阵式数码管是由八行八列的发光二极管组成，对于显示文字比较合适，如采用在显示数字显得太浪费，且价格也相对较高，所以不用此种作为显示。,方案一：,B,2,模块选择,MODULE CHOICE,显示模块的选型和论证,方案二：,采用LED数码管动态扫描，LED数码管价格虽适中，对于显示数字也最合适，而且采用动态扫描法与单片机连接时，占用单片机口线少。但是由于数码管动态扫描需要借助74LS164移位寄存器进行移位，该芯片在电路调试时往往有很多障碍，所以不采用LED数码管作为显示。,
9、2,模块选择,MODULE CHOICE,显示模块的选型和论证,C,方案三：,采用LCD液晶显示屏，液晶显示屏的显示功能强大，可显示大量文字，图形，显示多样，清晰可见，对于本设计而言一个LCD1602的液晶屏即可，价格也还能接受，需要的借口线较多，但会给调试带来诸多方便。,2,模块选择,MODULE CHOICE,显示模块的选型和论证,所以本设计中选择方案三中的LCD1602液显示屏作为显示模块。,最终选择方案：,A,2,模块选择,MODULE CHOICE,传感器模块的选型和论证,采用压电传感器用来提取人的脉搏信号，压电传感器是利用某些电介质受力后产生的压电效应制成的传感器。所谓压电效应是指
10、某些电介质在受到某一方向的外力作用而发生形变（包括弯曲和伸缩形变）时，由于内部电荷的极化现象，会在其表面产生电荷的现象。通过此现象可以提取出人的脉搏信号。,方案一：,B,2,模块选择,MODULE CHOICE,传感器模块的选型和论证,方案二：,采用光电传感器提取人体脉搏信号，授予手指组织可以分成皮肤、肌肉、骨骼等非血液组织和血液组织，其中非血液组织的光吸收量是恒定的，而在血液中，静脉血的搏动相对动脉血是十分微弱的，可以忽略，因此可以认为光透过手指后的变化仅由动脉血的充盈而引起，那么在恒定波长的光源的照射下，通过检测透过手指的光强将可以间接测量到人体的脉搏信号。,2,模块选择,MODULE C
11、HOICE,传感器模块的选型和论证,由于光电传感器较压电传感器容易在一般的地方可以买得到，因此这里选用方案二的光电传感器来提取人体脉搏信号。,最终选择方案：,主要测量原理,本设计将红外发光二极管产生的红外线照射到人体手指部位，经过手指组织的反射和衰减由装在该部位旁边的光敏三极管来接收其透射光并转换成电信号。由于手指动脉血在血液循环过程中呈周期性脉动变化，所以它对光的反射和衰减也是周期性脉动，于是红外接收三极管输出信号的变化也就反映了动脉血的脉动变化。只要把电信号转换成脉冲并进行整形、计数和显示，即可实时的测出心脏跳动的次数。,3,总体设计,THE OVERALL DESIGN,系统总体框图,3
12、,总体设计,THE OVERALL DESIGN,系统整体原理图,3,总体设计,THE OVERALL DESIGN,4,总结,CONCLUSION,本设计是研究了基于51系列单片机为核心的脉搏心率计，设计以STC89C52单片机为工作处理器核心，利用光电传感器等模块完成设计。本文设计系统模拟电路简单，由STC89C52芯片实现脉搏信号采集，信号处理，脉搏计数等功能，因此体积小，功耗低，系统稳定性高。脉搏心率计在将来肯定会得到更为普遍的应用以及更加强大齐全的功能。进一步为人们的身体健康、医疗服务、体育运动、日常生活提供更好更方便的服务。,参考文献,1 熊茂华等.ARM9嵌入式系统设计与开发应用
13、.清华大学出版社，2008.12 熊茂华等.ARM体系结构与程序设计.清华大学出版社，2009.53 杨震伦、熊茂华.嵌入式操作系统及编程.清华大学出版社，2009.54 熊茂华等.嵌入式Linux实时操作系统及应用编程.清华大学出版社，2011.55 熊茂华等.嵌入式Linux C语言应用程序设计与实践.清华大学出版社，2010.56 熊茂华等等著. 嵌入式应用项目设计与开发典型案例详解. 清华大学出版社，2012.9 7 熊茂华等著.物联网技术及应用开发.西安电子科技大学出版社，2012.88 王立端，杨雷等编，基于GPRS远程自动雨量监测系统，计算机工程，2007.89 刘琳，于海斌无线传感器网络数据管理技术计算机工程，2008.110 孙利民等无线传感器网络清华大学出版社，200511 薛均义、张彦斌. MCS-51系列单片微型计算机及其应用M. 西安: 西安交通大学出版社, 2005.,5,参考文献,REFERENCE,致谢感恩,The Graduation Thesis Defense,THANKS TO,
